Científicos utilizan mutaciones genéticas para crear un mejor tomate

A veces en genética, uno más uno es cero. Genes que deberían trabajar coordinados con otros maximizando diferentes efectos, pueden eventualmente desentenderse y anularse mutuamente.

Es lo que ocurre en un estudio publicado por el diario Cell Press, se centra en la historia de la mutación genética que ha sufrido el tomate doméstico moderno, arrojando una luz de cómo esta “anulación” ocurre y cómo podríamos utilizarla eventualmente para crear un tomate más productivo.

Los tomates modernos son el resultado de una mutación que surgió en la agricultura hace aproximadamente unos 8.000 años atrás. Los tomates antiguos eran más pequeños, oscuros y se parecían más a un fruto del bosque. La primera mutación se caracterizó por el desarrollo de una variedad más grande y voluminosa que es el tomate corriente que conocemos hoy.

En 1950 surgió una segunda mutación llamada “jointless”, algo así como “sin tallo”. Fue descubierta en los campos de la empresa de alimentación Campbell’s Soup en los Estados Unidos.

La especie de tomate llamó la atención porque si bien eran de menor tamaño, no tenían el característico tallo curvo en forma de codo de los tomates tradicionales. Esto tenía dos beneficios, primero el tomate tenía menos posibilidades de quebrar su tallo y caer al suelo donde se machucaba la mayoría de las veces, algo común en el cultivo de este alimento, y segundo, era más fácil para los recolectores mecánicos ya que muchas veces se enredaban con los tallos en forma de “L”.

Tomate doméstico moderno con el clásico tallo en forma de codo. Créditos: INACIO PIRES/SHUTTERSTOCK.

Tomate con la segunda mutación, más pequeños y con el tallo sin la forma de “L” tradicional. Créditos: Sang Lee Farms

Así, los cultivadores se preguntaron si sería posible combinar genéticamente los tomates sin tallos con los tomates tradicionales más grandes y así poder crear una mejor especie y más productiva.

Pero cuando intentaron hacer la mutación, no obtuvieron los voluminosos tomates sin tallo que esperaban. En vez, la unión generó una planta que si bien no tenía los tallos en “L”, tenía muchísimas ramas y flores, de hecho tantas, que la planta no tenía la energía suficiente para transformarlas en fruta.

“Los genes que definen las características de una especie, son frecuentemente miembros de una familia de genes, que sólo al trabajar juntos definen esos rasgos definitivos”, dijo Zachary Lippman, biólogo vegetal del laboratorio Cold Spring Harbor en Estados Unidos.

“Por lo que si existe una mutación en un gen que afecta el crecimiento y desarrollo de una característica en particular, es posble que surja una segunda mutación que contribuya a esa característica afectada. Pero muchas veces, en vez de mejorarla, la empeora” dijo Lippman, y que fue justamente lo que sucedió en el primero intento de unir ambas especies.

La influencia que los genes tienen unos sobre otros se conoce como epistasia. Esta especie de “anulación mutua” que el biólogo Lippman describe se conoce como epistasia negativa y no sólo sucede en tomates. Se ha intentado crear híbridos combinando el tabaco con otras plantas y en vez de mostrar mayor vigor y fuerza (que es lo esperado de las plantas híbridas), tuvieron una respuesta autoinmune, es decir, se marchitaron y terminaron finalmente muriendo.

A pesar de que los cultivadores han tratado de “casar” las dos especies de tomates ha sido una relación complicada. Después de estudiar la relación genética detrás de los tallos y las flores, Lippman y su equipo esperan poder entender mejor porqué ocurre este efecto de anulación mutua y cómo potencialmente podría producirse un tomate más balanceado. Es decir, uno con tallo menor y que tenga un poco más de flores que el tradicional, pero no demasiadas que terminen sofocando la planta.

Pensemos en un gen como una dosis. En el caso de los tomates, para tener tallos y ramas normales, es necesario tener cuatro dosis que vienen de dos genes diferentes y hay dos copias de cada gen en el ADN del tomate. Pero si tenemos dos mutantes trabajando juntos, la tendencia es a anularse mutuamente y cancelar las dosis. Es como si la planta de tomate no tuviese ninguna copia del gen.

“Si pierdes las 4 dosis por tener mutaciones en los dos genes, se genera esta epistasia negativa en la que tienes demasiadas flores y problemas de fertilidad y energía para desarrollarlas” dice Lippman. “Pero si pierdes sólo una dosis, entonces todavía vas a tener una buena cantidad de flores con la fertilidad necesaria para su desarrollo”.

“Se pueden obtener las 3 dosis haciendo combinaciones entre plantas mutantes pero hay que entender la genética subyacente y cómo los genes interactúan. La mejor analogía es cocinar: si entendemos las propiedades de los sabores de las comidas, entenderemos cuales sabores funcionan bien juntos y cuales se anulan o cancelan mutuamente”. Lippman consiguió entender las propiedades de los dos genes mutantes y crear un “mejor tomate”.

Lippman cree que este tipo de epistasia negativa no sólo se aplica en los tomates y en la medida que más se avanza y desarrolla este campo, vendrán casos más sorprendentes.

“Lo más impresionante es que la primera mutación de 8.000 años fue tan importante y duradera para los tomates modernos que cuando vino la segunda mutación en los años 50 y los cultivadores quisieron trabajar con ella, se encontraron con este muro, ese muro era la antigua mutación.”

El hecho de que la antigua mutación fuese el gen relacionado más próximo que se encontró en el descubrimiento de la década del 50, fue una elegante ilustración de cómo la evolución y la domesticación funcionan.