El genoma del alimento que da a la humanidad una de cada cinco calorías

El trigo proporciona una de cada cinco calorías consumidas por los más de 7.000 millones de habitantes de la Tierra y es el alimento básico para un tercio de todos ellos. Se calcula que, para seguir cubriendo las necesidades de la población mundial, que en 2050 alcanzará los 9.600 millones de personas, la productividad del trigo debería incrementarse un 1,6% cada año. Y todo tratando de no aumentar el terreno cultivado o el uso de pesticidas y en un contexto de cambio climático que empeorará las condiciones para este cereal en muchas regiones del planeta.

Esta semana, la revista Science presenta la secuencia completa del genoma del trigo, una gigantesca base de datos que ayudará a acelerar la creación de variedades más productivas y resistentes a las enfermedades o a la sequía con las que se quiere afrontar el reto de alimentar a los miles de millones que están por venir.

Pese a la relevancia alimentaria del trigo, completar el mapa de sus genes ha costado varios años más que hacerlo con el arroz o el maíz. El genoma del trigo es cinco veces mayor que el humano y tiene otras características que hacen más complicado darle sentido. A diferencia de nuestro genoma, que tiene dos copias de cada cromosoma, una que procede del padre y otra de la madre, este cereal tiene seis, acumuladas durante procesos de hibridación de tres especies de trigo progenitoras. Además, el 85% de este ADN está repetido. Esto hacía muy complicado distinguir qué parte correspondía a cada uno de los tres subgenomas y ordenar el genoma correctamente. Para afrontar esta tarea titánica, se creó en 2005 el Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma del Trigo que ha reunido a 2400 participantes de 68 países en un proyecto colaborativo que ha durado 13 años.

La fase inicial de descubrimiento que antes podía requerir cinco años, se va a reducir a días o semanas

Los responsables del consorcio explican que secuenciar un genoma es como dibujar el mapa de un territorio. “Cuanto más detalle haya en un mapa, mayor es la calidad”, señalan. La secuencia que se publica hoy contiene cuatro millones de puntos de referencia y la dirección concreta de 100.000 genes. Esta información es fundamental para los científicos que quieran desarrollar nuevas variedades de trigo.

Para facilitar su tarea, un segundo artículo que también se publica en Science proporciona recursos para entender cómo afectan los genes del trigo a rasgos concretos de la planta como su resistencia a enfermedades o a la salinidad del terreno. El mismo equipo del Centro John Innes (JIC) de Norwich (Reino Unido) que ha liderado este trabajo, ha desarrollado una técnica que acorta los ciclos de cultivo para acelerar las pruebas necesarias para averiguar si determinados marcadores genéticos están asociados a características de la planta deseables para la agricultura como una menor necesidad de agua.

Cristobal Uauy, líder del proyecto en el JIC, explica que el conocimiento preciso del genoma del trigo facilitará que “podamos empezar a entender rápidamente qué genes controlan una serie de características, desde valor nutricional, adaptación a sequia y temperaturas altas o resistencia a plagas”. “La fase inicial de descubrimiento que antes podía requerir cinco años, se va a reducir a días o semanas”, asegura. No obstante, reconoce que, debido al tiempo necesario para generar nuevas variedades del cereal, “la aplicación del conocimiento aún tomará un tiempo”.

Una de las aplicaciones de la secuenciación del genoma del trigo se publica también hoy en la revista Science Advances. En él, un grupo internacional de investigadores identifica 828 genes que pueden producir proteínas responsables de alergias y problemas inmunes asociados al consumo del trigo o sus productos derivados como la celiaquía, el asma del panadero o la anafilaxia inducida por el ejercicio.

Según explican los autores, pese a la importancia del trigo como alimento para miles de millones de personas en todo el mundo, determinar qué partes del cereal pueden provocar respuestas inmunes indeseadas había resultado muy difícil debido a la falta de una información genómica completa. Los resultados del estudio muestran que los genes que producen las proteínas causantes de la celiaquía se encuentran en el endosperma, la parte del grano empleada para hacer el harina. Además, los investigadores observaron que si la planta se veía expuesta a estrés por temperatura durante la floración, puede incrementar la producción de las proteínas que provocan la celiaquía o la anafilaxia. Con esta información será posible diseñar nuevas variedades de trigo que no den problemas a los alérgicos o se podrá cultivar el trigo actual en las condiciones ambientales óptimas para que no produzca las proteínas problemáticas.