Las fresas forman parte de la vida cotidiana en muchos lugares del mundo, pero su historia biológica es mucho más compleja de lo que su aspecto sugiere. La variedad cultivada moderna, Fragaria × ananassa, no procede de una sola especie ancestral, sino de una combinación de varios linajes que se mezclaron a lo largo de la evolución. Este tipo de procesos, en los que distintos genomas se fusionan y duplican, han sido fundamentales para la diversidad de muchas plantas cultivadas actuales.
Comprender cómo ocurrió esa mezcla genética no es sencillo. Con frecuencia, los científicos comparan los genomas de una especie con los de sus parientes actuales para reconstruir su origen. Sin embargo, en algunos casos los ancestros implicados han desaparecido o no se han identificado con claridad. Un estudio científico propone una nueva estrategia para rastrear esas historias evolutivas escondidas en el ADN, utilizando señales genéticas que permanecen en el genoma incluso millones de años después de que ocurrieran los eventos evolutivos que las generaron.
El desafío de descifrar genomas poliploides
Uno de los rasgos más importantes en la evolución de las plantas es la duplicación completa del genoma, un proceso conocido como poliploidía. En lugar de poseer dos copias de cada cromosoma, como ocurre en muchas especies, algunas plantas acumulan múltiples copias procedentes de diferentes ancestros. Este fenómeno puede originarse cuando dos especies distintas se hibridan y, posteriormente, sus genomas se duplican. El resultado es un organismo con varios conjuntos completos de cromosomas.
Este tipo de organización genética es habitual en plantas cultivadas. Trigo, algodón o caña de azúcar presentan genomas complejos formados por múltiples subgenomas que se han combinado a lo largo del tiempo. La fresa cultivada moderna también pertenece a este grupo: es una especie octoploide, lo que significa que contiene ocho copias de cada cromosoma. En términos genéticos, esto equivale a la fusión de varios genomas ancestrales distintos.
El problema para los investigadores es identificar de qué especies proceden esos fragmentos. Cada conjunto de cromosomas heredado de un ancestro forma un subgenoma, y reconocerlos es fundamental para reconstruir la historia evolutiva de la planta. Sin embargo, muchos métodos dependen de comparar esos cromosomas con los genomas de las especies parentales. Cuando esas especies han desaparecido o no se conocen con certeza, el análisis se vuelve mucho más complicado.
El propio artículo científico subraya esta dificultad al explicar que “identificar subgenomas es, por tanto, fundamental para comprender las historias evolutivas de los alopoliploides”, pero que esto resulta complejo cuando los progenitores diploides no están disponibles o se han extinguido.
Las huellas evolutivas que dejan los elementos móviles del ADN
Para superar ese obstáculo, los investigadores recurrieron a un tipo particular de secuencias genéticas conocidas como retrotransposones con repeticiones terminales largas, o LTR-RTs. Estas secuencias forman parte de los llamados elementos transponibles, fragmentos de ADN capaces de copiarse e insertarse en nuevas posiciones dentro del genoma.
Aunque durante mucho tiempo se consideraron simples “parásitos genéticos”, hoy se sabe que estos elementos ofrecen pistas muy valiosas sobre la historia de los genomas. Cada familia de retrotransposones suele expandirse en momentos concretos de la evolución y en linajes específicos. Con el paso del tiempo, esas inserciones se acumulan y quedan registradas en los cromosomas como marcas moleculares de eventos evolutivos pasados.
El estudio destaca precisamente esta utilidad al señalar que “los retrotransposones con repeticiones terminales largas son el grupo más abundante de elementos transponibles en los genomas vegetales y ofrecen información valiosa sobre la historia evolutiva de las especies”.
A partir de esta idea, el equipo desarrolló un método bioinformático que compara la similitud entre estos elementos en diferentes cromosomas. Si varios cromosomas comparten retrotransposones similares, es probable que procedan de un mismo ancestro. De este modo, es posible agruparlos en subgenomas sin necesidad de conocer directamente las especies progenitoras.
Un nuevo método para reconstruir la historia del genoma
La herramienta creada por los investigadores se denomina matriz de similitud serial o SSM (por sus siglas en inglés). El procedimiento consiste en identificar todos los retrotransposones LTR presentes en el genoma y compararlos entre sí para determinar qué cromosomas comparten patrones similares.
El análisis se realiza en varios intervalos de similitud genética, cada uno asociado a un periodo evolutivo distinto. Al observar cómo cambian las agrupaciones de cromosomas en cada intervalo, los científicos pueden reconstruir las etapas de la evolución del genoma.
El artículo describe este enfoque señalando que el método “utiliza las similitudes de las repeticiones terminales largas para construir una matriz de similitud serial, facilitando la agrupación de cromosomas en subgenomas”.
Este procedimiento permite identificar señales que corresponden a diferentes fases de la evolución: el periodo previo a la separación de las especies ancestrales, el momento en que esas especies divergieron y, finalmente, la etapa en que sus genomas se fusionaron para formar una nueva planta poliploide.
Antes de aplicarlo a la fresa, el equipo probó el método en genomas poliploides bien conocidos, como el del algodón o el teff. En esos casos, donde los subgenomas ya habían sido identificados por estudios previos, la técnica logró separarlos correctamente, lo que reforzó la fiabilidad del enfoque.
Lo que revela el genoma de la fresa moderna
Una vez validado el método, los investigadores lo aplicaron al genoma de la fresa cultivada. El análisis permitió distinguir cuatro subgenomas diferentes dentro de los cromosomas de Fragaria × ananassa. Esto confirmó que la especie moderna es el resultado de la combinación de varios linajes ancestrales.
Pero el resultado más interesante surgió al reconstruir la cronología de esos eventos. El estudio detectó tres episodios sucesivos de poliploidización, es decir, tres momentos en los que genomas de especies distintas se fusionaron y duplicaron.
Según las estimaciones del análisis genómico, el primero de estos eventos ocurrió hace entre 3,1 y 4,2 millones de años, cuando dos especies ancestrales se combinaron para formar un genoma tetraploide. Más tarde, entre 1,9 y 3,1 millones de años, otro linaje se incorporó al conjunto, generando un ancestro hexaploide. Finalmente, entre 0,8 y 1,9 millones de años, se produjo una última hibridación que dio lugar al genoma octoploide que caracteriza a la fresa actual.
Además, el estudio encontró evidencias de que dos de los subgenomas actuales están estrechamente relacionados con especies diploides conocidas, Fragaria vesca y Fragaria iinumae. Sin embargo, los otros subgenomas no encajan claramente con ninguna especie moderna. Esto sugiere que podrían proceder de linajes hoy extinguidos o aún no identificados.
Un rompecabezas evolutivo más complejo de lo que se pensaba
El análisis también revisa hipótesis previas sobre el origen de la fresa cultivada. Algunos estudios anteriores habían propuesto que cuatro especies diploides concretas participaron en su formación. Sin embargo, los nuevos resultados no respaldan completamente ese modelo.
En particular, el trabajo indica que no se encontraron pruebas sólidas de que ciertas especies propuestas anteriormente fueran progenitoras directas del genoma de la fresa moderna. En su lugar, el patrón genético apunta a una historia evolutiva más compleja, con la posible participación de especies que ya no existen o que todavía no han sido muestreadas en estudios genómicos.
El propio artículo científico resume el hallazgo al señalar que “nuestros resultados revelaron tres eventos de alopoliploidización en la trayectoria evolutiva del genoma de la fresa octoploide”.
Este tipo de reconstrucción ayuda a explicar por qué algunos genes de la fresa muestran relaciones evolutivas aparentemente contradictorias. Cuando varias especies contribuyen al mismo genoma, diferentes genes pueden conservar historias evolutivas distintas, lo que complica el análisis filogenético.
Una herramienta útil para estudiar cultivos complejos
Más allá del caso de la fresa, el método desarrollado podría tener aplicaciones mucho más amplias. Muchos cultivos agrícolas importantes poseen genomas poliploides, lo que dificulta comprender su evolución y aprovechar mejor su diversidad genética.
Al permitir identificar subgenomas incluso cuando los ancestros ya no existen, el enfoque basado en retrotransposones abre nuevas posibilidades para estudiar estos sistemas complejos. Además, una mejor comprensión de la estructura del genoma puede facilitar investigaciones sobre adaptación, mejora genética y domesticación de cultivos.
El propio estudio destaca que comprender cómo se organizan los subgenomas es esencial para analizar rasgos complejos en plantas, desde la resistencia a enfermedades hasta la productividad agrícola. En ese sentido, descifrar la historia evolutiva de una fruta tan común como la fresa también contribuye a ampliar el conocimiento sobre cómo evolucionan los genomas de las plantas.
