La patata (Solanum tuberosum) es el tercer cultivo alimentario más importante a nivel mundial y constituye un alimento básico para más de 1.300 millones de personas. Originaria de América del Sur, estudios recientes demuestran que fue introducida en la dieta por los habitantes del altiplano andino hace unos 7.000 años. Posteriormente, fue llevada a Europa por los conquistadores españoles como una curiosidad botánica más que como una planta alimenticia. Con el tiempo, su consumo fue creciendo y su cultivo se expandió a todo el planeta hasta posicionarse como uno de los principales alimentos para el ser humano.
A pesar de su importancia para la seguridad alimentaria mundial, los avances en su mejora genética han sido modestos. Un equipo internacional de investigadores, liderado por la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich (LMU) y el Instituto Max Planck para la Investigación en Fitomejoramiento, ha logrado un avance significativo al reconstruir los genomas de diez variedades históricas de patata. Este trabajo demuestra que las diez variedades estudiadas abarcan alrededor del 85 % de la variabilidad genética de todas las patatas europeas modernas.
El desafío técnico: la naturaleza tetraploide de la patata
Reconstruir el genoma de la patata ha supuesto un desafío técnico mucho mayor que el del genoma humano. La razón es simple pero ha resultado difícil de abordar: en lugar de heredar una copia de cada cromosoma tanto del padre como de la madre (como en los humanos), las patatas heredan dos copias de cada cromosoma de cada progenitor, lo que las convierte en una especie con cuatro copias de cada cromosoma (tetraploide). Cuatro copias de cada cromosoma también significan cuatro copias de cada gen, lo que hace que generar nuevas variedades que alberguen una combinación deseada de propiedades sea un proceso complejo y lento.
Los investigadores han superado este obstáculo de larga data utilizando un truco elegante. En lugar de tratar de diferenciar las cuatro copias cromosómicas, a menudo muy similares, entre sí, el equipo de Korbinian Schneeberger sorteó este problema secuenciando el ADN de un gran número de células de polen individuales. A diferencia de otras, cada célula de polen contiene solo dos copias de cada cromosoma, lo que facilita la reconstrucción de la secuencia de todo el genoma.
Autopolinización de Papa
Diversidad genética y efectos de cuello de botella
El estudio ha revelado que muchas de las patatas que compramos hoy en una frutería pertenecen a variedades que existían hace más de 100 años. Esta baja diversidad siempre ha hecho que las plantas de patata sean susceptibles a las enfermedades, como fue evidente durante la hambruna irlandesa en la década de 1840. Los investigadores atribuyen esta falta de diversidad a los efectos de cuello de botella tras la importación desde América del Sur a partir del siglo XVI.
Al mismo tiempo, el estudio ha revelado que las diferencias entre copias cromosómicas individuales pueden ser enormes. "Las diferencias son unas veinte veces mayores que en los humanos", explica Schneeberger. Estas variaciones presumiblemente surgieron antes de la llegada de la patata a Europa, posiblemente como resultado del cruce entre especies silvestres.
Tabla: Comparativa de complejidad genómica
| Característica | Humano | Patata |
|---|---|---|
| Ploidía | Diploide (2 copias) | Tetraploide (4 copias) |
| Variabilidad entre copias | Baja | Muy alta (20x respecto al humano) |
| Desafío de secuenciación | Estándar | Considerable (problema metagenómico) |
Origen evolutivo y futuro de la seguridad alimentaria
Un equipo internacional de investigación ha descubierto que las patatas actuales son el resultado de un cruce ocurrido de forma natural en Sudamérica entre plantas de tomate y especies similares a la patata hace unos 9 millones de años. Este antiguo evento evolutivo habría desencadenado la formación del tubérculo. El análisis filogenético muestra que la patata contiene material genético tanto de especies como el Etuberosum como del tomate.
Se espera que la secuencia del genoma de la patata ayude a los investigadores a reducir los 10-12 años que se requieren en la actualidad para desarrollar una nueva variedad. Sobre la base de este trabajo, ahora se puede implementar el mejoramiento asistido por genoma para obtener variedades más productivas y resistentes al cambio climático, lo cual representa un paso importante para la seguridad alimentaria mundial.
tags: #cromosomas #de #una #patata