El kiwi duplicó sus genes para producir vitamina C en dos eventos evolutivos

El kiwi de hoy (Actinidia deliciosa), miembro de una familia de bayas asiáticas, contiene casi tanta vitamina C como una naranja. Este impulso adicional en la producción de vitamina C es el resultado de que los ancestros silvestres de los kiwis duplicaron espontáneamente su ADN en dos eventos evolutivos separados, hace aproximadamente 50-57 millones y posteriormente hace 18-20 millones de años, según un nuevo estudio publicado en la revista iScience.

“La poliploidía es un evento evolutivo abrupto que produce miles de copias extras de genes de la noche a la mañana”, afirma el autor principal Xiyin Wang, un científico de plantas agrícolas de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Norte de China. “Estas copias adicionales pueden elevar en gran medida la robustez de la planta, proporcionando oportunidades para que la selección natural pode y vuelva a cablear su sistema biológico con el tiempo”.

Para descubrir rastros de eventos de poliploidía, los investigadores compararon el genoma del kiwi con los genomas bien caracterizados del café y la uva. Los kiwis, el café y las uvas comparten un ancestro común y, por lo tanto, comparten grandes porciones de información genética.

Diversidad de frutas en el género Actinidia. Los frutos de las especies utilizadas para hacer bibliotecas EST se identifican por letras. A es A. arguta, C es A. chinensis, D es A. deliciosa, E es A. eriantha, I es A. indochinensis, P es A. polygama y S es A. setosa. A. hemsleyana no está en las fotos. Imagen: Crowhurst et al, 2008.

Cuando Wang y su equipo alinearon los miles de genes compartidos por las tres plantas, descubrieron que el genoma del kiwi a menudo contenía cuatro o cinco copias de un gen en lugares donde el café o la uva solo tenían uno. Los genes adicionales del kiwi incluyen las instrucciones biológicas para crear y reciclar la vitamina C.

La vitamina C no solo es saludable para las personas, sino que también ayuda al crecimiento de las plantas y la resistencia al daño, por lo que la mayor producción de vitamina C del kiwi le dio una ventaja en el juego evolutivo. En contraste, la ventaja del grano de café fue probablemente su capacidad para producir cafeína, un pesticida natural que también puede matar la competencia de plantas vecinas, mientras que la química que produce el pigmento púrpura de la uva probablemente evolucionó para proteger la planta de temperaturas extremas.

Wang y su equipo también encontraron que los dos eventos evolutivos probablemente se debieron a un evento de auto-poliploidización (o autoploidía), lo que significa que un ancestro del kiwi duplicó sus propios genes, en lugar de un evento de alo-poliploidización (o aloploidía), que resulta de un cruce entre dos especies ancestrales. Por ejemplo, las plantas como el plátano, la papa y la caña de azúcar son autoploides, mientras que el trigo, el algodón y las frutillas son aloploides. Los autores señalan que más cultivos son aloploides que autoploides.

Los humanos pueden aprender de la técnica de los kiwis de copiar genes nutricionalmente importantes. La copia artificial de ciertos genes podría ayudar a los científicos agrícolas a producir frutos más nutritivos o resistentes a las enfermedades.

“Nuestra investigación ha decodificado la estructura y la evolución del genoma del kiwi”, dice Wang. “El kiwi es una fruta importante, rica en vitamina C. Entender su estructura genómica puede ayudarnos a manipular sus genes para producir kiwis más nutritivos”.

El equipo de Wang continuará decodificando el kiwi y otros genomas de plantas. Planean explorar más genes que podrían copiarse para producir frutas y verduras más exitosas.