La papa evolucionó del tomate 9 millones de años atrás

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Un equipo internacional de investigación ha descubierto que el cruce natural en estado silvestre entre plantas de tomate y especies similares a la papa de Sudamérica hace unos 9 millones de años dio origen a la papa actual.

Especies de la planta de papa tuberculosas y no tuberculosas. Crédito de la imagen: Yuxin Jia y Pei Wang

En un estudio publicado en la revista Cell de Cell Press, los investigadores sugieren que este antiguo evento evolutivo desencadenó la formación del tubérculo, la estructura subterránea agrandada que almacena los nutrientes que se encuentran en plantas como las papas, los ñames y los taros.

“Nuestros hallazgos muestran cómo un evento de hibridación entre especies puede impulsar la evolución de nuevos rasgos, permitiendo el surgimiento de aún más especies”, afirmó el autor correspondiente Sanwen Huang, de la Academia China de Ciencias Agrícolas (China). “Por fin hemos resuelto el misterio del origen de las patatas”.

Como uno de los cultivos más importantes del mundo, el origen de la papa ha intrigado a los científicos durante mucho tiempo. En apariencia, las plantas de papa modernas son casi idénticas a tres especies similares a la papa de Chile llamadas Etuberosum. Sin embargo, estas plantas no tienen tubérculos. Según el análisis filogenético, las plantas de papa están más estrechamente relacionadas con los tomates.

Para resolver esta contradicción, el equipo de investigación analizó 450 genomas de patatas cultivadas y 56 de especies de papas silvestres.

“Las papas silvestres son muy difíciles de muestrear, por lo que este conjunto de datos representa la colección más completa de datos genómicos de patatas silvestres jamás analizada”, dice el primer autor del artículo, Zhiyang Zhang, del Instituto de Genómica Agrícola de Shenzhen, Academia China de Ciencias Agrícolas.

Descubrieron que cada especie de papa contenía una mezcla estable y equilibrada de material genético tanto de Etuberosum como de plantas de tomate, lo que sugiere que las papas se originaron a partir de una antigua hibridación entre ambas.

Si bien el Etuberosum y el tomate son especies distintas, compartieron un ancestro común hace unos 14 millones de años. Incluso después de divergir durante unos 5 millones de años, lograron cruzarse y dieron origen a las primeras plantas de papa con tubérculos hace unos 9 millones de años.

El equipo también rastreó el origen de los genes clave de la papa para la formación de tubérculos, que son una combinación de material genético de cada progenitor. Descubrieron que el gen SP6A, que actúa como un interruptor maestro que le indica a la planta cuándo comenzar a producir tubérculos, provenía del lado del tomate de la familia. Otro gen importante, llamado IT1, que ayuda a controlar el crecimiento de los tallos subterráneos que forman los tubérculos, provenía del lado Etuberosum. Sin ninguno de estos genes, la descendencia híbrida sería incapaz de producir tubérculos.

Esta innovación evolutiva coincidió con el rápido ascenso de la cordillera de los Andes, un período en el que surgieron nuevos entornos ecológicos. Con un tubérculo para almacenar nutrientes bajo tierra, las primeras papas pudieron adaptarse rápidamente al entorno cambiante, sobreviviendo a las inclemencias del tiempo en las montañas.

Los tubérculos también permiten que las plantas de papa se reproduzcan sin semillas ni polinización. Producen nuevas plantas simplemente brotando de las yemas del tubérculo. Esta característica les permitió expandirse rápidamente y ocupar diversos nichos ecológicos, desde pastizales templados hasta praderas alpinas altas y frías en América Central y del Sur.

“El desarrollo de un tubérculo proporcionó a las patatas una enorme ventaja en ambientes hostiles, impulsando una explosión de nuevas especies y contribuyendo a la rica diversidad de patatas que vemos y de las que dependemos hoy”, afirmó Huang.

El artículo Ancient hybridization underlies tuberization and radiation of the potato lineage (La hibridación antigua subyace a la tuberización y la radiación del linaje de la papa) fue publicado en la revista Cell. Autores: Zhiyang Zhang ∙ Pingxian Zhang ∙ Yiyuan Ding ∙ Zefu Wang ∙ Zhaoxu Ma ∙ Edeline Gagnon ∙ Yuxin Jia ∙ Lin Cheng ∙ Zhigui Bao ∙ Zinan Liu ∙ Yaoyao Wu ∙ Yong Hu ∙ Qun Lian ∙ Weichao Lin ∙ Nan Wang ∙ Keyi Ye ∙ Hongru Wang ∙ Jinzhe Zhang ∙ Yongfeng Zhou ∙ Liang Liu ∙ Suhua Li ∙ William J. Lucas ∙ Tiina Särkinen ∙ Sandra Knapp ∙ Loren H. Rieseberg ∙ Jianquan Liu ∙ Sanwen Huang