Genómica
11/06/12 12:17

El tomate sobrevivió a las glaciaciones gracias a cambios en su genoma

Imagen de una tomatera con distintos grados de maduración del fruto.
Imagen de una tomatera con distintos grados de maduración del fruto.

El genoma del tomate se ha triplicado en varias ocasiones de forma consecutiva hace unos 60 millones de años, lo que podría haberle permitido sobrevivir a glaciaciones, según consta en una investigación internacional que ha secuenciado su genoma y que ha contado con la participación de varios centros españoles. "Este hecho podría haberlo salvado de la última gran extinción masiva" que acabó con el 75% de las especies del planeta, entre las que se incluyen los dinosaurios, según el investigador del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas Primo Yúfera (centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia) Antonio Granell, que ha dirigido la parte española del trabajo.

Los científicos ha completado la secuenciación del genoma del tomate de cultivo (Solanum lycopersicum) y la de su pariente silvestre (Solanum pimpinellifolium) y los han comparado con varias especies cercanas como las uvas y la patata. Así, se estima que la primera vez que se triplicó el genoma de esta verdura fue  con anterioridad a que tomates y uvas tomaran caminos evolutivos diferentes y la segunda, más reciente, se dio antes de que tomates y patatas se separaran, según el estudio, que ha sido publicado en la revista 'Nature'.

Las duplicaciones del genoma "son un mecanismo para generar nuevas características", señala Granell. "Si a partir de una tijera quieres crear una sierra, puedes alterar la tijera para que se parezca a una sierra, pero te quedarás sin la tijera; para evitar esta pérdida, lo que la naturaleza hace es duplicar la tijera y aplicar los cambios en una de las copias de forma que no pierdas la estructura original en caso de que dicho cambio no beneficie a la especie", explica.

Con el paso del tiempo, el contenido genético repetido y el que se ha quedado obsoleto a causa de las nuevas funciones se remodela poco a poco. En el caso del tomate, por ejemplo, algunos genes relacionados con su textura y su color son producto de este proceso de duplicación y especialización.

En este proyecto, que ha supuesto ocho años de trabajo, han tomado parte 300 investigadores de centros de estudios de 14 países, entre los que se encuentra España, además de Alemania, Argentina, Bélgica, China,  Corea del Sur, Francia, Holanda, India, Israel, Italia, Japón, Reino Unido y Estados Unidos. En concreto, han participado  el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), el Instituto de Investigación Biomédica (IRB), el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), el Instituto Nacional de Bioinformática, el Centro de Regulación Genómica (CRG), el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas y el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea La Mayora (centro mixto del CSIC y la Universidad de Málaga, y las empresas Genome Bioinformatics y Sistemas Genómicos. La participación española se centró en la secuenciación del cromosoma 9 y en la introducción de nuevas tecnologías de secuenciación.

El estudio concluye que los cambios que sucedieron hace millones de años contribuyeron a la aparición de nuevas especies de plantas con frutos y a su diversificación. El tomate pertenecer a la familia de las Solanáceas, que incluye a las patatas, pimientos, berenjenas, e incluso plantas ornamentales y medicinales como la petunia, el tabaco la belladona o la mandrágora, presentes en distintos lugares del mundo.

Las diferencias genéticas entre el tomate y la patata son superiores al 8% del total, mientras que entre el tomate de cultivo y el silvestre la diferencia es tan solo del 0,6%. Esto último quiere decir que solo hay seis cambios por cada 1.000 nucleótidos, lo que indicaría que ambas especies se separaron hace 1,3 millones de años.

Con la secuenciación del genoma, los científicos han creado las bases moleculares para poder estudiar el tomate e investigar formas de cultivo que permitan generar estrategias para ayudar a esta especie a resistir plagas y falta de agua. Conocer su genoma al detalle nos permite entender mejor la evolución de las plantas superiores y ofrece nuevas herramientas para la agricultura en el futuro", explica el investigador Francisco Cámara, del Centro de Regulación Genómica (CRG). De hecho, ahora se sabe que algunos de los fragmentos repetidos incluyen genes que serían responsables de algunas propiedades del tomate como, por ejemplo, la formación de una piel más resistente para conservar mejor el fruto. "El tomate es una de las plantas de cultivo más comunes y con mayor explotación.

Unos 35.000 genes

El ADN del tomate posee unos 35.000 genes que se expresan a lo largo de unos 900 millones de pares de bases. Entre sus diferentes cadenas de adenina, guanina, citosina y timina, el tomate presenta los indicios de haber sufrido varias duplicaciones.

"La identificación de genes es el primer paso para convertir la secuencia del genoma de una especie en información relevante desde el punto de vista biológico", añade Roderic Guigó, del laboratorio de Bioinformática y Genómica del CRG. La aportación de su laboratorio a este estudio ha consistido en el desarrollo de un software para la detección de genes.

El proyecto se ha llevado a cabo por un consorcio internacional y pretende ofrecer el genoma del tomate a grupos de investigación públicos y privados para mejorar conocimiento de la biología de este vegetal, esencial en la agricultura. Versiones previas de la secuencia han estado disponibles desde hace más de un año en una página web de acceso público. Por su parte Granell destaca la importancia de "difundir este tipo de avances lo antes posible, sobre todo cuando se trata de investigaciones públicas, de forma que se puedan devolver los beneficios a la sociedad cuanto antes".

La secuencia del tomate y recursos relacionados estan   accesibles    en     http://solgenomics.net y en   http://mips.helmholtz-muenchen.de/plant/tomato/index.jsp.

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En vanguardia

Genómica quiere decir vanguardia tecnológica. Tecnología punta y ya no tan cara. El primer paso se dio al leer los cerca de las 3.000 millones de 'letras' que forman el genoma humano. De eso hace diez años y con ello se abrió un nuevo mundo de posibilidades para la biología, la medicina y también a las ciencias que estudian la evolución de las especies.

En una década la evolución exponencial que ha experimentado la tecnología de la genómica ha permitido reducir sustancialmente los costes de secuenciación genética, lo que ha permitido ampliar el abanico de especies analizadas. El genoma del panda fue desentrañado en 2010 y en la actualidad científicos de todo el mundo persiguen el objetivo de secuenciar más de 10.000 especies de vertebrados para estudiar su evolución.

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