El misterio de la sandía sin pepitas: nada de transgénicos, la clave está en la biología celular

Qué fue antes, ¿el huevo o la gallina? Puede parecer una paradoja o una pregunta irresoluble, pero la biología hace tiempo que la ha resuelto. Lo primero fue el huevo extraordinario que puso un organismo de una especie que aún no era una gallina, sino un antepasado evolutivo. La maquinaria de la reproducción hizo el resto.

Pero ¿cuál fue el primer huevo? Si vamos hacia atrás en la evolución encontraríamos a LUCA, acrónimo de last universal common ancestor, que es el organismo del que procedemos todos los seres vivos de la Tierra, nacidos de progenitores de toda forma y condición, siempre fértiles.

Resuleto todo esto, el caso es que podemos complicar más la pregunta y, así, llegar a la sandía sin pepitas que nos convoca: si un organismo es estéril, ¿por qué no se extingue?

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En la naturaleza, especies diferentes pueden hibridar, es decir, reproducirse y tener descendencia. Si la descendencia es viable, puede llegar a crearse una nueva especie (nosotros somos fruto de la hibridación de neandertales y Homo sapines). Si la descendencia es estéril, los híbridos, tal y como aparecen, desaparecen.

Así pues, si existen organismos estériles en agricultura o en ganadería, sólo hay una explicación: la mano del hombre. Por ejemplo, la mula es un híbrido estéril fruto del cruce de una yegua con un burro, cruce que propician los criadores.

También está el caso del burdégano, el híbrido estéril de un caballo y una burra. El burdégano es un animal de fuerte carácter y el embarazo de la burra es más complejo, porque tiene que gestar un feto de mayor tamaño de lo normal. Por eso, la palabra mula es muy frecuente y burdégano es rara. Los burdéganos son complicados de obtener y con poca utilidad, al contrario que las mulas.

¿Por qué es diferente el resultado del cruce entre yegua y burro del de caballo y burra? La diferencia se debe a los genes de efecto materno y los genes de efecto paterno, que se expresan preferentemente si vienen de la dotación genética del padre o de la madre, por eso la mula y el burdégano son animales diferentes.

El vigor híbrido

Mula y burdégano son estériles porque sus progenitores tienen diferente número de cromosomas, es decir, diferente número de paquetes de ADN en sus células. Cuando estos tienen que alinearse en la meiosis para formar los gametos (espermatozoide y óvulo), el proceso falla y no sigue adelante. Por eso son estériles.

A principios del siglo XX, los genetistas George H. Shull y Edward M. East descubrieron, trabajando en maíz, que existe un fenómeno conocido como heterosis, o vigor híbrido, que hace que, cuando se cruzan dos variedades diferentes, la primera generación descendiente es más robusta y vigorosa que cada una de las variedades de las que proviene.

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Como las dos variedades de origen tienen el mismo número de cromosomas, la descendencia produce semilla perfectamente viable. Esto tiene de bueno que el agricultor consigue mejor cosecha y de malo que, si reutiliza la semilla de la especie resultante, la siguiente generación será peor, porque ya no será híbrida. Por eso, los agricultores eligen semillas híbridas y, desde hace más de 100 años, son las dominantes en la mayoría de cultivos.

No es transgénica

Como nos comemos las semillas de los cereales, no interesa generar híbridos sin semilla, pero hay algunas frutas donde no son apreciadas porque las hacen menos apetecibles o más incómodas de comer. Es el caso de la naranja, el plátano, la uva de mesa y, por supuesto, la sandía. Nada que la biología celular no pueda solucionar. Biología celular, sí. No ingeniería genética. A pesar de la creencia popular, una sandía sin pepitas no tiene nada que ver con las plantas transgénicas.

La primera sandía sin pepitas fue obra del científico japonés H. Kihara, trabajando en la Universidad de Kyoto en el año 1939. Éste consiguió producir sandías con un número de cromosomas superior al que existe en la naturaleza, con cuatro pares de cromosomas, cuando las naturales solo tienen dos pares de cromosomas. Kihara había conseguido sandías únicas, llenas de pepitas, a partir de las cuales era posible crear un híbrido.

Kihara logró las sandías 4n con un producto químico, la colchicina. Al aplicarlo produce una duplicación del número de cromosomas. Cuando el científico obtuvo sandías 4n, las cruzó con sandías normales 2n y, así, obtuvo sandías con tres juegos de cromosomas.

Tres es un número impar, por lo que, al generarse las semillas, igual que vimos en yeguas y burros, la meiosis falla y, en esa etapa crucial, el desarrollo de la pepita se inhibe. Por eso las sandías resultantes no tienen semillas.

Lógicamente, no es posible conseguir sandías sin pepitas a partir de sandías sin semilla. Para obtenerlas, cruzamos sandías 4n con sandías 2n, y así todas las semillas que se obtienen dan sandías sin pepitas.

Plátanos sin pepitas

En algunos casos es todavía más fácil, como es el caso del plátano. Los silvestres son incomibles por la cantidad de pepitas que tienen y el que encontramos en el supermercado es de la variedad Cavendish, una especie de plátano híbrida con tres juegos de cromosomas.

Éste se puede propagar de forma vegetativa, igual que cuando nos gusta un rosal de la vecina. Cogemos un esqueje y lo metemos en una maceta para crear una planta nueva. Hoy, la mayoría de plátanos cultivados se han propagado de esta forma.

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Actualmente la última tecnología que tenemos es CRISPR, que nos permite modificar el genoma en un punto concreto sin añadir ADN foráneo. Su aceptación está siendo mucho mejor que la de los transgénicos, donde sí se añade ADN de otra especie.

En Japón ya se comercializan tomates modificados con CRISPR. ¿Podremos utilizar la tecnología CRISPR para obtener frutas sin pepitas? Podríamos, pero eso ya sabemos hacerlo con técnicas genéticas o celulares. La lógica sería utilizar esta técnica para hacer cosas que no podemos hacer con tecnologías más antiguas. Y en eso estamos.

Por ejemplo, existe una tecnología llamada gene drive (genética dirigida) que se basa en utilizar insectos modificados por CRISPR/Cas9. Estos insectos se liberan al medioambiente y copulan con otros insectos. Cuando la modificación se activa, se bloquea un gen y su homólogo, lo que induce la esterilidad en el insecto. De esta forma, podemos controlar las poblaciones de insectos patógenos de forma específica y sin la necesidad de insecticidas.

Una sandía sin pepitas no hace falta que sea transgénica, sólo hay que saber contar cromosomas. Pero eso no quita que las transgénicas, o las modificadas con CRISPR, también pueden resultar realmente ricas.

*José Miguel Mulet es catedrático de bioquímica y biología molecular en la Universitat Politècnica de València.

**Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.