Buscan variantes génicas que se perdieron en el proceso evolutivo del maíz

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS 

Boletín No.81

8 de diciembre de 2016

• Recuperar estos genes extintos podría ser clave para generar maíz resistente a patógenos, a la sequía o a las altas temperaturas.

Contribuir al estudio del mejoramiento de los cultivos mesoamericanos, en particular del maíz, ante amenazas como el cambio climático, es uno de los objetivos de investigadores de la Unidad de Genómica Avanzada (UGA) del Cinvestav, por ello, realizaron el primer estudio paleogenómico de un genoma ancestral caracterizado totalmente en América Latina.

La caracterización de tres muestras de genoma ancestral de maíz, que datan de entre 5 mil y 5 mil 300 años −el segundo más antiguo de México−, fue realizado en el Laboratorio de Paleogenómica de UGA, a cargo del investigador Rafael Montiel Duarte, empleando tecnología de punta de secuenciación masiva, para lo cual se utilizó menos de dos miligramos de muestra.

De acuerdo con Jean Philippe Vielle-Calzada, uno de los líderes de la investigación, publicada recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, el estudio pretende encontrar variantes génicas no presentes en el maíz contemporáneo, y que tal vez en los maíces ancestrales sí existían; por ejemplo, un gen que proporcione resistencia contra un patógeno, a la sequía o a las altas temperaturas.

“Se vienen tiempos de cambio climático y las condiciones del valle de Tehuacán de hace 5 mil años (lugar donde se hallaron las muestras) se van a parecer a las condiciones en las que vamos a estar cultivando maíz en los próximos 50 años”, dijo Vielle-Calzada.

De acuerdo con el experto en genética molecular, la caracterización permitió, entre otras cosas, descubrir que hace más de 5 mil años, la actividad volcánica de entonces jugó un papel importante en el proceso de domesticación y evolución del maíz, dando paso al cultivo como hoy lo conocemos.

Sin embargo, el tiempo y la degradación del ADN en las muestras analizadas, sólo permitió obtener alrededor de 46 por ciento de cobertura del genoma (lo que actualmente es todo un récord en una muestra de maíz de este tipo).

El objetivo ahora es reensamblar el genoma antiguo del maíz sin utilizar la referencia del genoma actual, tratando de reconstruir las piezas faltantes, con base en la edad y que la constitución genética es similar en las tres muestras recolectadas en las cuevas de San Marcos en el Valle de Tehuacán, Puebla.

“Haremos un genoma virtual que tendrá pedazos genómicos que pertenecen a individuos distintos, pero que nos acercan a la estructura genómica que la planta tenía hace 5 mil 300 años”, señaló Vielle-Calzada.

La reconstrucción será toda una innovación a nivel laboratorio; su meta es encontrar segmentos de ADN que seguramente desaparecieron a lo largo del proceso evolutivo del maíz, el cual inició hace 9 mil años. Además de hallar segmentos cromosómicos extintos o que estaban organizados de manera distinta al actual.

De acuerdo con el científico del Cinvestav, “desde 2009 se han descifrando infinidad de ADN de maíz, de razas y también de teocintles, ─la planta que antecede al maíz─, por lo que se pueden alinear todas estas secuencias y comparar un genoma con otro y saber qué tanto están emparentadas.

Muchas dudas aún continúan, pero este tipo de estudios puede empezar a despejarlas. ¿Cómo aparecieron los cambios iniciales que sufrió el teocintle  para convertirse  en maíz? ¿cuál es la naturaleza de dichos cambios? ¿Qué dio lugar al inicio de este proceso? ¿Cuál fue el papel de las poblaciones ancestrales humanas y el de la genética o del ambiente en la articulación del cambio de una planta silvestre como el teocintle al maíz que hoy nos alimenta?

El trabajo de reensamblaje del genoma antiguo del maíz ancestral tomará alrededor de dos meses, tiempo en el que esperan dar a conocer nuevos resultados.

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