Investigaciones recientes han arrojado luz sobre los orígenes genéticos de las plantas domesticadas, centrándose particularmente en la coliflor (Brassica oleracea) y su primo fractal, el romanesco. Durante la domesticación, los humanos seleccionaron plantas mejor adaptadas a sus necesidades, lo que llevó a modificaciones genéticas significativas.
La coliflor y el romanesco exhiben apariencias notablemente diferentes, siendo el romanesco caracterizado por su estructura fractal compuesta de espirales de floretes cónicos. Este estudio, publicado en la revista Science, explora cómo los cambios genéticos acumulados a lo largo de los siglos han llevado a tales formas complejas.
Utilizando Arabidopsis thaliana, un pariente bien estudiado del repollo, los investigadores descubrieron que dos mutaciones genéticas específicas pueden transformar flores en pequeños repollos. Esto sugiere que un número limitado de mutaciones son esenciales para convertir las estructuras vegetales ancestrales en formas comestibles.
El crecimiento de las plantas está influenciado por una competencia entre los genes de 'tallo' y 'flor' dentro de los brotes. El estudio empleó una combinación de experimentación biológica, modelado matemático y simulaciones en 3D para aislar los mecanismos genéticos responsables de la estructura de la coliflor.
En las plantas normales, un gen denominado 'arquitecto floral' se activa en los brotes florales, llamando a otros genes florales para evitar la interferencia de los genes de tallo. Sin embargo, en la coliflor de Arabidopsis, los genes florales requeridos están inactivos debido a mutaciones, permitiendo que los genes de tallo dominen.
Esto conduce a una reacción en cadena donde los brotes de tallo modificados producen nuevos brotes florales que vuelven a convertirse en brotes de tallo, creando un efecto acumulativo de tallos. La investigación indica que tanto la coliflor como el romanesco comparten mecanismos genéticos similares, aunque la tasa de crecimiento y la estructura del romanesco dan lugar a su apariencia fractal distintiva.
Los hallazgos tienen implicaciones significativas tanto para la investigación como para la agricultura. Identificar las mutaciones responsables de estas formas únicas puede facilitar la domesticación de repollos verdes silvestres con beneficios agrícolas, como resistencia a enfermedades y tolerancia a temperaturas. Este enfoque, denominado 'domesticación de novo', busca replicar el largo proceso de domesticación mediante técnicas modernas de edición del genoma.
Christophe Godin es director de investigación en Inria, mientras que François Parcy lidera el equipo 'Reguladores del desarrollo floral' en Inrae.