Descifraron el genoma completo del arroz

"Las cosas más preciadas no son el jade o las perlas, sino los cinco granos." El proverbio chino -que probablemente haga referencia al arroz, el trigo, el mijo, el sorgo y el maíz- encabeza hoy uno de los artículos que en el último número de la revista Science dan a conocer lo que se considera uno de los avances científicos más trascendentes de los últimos tiempos: el desciframiento completo del genoma de dos de las subespecies más difundidas del arroz, la principal fuente de calorías de casi la mitad de la población mundial.

"El conocimiento del código genético del arroz acelerará mejoras en la calidad nutricional del cereal, el rinde de las cosechas y la sustentabilidad de la agricultura", afirma en su comentario Donald Kennedy, jefe editorial del órgano de divulgación de la organización científica más grande del mundo.

La Oryza sativa , como se conoce técnicamente a la planta de arroz, estaba desde hace tiempo en la mira de los investigadores por su importancia dentro de la canasta nutricional de los países en vías de desarrollo y porque, con un genoma significativamente más pequeño que el de otros cereales, es un buen modelo para los estudios genéticos y moleculares.

Sin embargo, las investigaciones de Jun Yu, del Instituto de Genómica de la Universidad de Pekín, y colegas de la la Universidad de Washington y de once instituciones chinas, y los de Stephen Goff y sus colegas de Syngenta, revelaron que puede ser más complejo de lo que se imaginaba y estar densamente poblado por pequeños genes -tal vez incluso más que el genoma humano-.

La subespecie indica , secuenciada por Jun Yu, es un cultivo de gran difusión en China y otras áreas asiáticas del Pacífico. La japonica , estudiada por Goff, prevalece en regiones áridas. Ahora, la información genética recopilada no sólo permitirá enriquecer los cultivos de arroz, sino también dilucidar cómo hacer lo mismo con otros cereales. "El genoma del arroz podría proveer un mapa de ruta de bajo costo para investigar cultivos de cereales tales como el maíz, la cebada y el centeno", sugieren los investigadores.

Los resultados

"Con esta información podemos individualizar, y de hecho hemos encontrado, los genes necesarios para incrementar el contenido de betacaroteno (que permite la absorción de vitamina A) -explicó durante una conferencia telefónica con la prensa de todo el mundo el doctor Steven Briggs, integrante del equipo de Goff-. Esta es una herramienta de navegación, un atajo, para diseñar plantas como nunca antes habíamos podido hacer."

"Por ejemplo, hemos identificado los genes que candidatos para hacer posible el cultivo de maíz en suelos más áridos -dijo Briggs-. Esos datos están siendo probados en este momento y tal vez se completarán en alrededor de dos o tres años." Según los científicos, cruzando la variedad indica con otras puede producirse un superhíbrido que rinde 20 o 30% más por hectárea.

El equipo de Syngenta, por su parte, consideró que a partir de sus estudios con la subespecie japonica podrían surgir variedades con más aplicaciones: "La información genética del arroz podría preparar el escenario para lograr cultivos más resistentes, y también para ayudar a mejorar la utilidad del cereal para la construcción de ladrillos, filtros de agua y otros varios usos", afirmó Goff. La secuencia de ambos genomas está disponible para los científicos (la del indica a través de Gen Bank, y la del japonica , a través de Syngenta, y Science).

El secuenciamiento del genoma del arroz arrojó resultados que sorprendieron a los científicos. Por ejemplo, el boceto del genoma obtenido para el arroz indica , producido por Jun Yu y sus colegas, es tres veces más largo que el genoma de la mostaza, pero 6 veces más pequeño que el genoma humano (contiene 466 millones de pares de bases).

Tiene entre 45.000 y 56.000 genes, en comparación con los entre 30.000 y 40.000 del genoma humano. También reveló una notable duplicación genética, con más del 70% de los genes duplicados.

"La duplicación de genes pequeños permite producir la diversidad de proteínas necesaria para la evolución de las plantas -explica el trabajo de Jun Yu-. Los animales vertebrados, grupo que incluye a los seres humanos, pueden generar diversas proteínas a través de procesos como la recombinación genética que divide y vuelve a armar genes más largos en nuevas combinaciones."

Otra de las peculiaridades que llamaron la atención es que el arroz indica y la hierba Arabidopsis tienen una superposición de genes. El 80% de los genes de Arabidopsis se encuentran en el arroz, pero sólo el 49,4% de los genes del indica se encuentran en la Arabidopsis . Esta asimetría sugiere que el genoma del arroz es resultado de un masivo evento de duplicación y podría dar pistas de cómo se diferenciaron las plantas monocotiledóneas de las dicotiledóneas hace alrededor de 200 millones de años.

Seguridad alimentaria

Una de las preocupaciones que asaltan a los consumidores de alimentos genéticamente modificados es la posibilidad de que los genes del alimento se transfieran al genoma humano. El equipo que analizó la variedad japonica buscó señales de transferencia genética entre los genomas del arroz y el humano pero, a pesar de que el arroz y los seres humanos compartimos algunas secuencias genéticas, "no hubo ninguna evidencia que indicara que estos genes u otro material genético hayan sido transferidos a los humanos o sus ancestros", informa el equipo de Goff.

"Hay algunas familias genéticas que se conservaron a lo largo de la evolución de la vida, pero no encontramos similitudes con el genoma humano", coincidió Briggs durante la teleconferencia.

Un acuerdo entre la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, la organización filantrópica que edita la revista, y Electronic Information for Libraries (EIFL), da libre acceso a los trabajos publicados en Science para su uso por parte de organizaciones sin fines de lucro de 41 de las naciones más pobres del mundo.

De aquí en más, habrá que refinar este borrador y encontrar formas de intervenir en la variación natural. "El desafío que resta afrontar -escriben Pamela Roland, del Departamento de Patología Vegetal de la Universidad de California en Davis, y Hei Leung, del Instituto Internacional de Investigaciones del Arroz-, es diseñar maneras eficientes de extraer la riqueza de la información genómica. A pesar de que alcanzar la seguridad alimentaria requerirá una multitud de soluciones sociales y económicas, el nuevo conocimiento hará una importante contribución."

"Este avance tendrá más impacto en la salud humana que el desciframiento del genoma humano, porque las aplicaciones llegarán más rápidamente", afirmó Steven Briggs.

Por Nora Bär

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