El genoma vegetal más antiguo del mundo proviene de semillas de sandía de 6.000 años de antigüedad

La agricultura ha emergido en el mundo a partir del asentamiento de las poblaciones y la domesticación de plantas, un proceso que implicó el conocimiento propicio para poder reproducirlas. Desde hace cinco décadas los científicos trabajan en desentrañar esos inicios.

Ahora, en un nuevo artículo publicado en la revista Molecular Biology and Evolution, especialistas del Royal Botanic Gardens, Kew, junto a investigadores del Reino Unido, Alemania y Estados Unidos, decodificaron el genoma vegetal más antiguo del mundo: semillas de sandía de la era neolítica recolectadas en un sitio arqueológico en el desierto del Sahara en Libia.

El estudio combinó trabajo arqueológico con investigación genómica de vanguardia para arrojar nueva luz sobre la domesticación de la sandía. Sorprendentemente, la evidencia sugiere que a los libios del Neolítico les gustaban las semillas de la sandía, un manjar local que todavía se consume en la actualidad, pero evitaban la pulpa de sabor amargo.

Se estima que cada año se producen en todo el mundo más de 200 millones de toneladas de sandía (Citrullus lanatus) y el cultivo se encuentra entre los 10 más importantes de Asia Central. En general, se acepta que la fruta de pulpa roja se originó en África, donde un pariente cercano (C. lanatus subsp. cordophanus) probablemente fue domesticado por primera vez en el valle del Nilo y lo que es el actual Sudán del Norte. Pero el descubrimiento a principios de la década de 1990 de supuestas semillas de sandía en el sitio neolítico de Uan Muhuggiag en Libia desconcertó a los científicos.

Para comprender mejor el viaje de la sandía desde la planta silvestre hasta el cultivo domesticado, los investigadores recolectaron y analizaron docenas de semillas de sandía y parientes de ella de las colecciones del herbario de RBG Kew. También obtuvieron y estudiaron semillas fósiles de Libia y Sudán, fechadas por radiocarbono (C-14) hace más de 6.000 y 3.000 años, respectivamente.

Los investigadores Guillaume Chomicki de la Universidad de Sheffield y Susanne S. Renner de la Universidad de Washington en St. Louis, fueron quienes dirigieron el estudio. Esta última indicó: “La morfología de las semillas, especialmente de las antiguas, era simplemente insuficiente para identificar de manera confiable qué especies estaban usando los colonos en Libia durante el Neolítico”. Los científicos pudieron resolver el misterio cuando analizaron el genoma de las semillas y recuperaron largos tramos en todos los cromosomas, posiblemente el genoma más antiguo jamás registrado con tanto detalle de una planta cuya edad se ha verificado mediante análisis de datación por radiocarbono. También secuenciaron los genomas de docenas de especímenes de sandía en las colecciones del herbario de Kew, algunos de los cuales se recolectaron por primera vez a principios del siglo XIX.

Los hallazgos del estudio indican que los libios del Neolítico recolectaron o incluso cultivaron una especie de sandía de sabor amargo, en lugar de la cosecha de sabor dulce de hoy. Esta nueva información fue consistente con las marcas de dientes encontradas en algunas de las semillas más antiguas recolectadas en Sudán por Philippa Ryan, investigadora postdoctoral en Kew y coautora del estudio. Antes del análisis del genoma, los investigadores no pudieron distinguir los especímenes libios de las otras siete especies conocidas del género Citrullus.

Sus resultados moleculares ahora muestran que las semillas provienen de un pariente de la sandía conocido como sandía Egusi (Citrullus mucosospermus) de África occidental. Estas frutas son amargas y no comestibles cuando se comen crudas debido a la cucurbitacina química en su pulpa y, en cambio, se cosechan por sus semillas, que se usan en guisos y sopas de África Occidental, similares en tamaño y sabor a las semillas de calabaza.

“Es una gran sorpresa descubrir que, en lugar de ser una sandía antigua, la semilla libia era un Citrullus domesticado completamente diferente —explicó Ryan—, mientras que la semilla sudanesa del período faraónico tenía ADN nuclear tanto de la versión amarga Egusi como de la sandía dulce. Esto sugiere que en un período posterior, se cultivó una mezcla interesante de variedades de Citrullus domesticadas a lo largo del valle del Nilo para obtener sus semillas, junto con, presumiblemente, la sandía dulce”.

Al comprender mejor la composición genética de estas frutas antiguas, los investigadores esperan pintar una imagen más clara de la domesticación de la sandía. Pero la investigación también tiene implicaciones modernas y de mayor alcance. Trazar el intercambio de genes a lo largo de los milenios puede ayudar a los científicos a identificar los rasgos genéticos favorables que refuerzan la resistencia a la sequía, las enfermedades y las plagas.

Oscar A Perez Escobar, líder de investigación en el Equipo de Monografía Integrada de Kew y primer autor, advirtió que “es un logro notable haber aprendido tanto sobre la vida pasada secreta de estas semillas antiguas a través de su ADN. Sin este código genético, que logramos obtener con gran detalle, no podríamos haber descubierto que una gran parte del ADN de estas semillas es rastreable en las calabazas Egusi (C. mucospermus) y no en la sandía dulce”.

Otra sorprendente revelación entregada a través de su ADN es que estas antiguas semillas de sandía Egusi probablemente hibridaron e intercambiaron genes con otras dulces hace miles de años, aunque todavía los científicos desconocen la direccionalidad de tal flujo de genes.

“Nuestro estudio es un gran ejemplo de lo que pueden hacer las colecciones de plantas que representan miles de años de historia evolutiva y cultural siempre que se utilicen en una investigación multidisciplinaria —siguió Pérez Escobar—. Los recursos de datos que generamos y nuestro descubrimiento pone en evidencia el intercambio de genes a través de generaciones, es de interés para los programas de mejoramiento de cultivos de sandías dulces siempre que se busquen genes particulares, por ejemplo, resistencia a plagas y enfermedades”, concluyó el especialista.

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