El equipo de investigación, en colaboración con el Cold Spring Harbor Laboratory, analizó los genomas de 22 cultivos del género Solanum, al que pertenecen tomates, papas y berenjenas. Mediante herramientas de análisis computacional, rastrearon la evolución de los genes responsables del tamaño del fruto y observaron que más de la mitad de ellos fueron duplicados a lo largo del tiempo.
Según explicó Michael Schatz, genetista de la Universidad Johns Hopkins y coautor del estudio a la publciación científica ENN, “a lo largo de decenas de millones de años, existe un proceso constante en el que las secuencias de ADN se añaden y se pierden”. Además, detalló que “este mismo mecanismo puede ocurrir con secuencias genéticas completas, que se duplican o desaparecen”.
Los investigadores señalaron que la duplicación de genes puede generar variaciones en las características de los frutos, lo que permite que algunas especies desarrollen tamaños mayores y otras mantengan dimensiones más reducidas.
En este contexto, el estudio buscó comprender cómo estas duplicaciones afectan la producción agrícola y cómo pueden aprovecharse para optimizar los cultivos.
Edición genética para modificar el tamaño del fruto
Para analizar el impacto de estas variaciones, el equipo utilizó la tecnología CRISPR-Cas9 y modificó la expresión de genes duplicados en diferentes especies de Solanum.
Uno de los experimentos clave se realizó en la Solanum australiana, donde los científicos editaron el gen CLV3. Según observaron, al desactivar ambas copias del gen, los frutos adquirieron formas irregulares y desorganizadas, lo que los hizo inviables para la venta.
Sin embargo, cuando se desactivó solo una de las copias, los frutos crecieron de mayor tamaño sin afectar su forma ni su viabilidad comercial.
De manera similar, en la berenjena africana (Solanum aethiopicum), los investigadores identificaron el gen SaetSCPL25-like, responsable de la cantidad de cavidades de semillas en el fruto.
Según detallaron, cuando editaron este gen en tomates, lograron aumentar el número de lóculos, lo que resultó en frutos más grandes y con mayor capacidad de producción.
Aplicaciones y beneficios para la agricultura global
Schatz aseguró que la aplicación de estos descubrimientos en la agricultura podría ser rápida y de gran alcance: “Una vez realizada la edición genética, basta con una semilla para iniciar una revolución”. También afirmó que, con las aprobaciones necesarias, “podríamos enviar una semilla modificada a África o a cualquier lugar donde se necesite y abrir completamente nuevos mercados agrícolas”.
Además, el genetista destacó la importancia de estudiar múltiples especies en conjunto para lograr avances más rápidos en genética agrícola.
Según explicó, “aprovechamos décadas de trabajo en genética del tomate para avanzar rápidamente en la berenjena africana, y en el proceso encontramos nuevos genes que, a su vez, permiten mejorar los tomates”.
Los investigadores enfatizaron que este descubrimiento podría ser clave para la seguridad alimentaria, ya que permitiría adaptar los cultivos a diferentes regiones y aumentar la producción sin necesidad de expandir el área cultivada.
El concepto de pan-genética y su impacto en la producción agrícola
Tal y como señalaron los científicos, estos avances fortalecen el concepto de pan-genoma, que busca utilizar el conocimiento genético de una especie para mejorar otras.
Según detallaron, este enfoque permite desarrollar variedades más productivas en menos tiempo y con menor dependencia de fertilizantes y agroquímicos.
El estudio recibió financiamiento del Instituto Nacional de Salud (NIH), la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) y el Instituto Médico Howard Hughes, lo que refleja, según la Universidad, el interés en aplicar estos descubrimientos para mejorar la seguridad alimentaria en diferentes regiones del mundo.
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