¿Imagina un mundo sin pan tostado ni aroma de café recién hecho por la mañana? Ese desayuno cotidiano solo es posible gracias a una larga historia de mutaciones genéticas acumuladas durante millones de años.
Las mutaciones son cambios en la información (secuencia de nucleótidos) o en la estructura del material genético que, aunque a menudo se asocian con enfermedades o defectos, constituyen, en realidad, la fuente principal de variación sobre la que actúa la evolución. Gracias a ellas, la vida en nuestro planeta ha podido transformarse y diversificarse.
La evolución en la despensa
No todas las mutaciones son pequeñas modificaciones en el ADN. A veces, los cambios ocurren a gran escala y afectan a regiones de gran tamaño o a cromosomas enteros (paquetes de material genético). Estos cambios, conocidos como mutaciones cromosomáticas, han tenido un papel fundamental en la historia evolutiva de las plantas y, en consecuencia, en la enorme diversidad de alimentos que hoy forman parte de nuestra dieta diaria.
En términos simples, estas mutaciones pueden afectar a la composición o el número de los cromosomas, con pérdidas, reordenamientos o intercambios de sus fragmentos.
En algunos casos, pueden multiplicar conjuntos completos de cromosomas, que contienen la información necesaria para el desarrollo de un individuo. La mutación cromosómica que aumenta el nivel de ploidía –número de juegos completos de cromosomas en una célula– se conoce como poliploidía.
Se trata de un proceso común en plantas que ha sido clave durante la evolución de muchos de sus principales linajes (entre ellos, las angiospermas o plantas con flores y frutos). En concreto, es responsable de la aparición de nuevas especies y de la gran variedad de cultivos que hoy sustentan nuestra alimentación.
El efecto gigas
La poliploidía es la condición en la que un organismo posee más de dos juegos completos de cromosomas en sus células. Mientras los seres humanos somos diploides (2x) (con dos copias homólogas de cada cromosoma), muchas plantas son tetraploides (4x), hexaploides (6x) o, incluso, presentan niveles de ploidía todavía mayores.
Este fenómeno puede surgir por errores durante la meiosis –división celular en los organismos de reproducción sexual que reduce la cantidad de cromosomas en los gametos– o por hibridaciones entre diferentes especies. Lejos de ser un problema, la poliploidía suele desencadenar ventajas evolutivas, como plantas más grandes, que llegan antes a la edad adulta o una mejor adaptación a condiciones ambientales cambiantes.
El aumento del tamaño celular y del vigor asociado a esta condición se conoce como el “efecto gigas”. Gracias a él, las plantas poliploides suelen desarrollar hojas más grandes, flores más vistosas y frutos más carnosos, características que las han convertido en aliadas clave para la mejora de la agricultura.
Asimismo, el hecho de tener juegos de cromosomas “de repuesto” se traduce en que las mutaciones genéticas perjudiciales pueden no afectarles tan negativamente como a especies diploides. Ello les ha dotado de una mayor tolerancia al estrés ambiental y colonizar exitosamente entornos hostiles, como hábitats de latitudes y altitudes elevadas.
En nuestro desayuno
Muchos de los cultivos más importantes del mundo deben su éxito a antiguos eventos cromosomáticos que los hicieron más resistentes, productivos y sabrosos. El estudio del ADN de plantas ha revelado que casi todas las especies actuales han experimentado, al menos, una duplicación completa de su material genético a lo largo de su historia evolutiva.
El trigo (Triticum aestivum), por ejemplo, es un hexaploide (6x) surgido de la hibridación entre especies de gramíneas distintas. Esta compleja combinación genética le dio granos más grandes y una notable capacidad para adaptarse a diferentes tipos de climas.
Algo similar ocurre con la fresa (Fragaria × ananassa), un octoploide (8x) nacido del cruce entre especies americanas y europeas. Su elevado número de cromosomas, unido al proceso de domesticación y selección humana, ha contribuido a que desarrolle frutos más grandes, jugosos y dulces.
Tampoco podemos olvidar al café arábico (Coffea arabica), un tetraploide (4x) necesario para muchos cada mañana, resultado de un antiguo cruce entre dos especies africanas.
Así que cuando desayunamos tostada de pan de trigo con mermelada de fresa y una taza de café, estamos disfrutando de una auténtica degustación de poliploides.
En nuestro día a día
Asimismo, una de las bebidas más antiguas y apreciadas por la humanidad, la cerveza, está relacionada con la poliploidía. Su ingrediente principal, la cebada (Hordeum vulgare), presenta formas diploides (2x) y tetraploides (4x) que han sido seleccionadas por sus propiedades y su resistencia a condiciones ambientales diversas.
Además, la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae), responsable de la fermentación, puede presentar distintos niveles de ploidía, lo que influye en los aromas y matices de la bebida.
Otras plantas comestibles comunes también tienen un origen poliploide bien documentado, como el plátano y la banana (Musa sp., 3x), la patata (Solanum tuberosum, 4x) o la caña de azúcar (Saccharum officinarum, 8x).
La poliploidía, además, se encuentra en otras plantas ampliamente usadas por los humanos con propósitos no alimenticios, como el tabaco (Nicotiana tabacum, 4x) o el algodón (Gossypium sp., 4x).
Mutaciones artificiales
Pero la poliploidía no es solo un fenómeno del pasado. Hoy en día, siguen ocurriendo mutaciones cromosomáticas, tanto de forma natural como inducidas por la acción humana.
Los programas de mejora vegetal la aprovechan para crear cultivos más productivos, resistentes a plagas o adaptados al cambio climático, pues permite combinar en el híbrido características beneficiosas de ambos progenitores.
Un buen ejemplo es el nabicol o colinabo (Brassica napobrassica), un híbrido natural originado en el siglo XVII entre la col (Brassica oleracea) y el nabo (Brassica rapa) y seleccionado para su cultivo por el ser humano. Este cruce combina el material genético de ambas especies, que da lugar a una planta con raíces carnosas, hojas nutritivas y una gran tolerancia al frío.
Como vemos, la poliploidía ha dotado a muchas plantas de características que han resultado ser muy beneficiosas desde el punto de vista de su aprovechamiento agrícola. En consecuencia, buena parte de los alimentos que consumimos a diario son el resultado directo de estos “errores afortunados” de la naturaleza.
* Profesora Ayudante Doctor, Universidad de Sevilla.
* Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Todos los firmantes pueden verse en este listado.