Estudios evidencian intercambio de material genético en plantas injertadas

Según recientes estudios hemos estado modificando genéticamente las plantas en forma accidental (y consumiendo plantas genéticamente modificadas) durante milenios, y no hacen referencia precisamente a la modificación producida por el proceso de domesticación tradicional a base de selección y cruce. Las investigaciones apuntan a que la antigua práctica del injerto puede permitir que incluso plantas distantes intercambien los tres tipos de genomas que poseen en sus células.

“Es ingeniería genética hecha por la madre naturaleza”, dice Ralph Bock del Instituto Max Planck de Fisiología de Plantas Moleculares en Potsdam, Alemania.

El injerto implica trasplantar parte de una planta a otra para que se fusionen y continúen creciendo. Los agricultores han estado injertando plantas durante miles de años para combinar, digamos, un árbol que lleva una fruta deliciosa con una que tiene raíces resistentes a enfermedades. El injerto también ocurre naturalmente, cuando las ramas se presionan juntas.

El estudio de Bock en 2009 mostró que las células de ambos lados de un injerto podrían intercambiar cloroplastos – organelos que llevan a cabo la fotosíntesis y tienen su propio genoma pequeño.

Posteriormente, en 2014, otro estudio encontró que el núcleo entero de una célula, que contiene el genoma principal, podría ser transferido a través de injertos. El núcleo transferido puede ser agregado a un núcleo celular existente, fusionando los dos genomas y potencialmente creando una nueva especie.

Triple golpe

Y en 2016, un equipo liderado por Pal Maliga de la Universidad de Rutgers en Nueva Jersey ha demostrado en un nuevo estudio que las células también intercambian mitocondrias (orgánulos que generan energía y tienen un pequeño genoma propio) a través de injertos.

Y una vez que las mitocondrias enteras de una planta entran en las células de otra planta, mezclan su ADN con el de las mitocondrias existentes.

Esto significa que los tres tipos de genoma vegetal (el del núcleo, de la mitocondria, y los cloroplastos) pueden intercambiarse a través de injertos.

Ha habido cada vez más evidencia a partir de la secuenciación del genoma que las plantas a veces intercambian las mitocondrias, pero este estudio es el primero en demostrar que realmente está ocurriendo.

Para ello, el equipo de Maliga injertó una especie de tabaco en otra. Una tenía una mutación mitocondrial que impide que las partes masculinas de las flores se desarrollen normalmente.

Ingeniería no intencional

Luego tomaron rebanadas del lado masculino estéril de los injertos y cultivaron plantas enteras desde estas. Algunas de estas plantas desarrollaron flores con partes masculinas normales, gracias a la transferencia mitocondrial entre las dos especies.

El intercambio de genomas sólo tiene lugar cerca del sitio de un injerto, pero a menudo brotes nuevos crecen en esa región. Estos brotes pueden dar lugar a nuevas plantas con genomas mixtos.

Debido a que el injerto ha sido ampliamente utilizado durante milenios, es muy probable que algunas de las plantas que comemos fueran creadas por este tipo de ingeniería genética no intencional por los agricultores, afirman Maliga y Bock.

Nadie ha buscado pruebas aún, dice Maliga. “Pero me sorprendería mucho que la gente no encontrara ninguna señal de esto”.

Bock señala que muchas plantas de cultivo tienen más de dos conjuntos de cromosomas. Tal poliploidía, como se le llama, suele atribuirse a la duplicación del genoma, pero algunos casos podrían ser evidencia de intercambio de genomas en plantas injertadas.

La naturaleza borrando los límites

La idea de que hemos modificado involuntariamente las plantas por injerto no será bienvenida por aquellos que les gusta afirmar que el injerto es muy diferente a la modificación genética.

“Es bastante impactante para la gente”, dice Bock. “Borra las fronteras entre la ingeniería genética humana y natural”.

Estos hallazgos en conjunto podrían proporcionar a los fitomejoradores nuevas herramientas para crear rasgos y cultivos novedosos. Bock ya está tratando de usar el injerto para crear nuevas especies, como una mezcla de tomate y ají.

Si bien es posible modificar genéticamente los cloroplastos y el núcleo, no ha habido ninguna manera de alterar las mitocondrias en las plantas hasta el momento. Ahora el último resultado ofrece una forma de transferir rasgos codificados por genes mitocondriales, como la macho-esterilidad, a plantas que carecen de estos.

Las plantas machos estériles hacen mucho más fácil y más barato cruzar las cepas de la misma especie para producir híbridos vigorosos apreciados por los granjeros y los jardineros. Si las plantas no son machos estériles, pueden fertilizarse y pocas de las semillas que producen serán híbridas. En la actualidad, la única manera de evitar que algunas plantas se auto-fertilicen es quitar las partes masculinas de las flores a mano, lo cual es muy intensivo en mano de obra.

El injerto se utiliza cada vez más para la producción de hortalizas, por ejemplo para aumentar los rendimientos utilizando variedades de plantas con raíces más vigorosas. Algunas combinaciones más inusuales también están disponibles, como los tomates injertados en una raíz de papa para crear un cultivo que produce ambos.