Hace quince años, los científicos anunciaron que habían terminado de secuenciar el genoma humano, una tarea monumental que requirió décadas de investigación y miles de millones de dólares. Después de eso, tal vez parecería fácil mapear la genética de una planta sedentaria. Pero ese no fue el caso en absoluto. Resulta que el ADN del buen trigo viejo de la variedad de jardín es un enredo complicado y complicado, y descifrar el código parecía una hazaña imposible, hasta ahora.
Los investigadores finalmente secuenciaron el genoma del trigo, un avance que podría conducir a innovaciones como variedades resistentes a la sequía y llenas de vitaminas, informa Ed Yong en The Atlantic.
Yong explica que el genoma del trigo es tan complejo porque genéticamente son tres especies en una. En algún momento hace unos 500, 000 años, dos de los ancestros herbáceos del trigo hibridaron naturalmente, creando trigo silvestre. Cuando los primeros agricultores humanos domesticaron la planta, otra especie de hierba estrechamente relacionada también agregó material genético a la mezcla. Eso significa que el genoma tiene tres pares de cada cromosoma. También significa que, en comparación con el genoma humano, que tiene 3 mil millones de nucleótidos, o letras genéticas, el trigo tiene 16 mil millones. Y solo un cromosoma, dice Yong, es más grande que todo el genoma de la soja. Todo el genoma, compuesto por 21 cromosomas, también tiene elementos repetitivos confusos, que constituyen el 85 por ciento de la secuencia.
El esfuerzo por comprender el ADN del trigo fue tan grande como el genoma mismo. Según Elizabeth Pennisi de Science, se necesitaron 200 científicos de 73 instituciones en 20 países (también conocido como Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma del Trigo) durante 13 años y $ 75 millones para romper el trigo. Al final, el nuevo genoma de referencia totalmente anotado, publicado en la revista Science, incluye la ubicación precisa de 107.891 genes y 4 millones de marcadores moleculares de una variedad de pan de trigo llamada Chinese Spring.
Rudi Appels, biólogo molecular de Agriculture Victoria en Australia, que forma parte del consorcio, dice que cuando comenzó el proyecto, muchas personas creían que la secuenciación era imposible. Pero el tiempo y la tecnología hicieron realidad el proyecto. "Pensé que el trigo merecía estar tan bien definido como el genoma humano y luego la tecnología realmente se desarrolló enormemente", le dice a Melissa Davey en The Guardian. "De repente, lo que una vez fue literalmente imposible parecía posible, y quería estar allí y capturar nuevas tecnologías a medida que avanzaban".
La cría de trigo con métodos tradicionales se ha vuelto notoriamente difícil debido a la genética compleja de la planta. El nuevo genoma de referencia proporcionará a los investigadores una hoja de ruta sobre cómo mejorar la planta. Los primeros borradores del genoma ya han impulsado la investigación del trigo. "Lo que nos llevó años en el pasado ahora nos lleva una noche", le dice a Pennisi Jorge Dubcovsky, de la Universidad de California, Davis. "Es como caminar con un mapa de Google".
Investigadores del Centro John Innes en Norwich, Reino Unido, ya han utilizado el genoma para identificar genes para el tamaño de grano. Utilizando la tecnología de edición de genes CRISPR, pudieron producir trigo con granos 20 por ciento más grandes de lo normal. Otros equipos están utilizando el genoma para producir variedades que no necesitan pasar el invierno en el suelo para germinar. Otros están investigando los genes que hacen que el trigo sea menos vulnerable a los insectos. Los investigadores también están analizando los genes que producen proteínas que causan alergias con la esperanza de producir trigo hipoalergénico.
La secuencia, aunque difícil, era necesaria. Muchos agricultores respaldaron tempranamente el proyecto, y con buenas razones. Actualmente, el trigo representa aproximadamente el 20 por ciento de todas las calorías consumidas en la Tierra. Si la población continúa aumentando, los agricultores necesitarán producir más y más cada año para apoyar a la humanidad en 2050. Pero convertir millones de acres en tierras de cultivo es costoso y tendría enormes consecuencias ambientales. Eso significa que las ganancias deben provenir del propio trigo, a través de mejores variedades y una resistencia más fuerte a los elementos e insectos.
La esperanza ahora que el genoma está ahí fuera es que el trigo verá algunos de los auges innovadores que otros cultivos han experimentado, incluido el maíz, cuyo genoma se publicó en 2009 y el arroz, que se completó en 2005.
