La planta del arroz tiene más genes que el hombre

En un hito que en teoría puede impulsar la lucha contra el hambre en el mundo, hoy se presentan los primeros borradores del genoma del arroz, el primer cultivo cuyo material genético ha sido descifrado. Las dos variantes analizadas revelan la complejidad de esta planta, que tiene más genes que el ser humano.

A. AGUIRRE DE CÁRCER
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MADRID. Dos años después del desciframiento de la planta «Arabidopsis thaliana», una mala hierba de la familia de la mostaza que constituye un modelo básico en los laboratorios de genética vegetal, dos equipos internacionales de investigadores describen hoy en «Science» el genoma completo de una segunda planta, pero que constituye el sustento alimenticio de más de la mitad de la población mundial. Así, el desciframiento de la secuencia genética de dos variedades de la planta del arroz es situado en un contexto de esperanza, para atajar las más de 24.000 muertes diarias causadas por la desnutrición y sus enfermedades asociadas, en un mundo donde la población crece espectacularmente a medida que disminuyen los cultivos y la disponibilidad de alimentos.

El genoma está contenido en una larga molécula de DNA, ubicada en el núcleo de las células y compuesta por unidades llamadas pares de bases. Una porción de ese material biológico, distintivo en cada especie, compone los genes que codifican la información para producir todas las proteínas que permiten la vida y el desarrollo. Disponer del genoma descifrado de una planta o de un animal significa contar con el libro de instrucciones que permite entender y manipular la biología de un ser vivo, en este caso de la planta de arroz.

Proyectos público y privado

«El genoma del arroz acelerará la mejora de la calidad nutricional y la producción agrícola de forma sostenible para hacer frente a un mundo en crecimiento», afirma el editor jefe de «Science», Donald Kennedy, que en las últimas semanas recibió una carta firmada por veinte científicos, entre ellos dos premios Nobel, donde expresaban su preocupación por el acceso a la información sobre el genoma del arroz.

Y es que uno de los grupos que ha acometido este destacado proyecto científico es la compañía suiza Syngenta, que tiene en su poder una información clave sobre la principal fuente de calorías de un tercio de la población mundial. Esta firma asegura que permitirá el uso de esa información de forma libre a toda la comunidad científica. También la revista «Science» se ha comprometido a facilitar ambos borradores del genoma del arroz a 41 de los países más pobres del planeta.

El otro equipo científico está liderado por el Instituto de Genómica de Pekín y la Universidad de Washington, con la participación de once instituciones científicas de China, que han hecho pública toda su información en un banco de datos de libre acceso. Ambos equipos han trabajado con diferentes variantes de la planta «Oryza sativa»: Syngenta con la subespecie «Japonica», más abundante en regiones áridas, y el consorcio chinonorteamericano con la variante «indica», la principal en China y otras regiones asiáticas. Los dos equipos utilizaron el mismo método de secuenciación que la empresa Celera empleó para analizar el material genético humano. El borrador privado cubre el 95 por ciento del genoma y el público, el 92 por ciento.

Los dos trabajos han revelado que el genoma de la planta del arroz es un rompecabezas mucho más complejo de lo imaginado cuando se iniciaron ambos proyectos. Entre otras razones porque contiene una alta densidad de genes de pequeño tamaño, pero que superan en número a los existentes en el genoma humano. La variante «indica» tiene el doble que la planta de mostaza: entre 45.000 y 56.000 genes, con un tamaño medio de 4.500 unidades de DNA. Supera en número a los genes existentes en nuestro genoma, entre 30.000 y 40.000 genes, según las últimas estimaciones, todavía en discusión. Por el contrario, los genes humanos son mucho más grandes que los del arroz, ya que los nuestros tienen un tamaño medio de 72.000 unidades.

Genes pequeños y duplicados

En cualquier caso, mayor número de genes no significa mayor complejidad biológica. Los proyectos del genoma revelaron que un único gen humano puede expresar muchas proteínas a través de diversos mecanismos y son esas segundas moléculas y sus interacciones las que determinan la complejidad. En principio, los investigadores que estudian el genoma del arroz están más intrigados por el tamaño de sus genes que por su llamativo número. Tras comparar la arquitectura molecular del arroz con la de la planta silvestre «Arabidopsis thaliana», postulan que esas diferencias de tamaño reflejan distintas adaptaciones para producir una diversidad de proteínas. De hecho, todo indica que en ambas plantas este proceso se ha traducido a lo largo de la evolución en un gran número de genes repetidos. En la variante «índica» el 70 por ciento de los genes están duplicados. Son muchos, pero cortos y repetitivos. Según el borrador chinonorteamericano, el 1,7 por ciento de todo el material genético contenido en las células del arroz son secuencias repetidas de dos unidades de DNA. La variante «Japónica» descifrada por Syngenta también tiene más genes que el ser humano: entre 42.000 y 63.000. Como la otra variante, también muestra una alto grado de duplicación genética, ya que el 75 por ciento del total de los genes están repetidos.

El estudio comparativo de los genomas del arroz y de la «A. thaliana» ha mostrado que ambas comparten genes comunes relacionados con la resistencia a las enfermedades y el tiempo de floración. Pero también hay interesantes diferencias moleculares entre esas plantas, que representan a los dos grandes tipos con flores según sus semillas, las dicotiledóneas y las monocotiledóneas. El 80 por ciento de los genes de la «A. thaliana» se encuentran también en el genoma del arroz, lo que parece indicar que las plantas dicotiledóneas y las monocotiledóneas divergieron hace unos 200 millones de años.