Mejorando nuestras plantas (1/2)

Desde el Neolítico, hace entre 9.000 y 10.000 años, los seres humanos venimos utilizando diferentes plantas para conseguir alimento. Lo que viene a ser cultivar, vaya. Casi todos comemos hoy en día maíz, trigo, patatas o tomates… pero estas plantas son muy diferentes hoy en día a como lo eran cuando las encontramos en estado salvaje. Hemos conseguido cambios enormes en ellas. Pero… ¿cómo hemos conseguido estos cambios? ¿Se siguen mejorando los cultivos hoy en día?

La metamorfosis del maíz

Maíz, teosinte y un híbrido de ambos.

El hecho es que casi todas las plantas que utilizamos como cultivo a día de hoy han cambiado muchísimo desde que empezamos a utilizarlas como especie. Y quizás uno de los ejemplos más claros y documentados es el del maíz. El maíz viene de una planta conocida como teosinte. Y el caso es que si no supiéramos (por historia y genética) que es así, a pocos se les ocurriría la desfachatez de que las espigas del teosinte puedan ser antecesoras de las mazorcas de maíz actuales en toda su diversidad. Y, sin embargo, así es.

En un inicio, y hasta no hace mucho tiempo, conseguíamos cambios tan brutales sólo a fuerza de observar y probar. Los agricultores veían cuáles de sus plantas daban mejor resultado y las utilizaban para la siguiente siembra. Y así, poco a poco, se conseguían mazorcas más grandes, de crecimiento más rápido, que se produzca una sola mazorca en lugar de varias espigas… y lo mismo ocurrió con muchas otras plantas, no solo con el maíz.

Ahora bien, como es fácil adivinar, a día de hoy estos métodos «a ojo» no resultan muy útiles. La verdad es que las causas dan para otra entrada completa, pero pueden resumirse en dos: Uno, que no todas las características que queremos que tengan nuestras plantas están en la planta original. Y dos, que no todo lo que queremos se puede observar con facilidad.

Detectando puntos interesantes: los marcadores

Un punto clave para mejorar los cultivos a día de hoy es saber dónde están las características, para poder seguirlas y saber qué plantas debemos utilizar. Antes, para esto sólo teníamos los métodos más primitivos (y, a la vez, los que han provocado un mayor cambio): nuestros sentidos. Como mucho, se podía contar con balanzas, por ejemplo, para el peso, si había un agricultor lo bastante meticuloso como para pesar cada mazorca, por poner un ejemplo.

¿Atrapará Horatio a la semilla culpable?

Sin embargo, a día de hoy tenemos una herramienta mucho más poderosa. Y es que, si el ADN es capaz de ayudarnos a resolver los complicados casos criminales a los que nos tiene acostumbrados CSI, ¿cómo no va a poder ayudarnos a mejorar lo que cultivamos? Aunque por desgracia, en nuestro mundo los análisis no sean tan rápidos como en el de Horatio, los científicos se han acostumbrado a ser bastante «apañaos» y utilizar la misma herramienta para montones de cosas diferentes. Porque el caso es que los marcadores genéticos, que sirven también para hacer pruebas de paternidad o para atrapar a un asesino sirven también para atrapar a las plantas culpables de tener una característica interesante.

¿Y qué son estos marcadores? Pues trozos de ADN. Como secuenciar el genoma entero de cada planta sería enormemente caro y muy lento, nos conformamos con un poco menos. Por diferentes métodos (aquí os dejo algunos de ellos: RFLP, ISSR, VNTR y uno de los tipos más usados en plantas, AFLP), conseguimos encontrar pequeñas secciones de ADN que no son iguales en todas las plantas. Porque claro, si para un marcador todas las plantas son iguales… ¿qué seleccionamos?

Una vez tenemos los perfiles de las plantas con diferentes marcadores (generalmente, se utilizan varios marcadores del mismo tipo, pero en esto, como en todo, se aplica lo de que cada maestrillo…), podemos pasar a escoger las que vamos a utilizar para la siguiente generación. Pero, un momento… ¿no se nos olvida algo?

¿Para qué sirven los marcadores? Rastreando las características de interés

Los marcadores en solitario, como seguramente habéis adivinado, no sirven para nada. A veces es interesante conocerlos para poder saber qué plantas están más o menos relacionadas, pero para el objetivo de la mejora genética, que es conseguir unas características determinadas, no tiene ningún interés. Y aquí llegamos a la parte dura.

Y es que no sólo necesitamos saber qué marcadores presenta cada planta en su ADN (genotipo), sino cómo es cada planta respecto a la característica (o características) que nos interesa mejorar (fenotipo). Por ejemplo, si queremos conseguir un producto, por ejemplo un tubérculo, de mayor peso, tendremos que pesar los tubérculos de todas las plantas que estemos estudiando y asociar ese peso al genotipo. Aquí entra en juego la siempre presente estadística. Y es que necesitamos saber cual de los trocitos de ADN que estamos analizando (marcadores) puede estar relacionado con el peso.

Además, pasa una cosa, y es que afectando al peso o a cualquier otro carácter de tipo cuantitativo suele haber varios genes, y no sólo uno, cada uno afectando en una proporción igual o diferente de la de los demás, dependiendo del caso. Es algo similar a cómo la genética afecta a lo altos que somos: Si sólo hubiera un gen que afectara, habría dos alturas dominantes y en torno a ellas habría cierta dispersión. Sin embargo, encontramos un montón de valores diferentes, que cuadran mejor con muchos genes afectando en su conjunto.

Así, se hace necesario el uso de los llamados QTL (Quantitative Trait Locus). Aunque si leéis el artículo completo de la Wikipedia puede parecer complejo, consiste en establecer si los diferentes marcadores se relacionan o no con la característica de interés. Una vez sabemos si se relacionan con ella o no, podemos saber, a través del genotipo de las diferentes plantas, cuáles hemos de utilizar para las siguientes generaciones.

Visto lo visto… ¿no es más sencillo utilizar las que den frutos más pesados?

Si habéis llegado hasta aquí (gracias), podéis estar preguntándoos si no es más fácil e igual de efectivo utilizar simplemente las plantas cuyos tubérculos pesen más, por poner un ejemplo. Y la respuesta, por sorprendente que parezca, es que no. Por suerte o por desgracia, la genética no es el único factor que afecta a lo que observamos en la realidad. Así, una planta puede tener, en un determinado caso, tubérculos más grandes con un genotipo inferior (sin ánimo de desprecio), y viceversa. Sin embargo, si observamos muchas plantas y conocemos sus genotipos, veremos que las que tienen determinados genes (denotados por algunos marcadores) tienden a dar tubérculos mayores. Y ahí está el truco.

Hagamos lo que hagamos, no vamos a conseguir plantas que siempre crezcan según nuestras expectativas. Por mucho que nos esforcemos, ningún genotipo es inmune a los efectos ambientales. Así, lo que intentamos es seleccionar las plantas que nos dan la mejor oportunidad para conseguir nuestros objetivos… aunque sea estadísticamente y una de ellas pueda acabar siendo bastante canija.

¿Y el problema de la variabilidad?

Si a estas alturas alguien recuerda el principio del artículo, pensará que sólo he hablando de uno de los problemas que se presentan en la mejora genética de las plantas: cómo detectar y seleccionar los mejores ejemplares disponibles. Pero, ¿y si no tenemos lo que nos interesa en la población original? Esa es materia para el próximo artículo. También tengo que decir que los elementos básicos, que es de lo que hablo aquí, son más o menos comunes a la mejora animal, pero la realidad (diseño del experimento, marcadores utilizados…) es muy diferente, y mucho más complicada para los que trabajan con animales.

P.D: Por aquello del rigor, tengo que mencionar que como teosinte se denomina a varias especies, y no todas participaron en la aparición del maíz actual. Además, se utilizan marcadores genéticos muy diferentes para cada uso, ¡así que no intentéis atrapar a un asesino con un kit de mejora vegetal!

Jesus Rodriguez

Hablando de Ciencia