Introgresión, el traspaso de genes de una especie a otra

Tomate silenciado trabaja más

Imaginemos que somos un conquistador español, de esos que se aventuraron con Hernán Cortés a la caza de los tesoros aztecas. En una de tantas comidas que el emperador Moctezuma II brindó a estos –para él– extraños sujetos, seguramente se habrán encontrado con unos pequeños frutos amarillentos. Eran los tomates que se cultivaban en lo que hoy en día es México, y que se popularizaron en la Europa mediterránea a lo largo de los siglos XVI y XVII.

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El tomate es originario de América, existen variedades silvestres en Mesoamérica, pero la mayor variedad se encuentra en la zona de los Andes, en Perú principalmente. Se cree que la domesticación del tomate comenzó hace al menos unos 2500 años, tal vez de forma independiente en ambas regiones. Se volvió una hortaliza masiva gracias a los exploradores europeos, que al ver que se trataba de una planta versátil, que producía muchos frutos, y resultaba un buen alimento, comenzaron a cultivarlo en todas las regiones aptas.

Hoy en día el tomate suele tener poco gusto, está lleno de agua, poco color, pero es gigante. Esto es el resultado de la cruza de variedades con el único fin de aumentar la producción. En el camino se perdieron muchas propiedades, que sin embargo siguen presentes en las variedades salvajes, como, por ejemplo, su gran resistencia.

“El tomate es muy susceptible a todo, yo digo que hasta gripe le da”, nos contó la investigadora Luisa Bermúdez, entre risas. “Por culpa del mejoramiento, del proceso al que se lo sometió desde su primera domesticación, con un constante interés en obtener tomates más grandes, ha perdido vigor. Si uno ve los tomates salvajes en el invernadero, todas las variedades comerciales se apestan con cualquier cosa, y estas otras están como si nada les hubiera pasado. Tienen un montón de genes de resistencia. No son comestibles, y son tomates de gusto feo. Tampoco producen una gran cantidad. Pero son recursos autóctonos que aportan variedad.”

Luisa Bermúdez es investigadora del Conicet y docente de la Universidad de Buenos Aires. Trabaja en el INTA Castelar, justamente en un proyecto que busca recuperar ese vigor perdido del tomate comercial. Con la colaboración de otros investigadores del INTA, y de la Universidad de San Pablo, Brasil, acaban de descubrir una proteína que permite multiplicar el índice de cosecha por cuatro o por cinco, y que a la vez produce tomates de mayor peso, y que tal vez permita recuperar el gusto perdido.

Genes silenciados

Todo empezó en 2006, cuando Bermúdez, de origen colombiano, trabajaba en su doctorado en la Universidad de San Pablo. Al mismo tiempo, Fernando Carrari, investigador del Conicet, comenzó a trabajar en el INTA de Castelar en colaboración con los brasileños en un proyecto financiado por la Unión Europea, que buscaba secuenciar el genoma del tomate.

“Nosotros veíamos la ventaja de poder contar con la información de la secuenciación del genoma del tomate en tiempo real”, dijo Carrari. “Si no tendríamos que haber esperado hasta el año 2012, en que se publicó el genoma.” Esto les permitió entrar en contacto con cientos de genes interesantes para estudiar. “No sabíamos qué genes íbamos a probar”, contó Carrari.

Así fue que Luisa Bermúdez vino a trabajar al INTA Castelar como parte del grupo de Carrari. Luisa es una enamorada de los tomates, habla de ellos con pasión, como si fuesen sus hijos carnales. Incluso paseando por el invernadero donde los cultivan, nos los muestra con una amplia sonrisa en el rostro, y ojos brillosos, fruto del orgullo que siente por ellos.

Comenzaron realizando lo que en biología se conoce como introgresión, que es el traspaso de genes de una especie a otra. En este caso se trató de rescatar los genes de los tomates salvajes, para mejorar la calidad nutricional y el rendimiento del tomate comercial.

“A través del análisis nosotros identificamos 127 genes, que en cierta manera, por su localización dentro del cromosoma, eran candidatos a determinar ciertas características de interés agronómico y nutricional”, nos contó Bermúdez. “De esos genes, seleccioné dos para hacer todo el análisis funcional, para ver cómo podrían estar involucrados con esos caracteres. Uno de esos genes es la llamada chaperona SPA, una proteína que afecta la partición de asimilados. Aquí hicimos lo que se conoce como genética reversa, silenciamos este gen en plantas de tomate, para ver qué sucedía.”

Lo que buscaban era saber qué pasaba si afectaban ese gen, sin estar seguros de qué ocurriría. Lo que descubrieron los sorprendió: bajo condiciones normales de cultivo en invernadero, la producción se disparó, con frutos más pesados, sin que ese peso sea sólo agua, como sucede en las variedades comerciales.

El artículo, publicado en la revista The Plant Journal, llevó años de preparación. “Desde que lo enviamos por primera vez a la revista, pasaron dos años, porque nos pidieron muchísimos experimentos más”, contó Bermúdez a Futuro. “Que incluso no pudimos hacer aquí, por ser algo muy específico, e hicimos en colaboración con los franceses. Yo fui un tiempo a Francia a hacer experimentos para sustentar nuestra hipótesis, y para tener evidencias más claras, y experimentales.”

Chaperonas de tomates

El tomate y la papa pertenecen a un mismo género, evolutivamente son muy cercanos. También comparten la región de origen, que es la zona de los Andes. Estudios anteriores habían demostrado que un gen de las papas, homólogo del elegido por Bermúdez para dejar mudo, propiciaba la acumulación de carotenos, cuando era modificado en papas. Los carotenos le dan el color naranja, por lo que se obtenían papas naranja.

A la vez, se trata de una proteína directamente relacionada con la forma en que se alimentan los órganos cosechables de la planta: las papas o los tomates. “Era muy interesante, porque se veía diferente cuando lo evaluabas en el tomate salvaje y en el cultivado”, dijo Bermúdez.

Gracias a la secuenciación del genoma del tomate en la que participó el grupo de investigadores de INTA Castelar, pudieron identificar el homólogo de la papa en el tomate, que era la proteína llamada Sugar Partition Affecting (SPA). “Así es que le hicimos toda esta caracterización funcional, silenciándola en las plantas de tomate, y evaluándole todos los parámetros de producción, y ahí fue cuando observamos que teníamos muchos más tomates, y más pesados.”

En un principio pensaron que ese mayor peso se lo podría dar una mayor cantidad de almidón en los frutos, lo que no sería nada bueno, ya que lo volvería más pastoso, como una manzana arenosa. Pero, tras varias pruebas, pudieron identificar que éste no era el culpable del mayor tamaño y peso. El problema es que, por las regulaciones de la Conabia para plantas sujetas a biotecnología, no los pueden comer para catar el gusto. Habrá que esperar a las pruebas a campo abierto.

“Estas proteínas pertenecen a una familia llamada chaperona, porque va como acompañando a otras proteínas, y a toda una estructura proteica para mejorar procesos. Cuando las hojas comienzan a exportar muchos azúcares a los frutos, esta proteína censa cuándo parar esa exportación, o seguirla”, contó Bermúdez. Ellos le pusieron una mordaza a la SPA para que siga mandando azúcares, que es la energía necesaria para producir más frutos.

“La mayor producción de tomates fue lo que nos hizo aumentar el índice de cosecha”, siguió Bermúdez. “Se necesita conocer el mecanismo, para mejoramiento genético. Lo apago, lo prendo más, le cambio la localización. ¿Qué es lo que realmente hace que fluya mayor azúcar a los frutos? Estos son indicios muy fuertes, y lo vimos, pero lo que queremos es saber exactamente cómo sucede, para también saber cuál sería el objetivo para la ingeniería genética. Es algo que podría incluso extrapolarse a otras especies, ya que este gen está presente en papa, en maíz y muchas especies agrícolas más.”

“Nosotros todo lo cultivamos en macetas, y está todo estandarizado”, explicó Bermúdez. “Las condiciones casi iguales a las que utilizaría un agricultor. Con esas mismas condiciones la planta ya produce más. Lo que habría que ver a futuro es qué condiciones se pueden mejorar todavía más para que la producción pueda ser mayor.”

Patentes y regulaciones

“Para conseguir una aplicación –opinó Fernando Carrari–, desde nuestra perspectiva de investigadores nosotros creemos que necesitamos probar varias cosas: si en condiciones de campo se replica lo que nosotros vimos en los invernáculos. Cuánto llevará esto depende de regulaciones, de otra gente con la que debemos asociarnos para los experimentos de campo, y conseguir financiamiento. El gestionar la patente puede agilizar todo.”

¿Qué se patenta? “Se patenta el uso que se le hace al gen”, respondió Bermúdez. “No se puede patentar algo que existe en la naturaleza. Lo que nosotros patentaríamos es la construcción genética, el plásmido que usamos para la transformación genética que silenciaba el gen. El método, el proceso con este gen que nos permitió obtener plantas con mayor índice de cosecha.”

La patente sería propiedad de las entidades que participaron en la investigación, que es el grupo brasileño, y el Conicet y el INTA del lado argentino. Es la Universidad de San Pablo la que se está ocupando de obtener la patente, a través del grupo especializado de abogados con el que cuentan. En este aspecto, Argentina está a años luz de otros países, Brasil incluido, ya que tramitar una patente en el país requiere de procesos interminables dignos de un cuento de Franz Kafka.

“Es algo que hay que hacer, es la forma de proteger el trabajo de calidad que se puede hacer aquí en Latinoamérica”, opinó Bermúdez. “Es la manera de asegurar que eso sirva para algo más. Y de llevarlo a nuestros propios recursos, a los agricultores de aquí.”

Incluso las pruebas a campo abierto no pueden hacerse libremente, ya que primero deben ser aprobadas por la Conabia, un ente regulatorio dentro del Ministerio de Agricultura. “Este tipo de plantas es etiquetado como transgénico”, explicó Bermúdez. “Pero en este caso no le estamos metiendo un gen de otro organismo diferente, es algo que existe en el tomate salvaje, y lo hicimos más rápidamente, que es que el gen se exprese menos.”

Esto sería ingeniería genética o, como se lo llama actualmente: plantas cisgénicas, que consiste en realizar modificaciones dentro del genoma de la misma planta. “A través de cruzamientos convencionales se podría lograr lo mismo, sólo que en este caso se acortan los tiempos para la obtención”, contó Bermúdez.

Transgénicos demoníacos

“El transgénico ha sido muy satanizado. A cualquiera se le habla de transgénico y se piensa en Frankenstein resucitado”, bromeó Bermúdez. “Hay toda una serie de regulaciones de la Conabia e internacionales para la liberación de transgénicos. Entonces primero hay que sacar ensayos controlados en invernáculos, luego se aumentan las áreas, ensayos semicomerciales, hasta ensayos comerciales. Porque puede haber algún flujo genético, y puede afectar especies en el medio ambiente.”

Pero a pesar de que regulatoriamente una planta transgénica y otra cisgénica son vistas del mismo modo, científicamente no son lo mismo. El riesgo de liberar una planta cisgénica al medio ambiente sería el mismo que el de una planta a la cual se ha modificado durante siglos mediante la domesticación.

La cruza de variedades sin otro fin que el de producir cada vez más degeneró en un tomate gigante, sí, pero que no tiene gusto a nada, que es pura agua, y que incluso cada vez tiene menos color. El foco de grupos como el de Bermúdez y Carrari se encuentra en mejorar la calidad nutricional de los tomates, a la vez que se mejora su índice de producción. Allí mismo, en el grupo de Carrari, hay investigadores trabajando con la ruta metabólica de la vitamina E, por ejemplo, importante para la salud humana, por sus propiedades antioxidantes, entre otras cosas.

“Nuestra base es la de los tomates salvajes. Se está trabajando en la secuenciación del genoma de una variedad de tomate salvaje”, nos contó Bermúdez. “Cada vez es más barato y más rápido enviar a secuenciar.” Mediante la biotecnología se puede lograr el mejoramiento de cultivos como el tomate sin necesidad de insertar genes de otros seres vivos a las plantas. La ingeniería genética puede permitir avanzar mucho más rápido que el sistema de cruzamiento.

El tomate es un privilegiado, ya que existen cientos de variedades silvestres. En Mendoza, un grupo de botánicos y biólogos del INTA y de la Universidad de Cuyo llevó a cabo un inventario muy detallado de gran cantidad de especies silvestres y cultivadas de tomate. “Existe una variedad increíble, y está aquí cerca”, dijo Bermúdez, apasionadaF

 Por Martín Cagliani

 mcagliani@gmail.com

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