El tomate que comemos hoy es, en muchos sentidos, un triunfo de la agricultura moderna. Décadas de selección y mejoramiento genético lograron frutas más grandes, más firmes y capaces de soportar el transporte sin dañarse. Pero esa ganancia tuvo un costo que cualquiera que haya probado uno recién arrancado de la planta puede intuir: el sabor se fue diluyendo con cada generación de cultivo. Los compuestos responsables del aroma, la dulzura intensa y la profundidad de gusto fueron cediendo espacio a rasgos más convenientes para la cadena comercial.
Los parientes silvestres del tomate cultivado conservan gran parte de esa riqueza perdida. Algunas especies acumulan niveles altos de licopeno, el pigmento rojo con propiedades antioxidantes; otras almacenan el azúcar de manera diferente o producen aromas que el tomate de supermercado ya no tiene. Especies como Solanum pennellii y Solanum neorickii ni siquiera se vuelven rojas al madurar. Los mejoradores llevan años sabiendo que ahí hay algo valioso, pero sin una guía precisa sobre qué genes controlan qué rasgo, incorporar esas características a variedades modernas resulta difícil y costoso.
Un equipo de investigadores del Boyce Thompson Institute (BTI), afiliado a la Universidad de Cornell, en Ithaca, Nueva York, trazó un mapa detallado de esos controles genéticos. El trabajo, publicado en la revista Genome Biology, analizó cómo se activan y desactivan los genes en el tomate cultivado y en tres especies silvestres, a lo largo de distintos tejidos del fruto y en cada etapa de desarrollo y maduración. El resultado es una hoja de ruta que señala qué interruptores genéticos están detrás del color, la dulzura, el amargor y el aroma, y en qué momento exacto del crecimiento actúan.
Los genes silvestres conservan controles que el mejoramiento borró
Para entender qué encontraron los investigadores, conviene partir de una analogía sencilla. Cada gen funciona como una lámpara: puede brillar con intensidad o apenas encenderse, y esa diferencia define cómo crece, madura y sabe una fruta. Esa intensidad puede regularse de dos maneras. Una es mediante un regulador propio de la lámpara, una sección de ADN físicamente adyacente al gen que determina cuánto se activa, lo que los científicos denominan un efecto de regulación local. La otra opera a través del cableado general del genoma, es decir, cambios en otros puntos que afectan la señal que llega a muchos genes a la vez, lo que se conoce como regulación a distancia.
Para distinguirlos, el equipo cruzó el tomate cultivado con cada especie silvestre y obtuvo plantas híbridas. Un híbrido lleva una copia de cada gen de cada progenitor, y ambas copias funcionan dentro de las mismas células. “El híbrido nos da un experimento controlado natural”, afirmó Zhangjun Fei, profesor del BTI, según el comunicado de prensa. “Ambas versiones de cada gen están en las mismas células y reciben las mismas señales reguladoras. Si una versión es más activa que la otra, sabemos que la diferencia está escrita en el ADN adyacente a ese gen”.
Los investigadores midieron la actividad génica en tres tejidos del fruto, en hasta cuatro etapas que van desde el desarrollo temprano hasta la maduración. En todos los casos, los cambios de regulación local resultaron ser el principal motor de las diferencias entre especies: llegaron a afectar hasta el 23,5% de los genes activos, frente a un máximo de 4,6% en el caso de los cambios a distancia. Muchos de esos interruptores resultaron además muy precisos: actúan en un solo tejido, en un momento concreto del desarrollo.
El mapa revela el origen genético del color, el dulzor y el amargor
Los datos permiten explicar varios rasgos conocidos de las variedades silvestres. En las especies de fruto verde, cambios de regulación local potencian genes que desvían la producción de pigmentos antes de llegar al licopeno, lo que explica por qué esos frutos permanecen verdes.
En cuanto a la dulzura, el estudio identifica un par coordinado de genes vinculados al metabolismo del azúcar. Uno descompone la sacarosa, el azúcar de almacenamiento que las plantas producen para transportar energía, mientras que otro frena ese proceso. En las especies de fruto verde, ambos actúan de forma coordinada para que esos frutos retengan más azúcar y resulten más dulces.
El amargor cuenta una historia particularmente llamativa. Los frutos jóvenes producen niveles altos de glicoalcaloides, compuestos amargos que funcionan como defensa química contra insectos y patógenos. Según se detalla en el estudio, la regulación a distancia mantiene elevada esa producción en las etapas tempranas del desarrollo, mientras que la regulación local en el tomate cultivado reconvierte esos compuestos en formas no amargas a medida que el fruto madura. El trabajo describe ese patrón como “defensa temprana, comestibilidad en la madurez”.
“Los mejoradores siempre han sabido que los tomates silvestres guardan rasgos valiosos, pero su uso en el mejoramiento introduce también rasgos indeseables, lo que exige una limpieza genética costosa en tiempo y trabajo”, afirmó James Giovannoni, profesor adjunto del BTI e investigador del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), según el comunicado de prensa.
“Lo que les faltaba era una forma de identificar cuál de los miles de diferencias genéticas es responsable de cada rasgo. Ahora podemos señalar genes específicos para la selección, con efectos en tejidos específicos, en momentos específicos del desarrollo y la maduración del fruto.”
El equipo puso a disposición pública todos los datos generados, incluidos los genomas completos de dos especies silvestres ensamblados por primera vez para este trabajo, para que investigadores y mejoradores de todo el mundo puedan aprovecharlos desde el inicio.
