Café y tostadas con mermelada, el desayuno poliploide perfecto

¿Imaginas un mundo sin tostadas ni el aroma del café recién hecho por la mañana? Este desayuno diario sólo 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 muchas veces se asocian a enfermedades o defectos, son en realidad la principal fuente de variación sobre la que actúa la evolución. Gracias a ellos, la vida en nuestro planeta logró transformarse y diversificarse.

Evolución en la despensa

No todas las mutaciones son pequeños cambios en el ADN. A veces los cambios ocurren a gran escala, afectando a grandes regiones o a cromosomas completos (paquetes de material genético). Estos cambios, conocidos como mutaciones cromosómicas, han jugado un papel fundamental en la historia evolutiva de las plantas y, en consecuencia, en la enorme variedad de alimentos que hoy forman parte de nuestra dieta diaria.

En pocas palabras, estas mutaciones pueden afectar la composición o el número de cromosomas, con pérdida, reordenamiento o intercambio de sus fragmentos.

En algunos casos, pueden duplicar un conjunto completo de cromosomas, que contienen información necesaria para el desarrollo de un individuo. Una mutación cromosómica que aumenta el nivel de ploidía (el número de juegos completos de cromosomas en una célula) se conoce como poliploidía.

Este es un proceso común en las plantas que fue crucial durante la evolución de muchos de sus principales linajes (incluidas las angiospermas o plantas con flores y frutos). En particular, es responsable del surgimiento de nuevas especies y de la gran variedad de cultivos que sustentan nuestra dieta actual.

efecto gigabyte

La poliploidía es una condición en la que un organismo tiene más de dos juegos completos de cromosomas en sus células. Mientras que los humanos son diploides (2k) (con dos copias homólogas de cada cromosoma), muchas plantas son tetraploides (4k), hexaploides (6k) o incluso tienen niveles más altos de ploidía.

Este fenómeno puede surgir de errores durante la meiosis (la división celular en los organismos que se reproducen sexualmente y que reduce el número de cromosomas en los gametos) o de la hibridación entre diferentes especies. Lejos de ser un problema, la poliploidía a menudo genera ventajas evolutivas, como plantas más grandes, que alcanzan la madurez antes o una mejor adaptación a las condiciones ambientales cambiantes.

El aumento del tamaño de las células y de la potencia asociado a esta afección se conoce como “efecto gigas”. Gracias a ella, las plantas poliploides tienden a desarrollar hojas más grandes, flores más vistosas y frutos más carnosos, características que las han convertido en aliadas claves para la mejora de la agricultura.

Del mismo modo, tener conjuntos de cromosomas “de reserva” significa que las mutaciones genéticas perjudiciales pueden no afectarlos tan negativamente como a las especies diploides. Esto les dio una mayor tolerancia al estrés ambiental y les permitió colonizar con éxito entornos hostiles, como hábitats de altas latitudes y altitudes.

en nuestro desayuno

Triticum vulgare. Atlas de Plantas de Francia_ (1891).

Muchos de los cultivos más importantes del mundo deben su éxito a antiguos eventos cromosómicos que los hicieron más resistentes, productivos y sabrosos. El estudio del ADN de las plantas ha revelado que casi todas las especies existentes han experimentado al menos una duplicación completa de su material genético durante su historia evolutiva.

El trigo (Triticum aestivum), por ejemplo, es un hexaploide (6k) que surgió de la hibridación entre diferentes especies de gramíneas. Esta compleja combinación genética le dio granos más grandes y una capacidad excepcional para adaptarse a diferentes tipos de clima.

Algo parecido ocurre con la fresa (Fragaria × ananassa), un octoploide (8k) nacido del cruce de una especie americana y europea. Su gran cantidad de cromosomas, junto con el proceso de domesticación y selección humana, contribuyeron al desarrollo de frutos más grandes, jugosos y dulces.

No podemos olvidar el café arábigo (Coffea arabica), un tetraploide (4k) necesario para muchos cada mañana, fruto de un antiguo cruce de dos especies africanas.

Así, cuando desayunamos una tostada de pan de trigo con mermelada de fresa y una taza de café, estamos disfrutando de un auténtico sabor a poliploidía.

en nuestros dias

Asimismo, una de las bebidas más antiguas y preciadas de la humanidad, la cerveza, se asocia con la poliploidía. Su ingrediente principal, la cebada (Hordeum vulgare), representa formas diploides (2k) y tetraploides (4k) que han sido seleccionadas por sus propiedades y resistencia a diferentes condiciones ambientales.

Además, la levadura de cerveza (Saccharomices cerevisiae), encargada de la fermentación, puede tener diferentes niveles de ploidía, lo que incide en los aromas y matices de la bebida.

Otras plantas comestibles comunes también tienen un origen poliploide bien documentado, como el plátano y el plátano (Musa sp., 3k), la patata (Solanum tuberosum, 4k) o la caña de azúcar (Saccharum officinarum, 8k).

Fruto Maduro elaborado en algodón. Michael bas-deschees / Wikimedia Commons., CC bi

La poliploidía también se encuentra en otras plantas muy utilizadas por el ser humano con fines no alimentarios, como el tabaco (Nicotiana tabacum, 4k) o el algodón (Gossipium sp., 4k).

Mutaciones artificiales

Pero la poliploidía no es sólo un fenómeno del pasado. Hoy en día, siguen produciéndose mutaciones cromosómicas, tanto naturales como inducidas por el hombre.

Los programas de fitomejoramiento lo utilizan para crear cultivos más productivos, resistentes a plagas o adaptados al cambio climático, porque permite combinar las características beneficiosas de ambos progenitores en un híbrido.

Un buen ejemplo es el nabo o colinabo (Brassica napobrassica), un híbrido natural que surgió en el siglo XVII entre la col (Brassica oleracea) y el nabo (Brassica rapa) y fue seleccionado para su cultivo por el ser humano. Este cruce combina el material genético de ambas especies, dando como resultado una planta con raíces carnosas, hojas nutritivas y excelente resistencia al frío.

Como vemos, la poliploidía ha otorgado a muchas plantas características que han demostrado ser muy útiles desde el punto de vista de su uso agrícola. En consecuencia, gran parte de los alimentos que consumimos todos los días es resultado directo de estos “errores afortunados” de la naturaleza.