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Descifran el complejo genoma del trigo, el cereal más cultivado del planeta

Un consorcio internacional de investigación publicó ayer en la revista Science una descripción detallada del genoma del trigo harinero, el cultivo más extensamente sembrado en el mundo. Este trabajo allanará el camino para la producción de variedades de trigo mejor adaptadas a los desafíos climáticos, con mayores rendimientos, mejor calidad nutricional y mayor sostenibilidad.

La civilización occidental nació en las orillas de grandes ríos, como el Nilo, el Tigris y el Éufrates, hace unos 10.000 años. Fue entonces cuando la agricultura y la ganadería revolucionaron la sociedad y permitieron formar asentamientos permamentes, que con el tiempo propiciaron la aparición de leyes, templos y reyes. En parte todo ocurrió gracias al trigo. Hay evidencias de que ya hace 10.500 años agricultores sirios lo cultivaban con mimo. Año a año escogían las espigas más grandes y gruesas, o las que más rápido crecían, para alimentar a sus familias. Así, el hombre domesticó este cereal y poco a poco le dio la forma que más le convenía.

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Este juves, una investigación realizada por más de 200 científicos de 73 instituciones procedentes de 20 países, y elaborada durante más de 13 años, presentó un relevante trabajo que revolucionará para siempre la relación entre el hombre y el trigo. Los científicos, dirigidos por el Consorcio de Secuenciación del Genoma del Trigo (IWGSC, por sus siglas en inglés), presentaron el estudio genético del cereal más masivo y detallado hecho hasta el momento. Los investigadores publicaron un total de seis estudios científicos, incluyendo dos publicados en la prestigiosa revista Science, que contienen la secuencia del 94$ de los 21 cromosomas del trigo, la localización de casi 108.000 de sus genes y la presencia de millones de marcadores y elementos que regulan y controlan el funcionamiento de los mismos.

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«Creo que hoy es un gran día para la humanidad», ha dicho a ABC Cristóbal Uauy, científico chileno y líder de una de las investigaciones publicadas en Science e investigador en el Centro John Innes (Reino Unido). «Cada día, el trigo proporciona el 20% de todas las calorías y proteínas que ingerimos. Cada día, cada persona en la faz de la Tierra consume por promedio 50 plantas de trigo. Por eso es esencial que contemos con las herramientas para poder mejorar las variedades y así mejorar la calidad de vida de los consumidores y del medio ambiente».

Cristobal Uauy, investigador del John Innes Center, es uno de los líderes del proyecto para secuenciar el genoma del trigo. Foto: JIC.

Un proyecto colosal

La envergadura y duración del proyecto deja claro que no se trata de una simple secuenciación del ADN del trigo. En primer lugar, porque obtener la secuencia del trigo es una tarea titánica. Esta planta tiene un genoma cinco veces más largo que el humano y, además, el 85% de este está constituido por repeticiones. Por si fuera poco, cada célula de trigo contiene tres copias de todos sus genes (se dice que es poliploide). Por eso, «muchas de las secuencias son iguales y uno se pierde fácilmente en el genoma. Es una tarea extremadamente difícil», explicó Uauy.

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“El conocimiento genómico de otros cultivos ha impulsado el progreso en la selección y mejoramiento de características importantes. Abordar el colosal genoma del trigo ha sido un desafío hercúleo, pero completar este trabajo significa que podemos identificar genes que controlan los rasgos de interés con mayor rapidez. Esto facilitará y hará más efectiva la mejora de rasgos como la sequía o la resistencia a enfermedades. Donde anteriormente teníamos una visión amplia y podíamos detectar áreas de interés, ahora podemos hacer zoom en los detalles del mapa” afirmó el investigador.

Pero la técnica y el trabajo colaborativo de cientos de científicos ha permitido superar estos escollos. Y así ha surgido el segundo punto que muestra que estamos ante una investigación histórica: los científicos no solo conocen la secuencia del trigo. También saben dónde están los genes y cómo están regulados en cada tejido o en función de ciertos factores.

«Esto es especialmente importante, porque le da un sentido al genoma. Convierte una serie de letras en un manual de instrucciones que los investigadores podemos usar», ha explicado Cristóbal Uauy.

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¿Para qué se podrían usar estas instrucciones? Las posibilidades parecen ilimitadas. Tal como ha señalado a este periódico Philippa Borrill, también investigadora en el Centro John Innes, «esta investigación ayuda a sentar las bases para entender la biología fundamental de los rasgos del trigo». Es decir, una vez que se conoce dónde están los genes y cuándo y dónde funcionan, se puede estudiar cómo reacciona el trigo ante una determinada enfermedad o frente a la sequía, y así tratar de mejorarlo.

Como prueba de que es así, desde que el genoma del trigo se puso a disposición de los investigadores, en enero de 2017, ya se han publicado 100 artículos basados en él.

Infinidad de aplicaciones

Borrill, al igual que los otros investigadores, fue reacia a adelantar qué se podrá conseguir con este increíble salto científico. Pero mencionó la posibilidad de aprovecharlo para mejorar la resistencia del trigo ante ciertas enfermedades, como la roya amarilla, o la sequía. Según Uauy también puede orientarse a mejorar el rendimiento, la calidad nutricional y al crecimiento más sostenible, con menor dependencia de pesticidas. En este sentido, Borrill destacó que lo más urgente es preparar al trigo frente al cambio climático.

«En Europa, necesitamos crear variedades de trigo que puedan lidiar con el cambio climático»

«En Europa, necesitamos crear variedades de trigo que puedan lidiar no solo con el calor o la sequía, sino también con el tiempo tan variable que vendrá con el cambio climático», ha dicho la investigadora.

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Pero, tal como adelantaron los científicos, la tarea que queda por delante es colosal. Una vez reconocido el terreno, y sabiendo cuándo y dónde se activan los genes, aún falta saber cuál es la función de cada uno y cómo interaccionan entre ellos.

«El siguiente paso es empezar a asignar funciones a estos genes, entender cómo se relacionan las redes que forman y, después, diseñar estrategias para mejorar el trigo», ha explicado Cristóbal Uauy. Esto ya lleva décadas investigándose, pero ahora, y gracias a esta investigación, lo que antes llevaba años, «ahora lo podemos hacer en una tarde». Por ello, es de esperar que «el conocimiento y su implementeación avancen de forma agigantada», ha considerado este científico.

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En este sentido ha coincidido Pilar Hernández Molina, investigadora científica del Instituto de Agricultura Sostenible (Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC), que ha participado en estas pesquisas: «Creo que el conocimiento de la secuencia de referencia del trigo acelerará la obtención de variedades más sostenibles y productivas», especialmente en el contexto del cambio climático. Según ha añadido, este conocimiento, junto a modernas técnicas de agronomía y análisis de datos, «nos permitirán abordar en los próximos años una mejora del trigo centrada en el medio ambiente».

El reto es ahora, más que nunca, colosal. Como si el atlas genético recién elaborado fuera un complejo y rico mapa de carreteras, ahora, poco a poco, decenas de científicos tendrán que ir explorando desvíos y ramificaciones, tocando puertas y haciéndose preguntas. Hacerlo es crucial. Se estima que en 2050 la población mundial alcanzará los 9.600 millones de habitantes y que esto requiere aumentar la producción de trigo en un 1,6 por ciento cada año. Como siempre, la civilización humana dependerá en buena medida del trigo que podamos cultivar, incluso si llega el calentamiento global y sus imprevisibles consecuencias.

Trigo más apto para celiacos

La elaboración de un gran mapa de los genes del trigo anunciada ayer es también una buena noticia para las personas celiacas. Philippa Borrill, investigadora en el Centro John Innes (Reino Unido) ha explicado a ABC que este atlas puede ayudar a identificar genes implicados en la producción de gluten, para tratar de diseñar variedades de trigo donde estas sean menos abundantes. Pero reconoció que se trata de una tarea difícil, porque hay multitud de genes implicados.

Por otra parte, Rudi Appels, investigador en la Universidad de Melbourne (EE.UU.) también se ha mostrado prudente ante este periódico. «No vamos a encontrar una solución mágica». Entre otras cosas, sugirió que se podrá elaborar una ficha de alérgenos para cada producto. Varios laboratorios, como el Instituto de Agricultura Sostenible de Córdoba, trabajan ya en variedades de trigo más aptas.

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El profesor Rudi Appels, que comenzó el proyecto de secuenciación hace 13 años cuando trabajaba en la Universidad Murdoch en Perth, Australia, dijo que ahora tienen una imagen completa del ADN del pan y trigo, el cultivo más crecido del mundo, que en Australia vale $6 mil millones al año para la economía.

El Profesor Appels ahora ocupa un puesto honorario en la Universidad de Melbourne y es parte del centro AgriBio del departamento de agricultura victoriano en La Trobe. Dijo que la secuenciación del genoma significaba que los desarrolladores de cultivos podrían encontrar lo que estaban buscando y luego hacer buenas llamadas a lo que gastan su tiempo y dinero.

“Es como si tuviéramos el mapa de Google para el trigo. Ahora podemos ir a la ubicación en el cromosoma para la resistencia a las heladas y podemos marcar la parte importante para buscar nuevas variaciones. Lo mismo para la resistencia a la sequía o la roya del trigo…Hemos secuenciado todos los genes que entran en el pan. Esto significa que podemos descubrir los trozos [de ADN] que son malos para las alergias. Podemos identificar variedades para el contenido de genes causantes de celiaquía y alergia y luego seleccionar variedades más fáciles de comer” afirmó.

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