Un ancestro común sorprendente: La patata viene del tomate

Un equipo de científicos de la Academia China de Ciencias Agrícolas ha resuelto uno de los misterios más intrigantes de la botánica evolutiva: el origen de la patata moderna.

Según un estudio publicado en la revista Cell, este tubérculo tan fundamental en la alimentación humana surgió hace aproximadamente 9 millones de años como resultado de una hibridación natural entre un ancestro del tomate y una planta silvestre similar a la papa, conocida como Etuberosum.

La investigación, liderada por Sanwen Huang, arroja luz sobre un proceso evolutivo que durante décadas había desconcertado a los científicos. "Nuestros hallazgos muestran cómo un evento de hibridación entre especies puede desencadenar la evolución de nuevos rasgos, lo que permite que surjan aún más especies", explica Huang. "Por fin hemos resuelto el misterio del origen de la patata".

La paradoja morfológica que desconcertaba a los científicos

El enigma que enfrentaban los investigadores residía en una aparente contradicción evolutiva. Las plantas de patata modernas presentan una similitud morfológica casi perfecta con tres especies chilenas del género Etuberosum, hasta el punto de ser prácticamente indistinguibles a simple vista.

Sin embargo, estas plantas ancestrales carecen de la característica más definitoria de la patata: la capacidad de producir tubérculos.

Por el contrario, los análisis filogenéticos tradicionales sugerían que las patatas estaban más estrechamente relacionadas con los tomates que con las especies Etuberosum.

Esta aparente contradicción entre la morfología y la filogenia molecular constituía un rompecabezas científico que requería de métodos de investigación más sofisticados para su resolución.

Una investigación genómica sin precedentes

Para desentrañar este misterio evolutivo, el equipo dirigido por Zhiyang Zhang emprendió el análisis genómico más exhaustivo realizado hasta la fecha sobre especies de patata.

La investigación abarcó 450 genomas de patatas cultivadas y 56 de especies silvestres, constituyendo, según los propios autores, "la colección más completa de datos genómicos de patatas silvestres jamás analizada".

La complejidad de este trabajo radica en las dificultades inherentes al muestreo de patatas silvestres, especies que suelen habitar en regiones remotas y de difícil acceso. Esta exhaustiva base de datos genómicos permitió a los científicos realizar comparaciones evolutivas con una precisión sin precedentes.

El hallazgo clave: una mezcla genética estable

Los resultados del análisis revelaron un patrón genético fascinante y revelador.

Todas las especies de patata analizadas contenían una combinación estable y equilibrada de material genético procedente tanto de las plantas Etuberosum como de ancestros del tomate.

Esta distribución genética híbrida proporcionó la evidencia definitiva de que las patatas modernas son el producto de una antigua hibridación entre estas dos líneas evolutivas.

La cronología evolutiva reconstruida por los investigadores indica que Etuberosum y los ancestros del tomate compartieron un antepasado común hace aproximadamente 14 millones de años.

Tras un período de divergencia evolutiva de unos 5 millones de años, estas especies pudieron hibridarse exitosamente, dando lugar a las primeras plantas productoras de tubérculos hace 9 millones de años.

Los genes clave de la formación de tubérculos

Uno de los aspectos más relevantes del estudio fue la identificación de los genes específicos responsables de la capacidad de formar tubérculos, característica que define a las patatas modernas.

Los investigadores descubrieron que esta capacidad resulta de la combinación precisa de material genético procedente de ambos progenitores híbridos.

El gen SP6A, que funciona como un interruptor maestro regulando el momento en que la planta inicia la producción de tubérculos, tiene su origen en el linaje ancestral del tomate.

Este gen desempeña un papel crucial en la respuesta de la planta a las condiciones ambientales, determinando cuándo es el momento óptimo para iniciar el almacenamiento de nutrientes en estructuras subterráneas.

Por otra parte, el gen IT1, fundamental para controlar el crecimiento de los tallos subterráneos que posteriormente se desarrollan en tubérculos, proviene del linaje Etuberosum.

La función de este gen es igualmente esencial, ya que regula la arquitectura y el desarrollo morfológico de las estructuras de almacenamiento.

Implicaciones evolutivas y ecológicas

Los científicos subrayan que, sin la presencia simultánea de ambos genes, procedentes de cada uno de los progenitores híbridos, la descendencia habría sido incapaz de desarrollar tubérculos.

Esta complementariedad genética ilustra la importancia de los eventos de hibridación en la evolución de nuevos rasgos adaptativos.

La capacidad de formar tubérculos proporcionó a las patatas ancestrales una ventaja adaptativa significativa, particularmente en entornos hostiles o con condiciones climáticas adversas. Los tubérculos funcionan como órganos de reserva que permiten a la planta sobrevivir durante períodos de estrés ambiental, sequías o temperaturas extremas.

"La evolución del tubérculo dio a las patatas una gran ventaja en entornos hostiles, lo que impulsó una explosión de nuevas especies y contribuyó a la rica diversidad de patatas que vemos y de las que dependemos hoy en día", resume Sanwen Huang.

Relevancia para la seguridad alimentaria actual

Este descubrimiento trasciende el interés puramente académico y tiene implicaciones importantes para la agricultura moderna y la seguridad alimentaria global.

La patata es el cuarto cultivo alimentario más importante del mundo, después del trigo, el arroz y el maíz, alimentando a más de mil millones de personas diariamente.

Comprender los mecanismos genéticos que permitieron la evolución de los tubérculos podría facilitar el desarrollo de variedades más resistentes y productivas, algo especialmente relevante en el contexto del cambio climático y la necesidad de asegurar la alimentación de una población mundial en crecimiento.

La investigación publicada en Cell no solo resuelve un enigma evolutivo de larga duración, sino que también proporciona herramientas conceptuales y metodológicas para comprender mejor cómo los eventos de hibridación pueden generar innovaciones evolutivas que, millones de años después, se convierten en pilares fundamentales de la civilización humana.

Avances que revolucionan el conocimiento humano

Este tipo de descubrimientos en genómica evolutiva ilustra perfectamente cómo los avances en secuenciación masiva de ADN y análisis bioinformático están revolucionando nuestra comprensión de procesos biológicos fundamentales.

La capacidad de analizar más de 500 genomas de diferentes especies de patata habría sido impensable hace apenas una década.

Es especialmente relevante cómo esta investigación conecta la ciencia básica con aplicaciones prácticas. En un contexto donde la seguridad alimentaria y la adaptación agrícola al cambio climático son prioritarias, entender los mecanismos genéticos que permitieron la evolución de cultivos fundamentales como la patata proporciona herramientas valiosas para el fitomejoramiento moderno.