Un paso vital hacia la clonación de semillas

CIUDAD DE MÉXICO.- La reproducción sexual de vegetales para obtener nuevas generaciones de plantas híbridas tiene ventajas desde el punto de vista genético-evolutivo, ya que promueve la diversidad. Sin embargo, para los agricultores no es muy ventajosa, pues con ella se pierden rasgos deseables de las plantas que han sido cuidadosamente seleccionados durante años de mejoramiento, tales como resistencia a pestes o mayor rendimiento.

La alternativa para evitar esto y potenciar el aprovechamiento de los cultivos es teóricamente simple: reproducir a las semillas no por la vía sexual convencional, sino de manera asexual, es decir, clonarlas para obtener copias idénticas de la planta-madre que conserven intactos todo su material genético y las cualidades deseadas. En la naturaleza existen muchas especies vegetales —como el diente de león y el manzano que se propagan por esta vía asexual, pero no se conocían con detalle los mecanismos biológicos moleculares involucrados.

Ahora, un grupo de científicos de Estados Unidos, Francia y México ha abierto la puerta a la posibilidad práctica de estimular dicha reproducción asexual en vegetales que normalmente no la presentan, tras descifrar una de las claves fundamentales que regulan ese proceso biológico, conocido en el lenguaje técnico como apomixis o apomixía.

En un artículo publicado en la revista británica Nature, el equipo de expertos, liderado por Jean Philippe Vielle Calzada, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados Unidad Irapuato, revela que una proteína llamada Argonauta 9, presente en los óvulos de una planta de mostaza (Arabidopsis thaliana) que ellos usaron como modelo de estudio, tiene un papel vital en la apomixis.

Encontraron que al “silenciar” la expresión de la proteína Argonauta 9 en la Arabidopsis thaliana —planta cuyo genoma ya se conoce y que usualmente se replica por la vía sexual  ésta experimentó cambios interesantes: en lugar de producir una sola célula sexual o gameto generó varios anormales, mismos que contenían todos los cromosomas de la especie y no sólo la mitad, como ocurre tras la mezcla de la información genética del padre y la madre.

Si este proceso logra aplicarse a cultivos básicos como el maíz, que es la intención ulterior, las implicaciones agrícolas serían enormes, ya que la transferencia de genes proseguiría por generaciones. Y aunque es sólo un “primer paso” en el entendimiento de la apomixis, Vielle Calzada lo considera muy relevante, pues ayudará a saber qué procesos deben modificarse en las plantas que se multiplican sexualmente (se sabe que existen cientos de miles de ellas) para reproducirlas sin fecundación.

Impacto al campo

“Esto no se ha publicado, pero puedo decirle con base en los datos que hemos encontrado que la ruta controlada por esta proteína (Argonauta 9) está presente en casi todas las plantas donde la hemos buscado y por lo tanto asumimos que va a cumplir la misma función en ellas”, comenta el biotecnólogo en entrevista telefónica desde el Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad enIrapuato, Guanajuato.

El científico considera que desde la década de los 80 del siglo XX ha habido un gran interés de la industria agrícola por conocer y aprovechar la apomixis, pues permitiría simplificar los laboriosos procedimientos de hibridación cruzada que hoy se utilizan para producir semillas con características deseables, muchas veces combinadas entre sí.

El Instituto Médico Howard Hughes (del que Vielle es becario) calcula que en todo el mundo los granjeros destinan unos 36 mil millones de dólares anuales para comprar a diferentes compañías productoras (Monsanto, Pioneer, Dupont, etc.) semillas aptas para sus cultivos. Esa erogación deben hacerla cada año, pues si deciden apartar algunas de sus cosechas para después reutilizarlas éstas ya no preservarán sus cualidades debido a la mezcla genética derivada de la reproducción sexual.

“La mayoría de las plantas que nos comemos (cereales, frutos, hortalizas) se reproducen de manera sexual, combinando células reproductivas masculinas y femeninas para formar embriones, que en este caso están dentro de una semilla. Por lo tanto se crea variabilidad genética, porque no podemos controlar qué tipos de células reproductivas se combinan”, precisa Vielle Calzada.

En contraste, si los agricultores contasen con semillas apomícticas podrían reutilizarlas indefinidamente durante sucesivos ciclos agrícolas sin correr el riesgo de que se diluyan los rasgos que dan valor a sus cultivos: “afortunadamente no será una tecnología cara. Lo extraordinario es que estamos proveyendo al organismo vegetal un método que le permite de manera natural producir semillas genéticamente idénticas”, asegura el investigador.

Otra ventaja es que al inducir la reproducción asexual de las plantas de interés no se pierde su capacidad de reproducción sexual convencional, es decir, ambos métodos no son antagonistas e incluso pueden coexistir. Con ello se garantizaría la preservación de la biodiversidad vegetal a nivel de producción de cultivos comerciales (ya que a nivel conservación existen en el mundo numerosos bancos de germoplasma donde se resguardan los ejemplares valiosos).

“Podemos vislumbrar una tecnología donde la apomixis pueda inducirse a voluntad y que las plantas conserven su reproducción sexual sólo cuando así se desee”, expresa el doctor en Genética por la Universidad A&M en Texas. Esto gararantizaría asimismo que a nivel de producción los cultivos no pierdan variabilidad genética y se vuelvan homogénos, lo cual podría hacerlos mucho más vulnerables ante el embate de plagas o la presencia de condiciones ambientales adversas como las sequías.
Memoria antigua

El equipo de científicos indujo mutaciones en la proteína Argonauta 9 y con ello logró una suerte de reacción “esquizofrénica” en las células del óvulo de la mostaza estudiadas, que no deberían transformarse en gametos (células sexuales) y sin embargo lo hicieron. Al descomponer a esa proteína, indujeron mecanismos que imitan al inicio de la apomixis, por lo cual esperan que si se aplica un proceso similar en otras plantas, obtendrán resultados análogos.

“Al parecer las plantas tuvieron hace millones de años una memoria muy antigua que les permitía reproducirse de manera asexual. Este programa sería intrínseco; simplemente hubo una evolución de mecanismos que lo reprimieron y lo que estamos haciendo ahora es ver que de manera natural, al mutar ciertos genes, el proceso se induce, aunque no de manera completa”, añade el especialista en biotecnología de plantas.

Aclara que la Argonauta 9 no es la única proteína involucrada en la apomixis, sino que existe toda una ruta regulatoria controlada por ella, pues funciona como una especie de regulador maestro. Y también otras proteínas con las que ésta “dialoga” a nivel molecular producen el mismo fenómeno cuando son sometidas a mutaciones.

Este punto es toral, dice Vielle Calzada —galardonado en 2004 con el Premio Nacional de Investigación Juvenil por la Academia Mexicana de Ciencias— porque tiene importantes implicaciones sobre los derechos de propiedad intelectual de las plantas que eventualmente lograran transformarse para ser propagadas de manera asexual.

“Quiere decir que no va a haber una sola manera de inducir el mecanismo de apomixis y que a la mejor hay lugar para muchos procesos de este tipo. Esto hará muy complicado que alguien lo monopolice. Incluso si este descubrimiento llega a manos de empresas privadas, a éstas les costaría mucho trabajo controlarlo y tener exclusividad sobre él”.