El ser humano lleva cientos de miles de años transformando mediante selección los frutos, vegetales y cereales con respecto a su origen salvaje. El tomate que encontraron las primeras poblaciones que llegaron a América del Sur comenzó siendo una baya no mucho mayor que un guisante. Hoy, los encontramos de todos los colores, tamaños y gustos. Y apenas hemos ensayado todo potencial de su evolución, según el estudio genético que han llevado a cabo investigadores del Howard Hughes Medical Institute y la Universidad Johns Hopkins (EEUU).

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El equipo ha identificado las mutaciones ocultas en la ancestralidad de 100 genomas de tomates, que van de una planta salvaje de las islas Galápagos que da una baya naranja a las variedades habitualmente prensadas para elaborar el kétchup que consumimos en casa. Publicada en la revista Cell, se trata de la descripción más extensa de estas mutaciones, que afectan a largas cadenas de ADN y que determinan factores tan importantes como el sabor o el peso.

Las mutaciones son cambios en los cuatro tipos de letras -A, C, G y T- que componen las secuencias de ADN que contienen las células de todo organismo vivo, y que pueden alterar sus características físicas. Los científicos que estudian las plantas se han enfocado generalmente en mutaciones pequeñas y sencillas de rastrear, en las que una letra se intercambia por la otra. Sin embargo, los autores del nuevo trabajo afirmar haber abarcado modificaciones mucho más amplias.

Según los investigadores, las mutaciones que han descrito modifican la estructura del ADN de la fruta copiando, borrando, insertando o desplazando largas secuencias de un punto a otro del genoma. Estos cambios, denominados 'variaciones estructurales', ocurren de forma natural en mundo natural. Estudios en seres humanos, recuerdan, han vinculado estas variaciones con trastornos como la esquizofrenia o el autismo

Los investigadores pueden identificar estas mutaciones 'leyendo' las letras del ADN, que representan a los nucleótidos que forman las cuatro bases -adenina, citosina, guanina y timina- mediante la técnica conocida como secuenciación genética. Las limitaciones de esta tecnología, escriben, han dificultado la capacidad para descodificar largas cadenas de ADN, por lo que no han podido capturar una imagen completa de las mutaciones estructurales en el genoma hasta ahora.

Con todo, los especialistas en genética de plantas sospechan que estas mutaciones suponen una contribución significativa para los rasgos finales del vegetal en cuestión. "Es por eso que esta investigación es tan emocionante. Han logrado encontrar no solo las mutaciones del tomate y sus parientes lejanos , sino que han descrito cómo funcionan en el interior de la planta", valora el revisor, Michael Purugganan de la Universidad de Nueva York.

Guía para el tomate del futuro

El estudio ha identificado así más de 200.000 mutaciones en los tomates usando técnicas de secuenciación de tercera generación, "como mirar desde una gran ventanal panorámico a amplias secciones del genoma, cuando la secuenciación convencional sería como asomarse por el hueco de la cerradura", ilustran.

La mayor parte de las mutaciones que localizaron no cambiaban genes que codificaban rasgos evidentes, pero muchas de ellas sí alteraban los mecanismos que controlan la actividad genética. Uno de estos genes, señalan, es el que determina el tamaño del fruto de tomate. Al modificar la estructura del ADN -en este caso, la cantidad de copias de este mismo gen-, los investigadores fueron capaces de transformar la producción de las plantas.

Así, en una planta a la que se le suprimió el gen, la fruta nunca brotó. Sin embargo, aquellas que contenían una triple copia genética dieron tomates un 30% más grandes que los que partieron de una única copia. La restructuración del ADN es un fenómeno "notablemente complejo", precisan, subrayando que los patrones de cosecha de los tomates modernos son fruto de "cuatro mutaciones estructurales simultáneas".

Esta información podría explicar la diversidad de rasgos según los cultivos, y ayudar a los productores a mejorar las variedades, proponen. "Por ejemplo, añadir quizás una copia adicional del gen del tamaño a los pequeños tomates cherry, un pariente cercano del tomate de rama, podría aumentar su atractivo al incrementar su tamaño". 

Así lo explican de una manera más gráfica todavía: "Uno de los santos griales de la agricultura consiste en poder decir: si provoco una mutación en este gen, sé lo que va a ocurrir. Y el campo de estudios está dando pasos importantes hacia este tipo de crianza predictiva".