Una rara reversión química en los tomates de Galápagos está cuestionando nuestra perspectiva sobre el amargor, la toxicidad y la resiliencia de los cultivos.
En las rocosas costas occidentales de las Islas Galápagos, los tomates silvestres están experimentando algo que la teoría evolutiva antes consideraba casi imposible: están retrocediendo. Los científicos lo llaman un caso raro de “evolución inversa”, pero lo más importante para el futuro de la agricultura es la química detrás de este cambio y lo que podría significar para los fitomejoradores, las empresas de semillas y los agricultores que buscan cultivar cultivos más resilientes.
En el centro de este avance se encuentra Solanum cheesmaniae, una especie silvestre de tomate nativa del archipiélago. En las islas más recientes formadas por la actividad volcánica, esta planta ha desarrollado un perfil molecular muy similar al de sus ancestros. Según Adam Jozwiak, profesor adjunto de bioquímica molecular de la Universidad de California-Riverside, no se trata solo de una rareza, sino de una posible hoja de ruta para fortalecer las defensas del tomate en una época de creciente presión de plagas y menor uso de pesticidas.
Descifrando la Química Ancestral
“Las variedades comerciales de tomate podrían analizarse fácilmente para detectar la presencia de ambas formas estereoisoméricas de glicoalcaloides esteroidales mediante técnicas estándar de perfilado de metabolitos, como la LC-MS”, explica Jozwiak. “Es sencillo. Sin embargo, detectar si una variedad está preparada para revertir a la química ancestral es otra historia”.
Y esa historia es compleja. Los tomates, como muchos cultivos de la familia de las solanáceas, producen glicoalcaloides esteroidales (SGA), compuestos tóxicos de sabor amargo que protegen a la planta de insectos, hongos y patógenos. En el mejoramiento moderno, estos compuestos se han reducido sistemáticamente en la fruta madura para satisfacer las preferencias del consumidor por tomates más dulces y suaves.
“Los cultivadores de tomates han trabajado durante décadas para reducir el amargor en las variedades cultivadas”, afirma Jozwiak. “Pero al reducir estos compuestos para mejorar el sabor, podríamos haber comprometido involuntariamente el sistema inmunitario natural de la planta”.
El Cambio de Cuatro Aminoácidos
Aquí es donde entran en juego los tomates de Galápagos. En islas más nuevas como Fernandina e Isabela, las plantas de S. cheesmaniae producen alcaloides con una estereoquímica no observada en tomates cultivados durante millones de años. Estos compuestos se asemejan a los químicos amargos y bioactivos presentes en las berenjenas y se sintetizan mediante una versión modificada de la enzima GAME8.
¿La clave? Solo se necesitan cuatro sustituciones de aminoácidos en esa enzima para cambiar la firma química de moderna a ancestral.
“El hecho de que solo cuatro cambios de aminoácidos en la enzima GAME8 puedan cambiar la estereoquímica de estos compuestos demuestra lo preciso y específico que puede ser este tipo de manipulación de rasgos”, afirma Jozwiak. En teoría, podríamos usar la edición genética CRISPR para introducir mutaciones específicas que alteren los perfiles químicos.
Su equipo no se limitó a los tomates. Introdujeron el gen GAME8 modificado en plantas de tabaco, que posteriormente produjeron los mismos alcaloides ancestrales. Fue una demostración excepcional y clara de que la evolución no siempre avanza en una sola dirección y que revertir una importante vía química vegetal es posible y predecible.
Una Nueva Frontera para la Defensa de Cultivos
Ese nivel de control bioquímico abre la puerta a lo que Jozwiak denomina “química vegetal de diseño”, donde los fitomejoradores y las empresas biotecnológicas podrían adaptar los perfiles de alcaloides para equilibrar la resistencia a las plagas, el sabor, la seguridad y la vida útil.
“Si el objetivo fuera aumentar la resistencia de las plantas a las plagas, un enfoque lógico sería regular positivamente las enzimas biosintéticas clave, en particular GAME8, GAME6 y GAME15”, afirma. “Pero hacerlo de forma específica para cada tejido o etapa de desarrollo”.
Por ejemplo, potenciar los SGA en hojas y tallos (las partes de la planta que no se consumen) podría aumentar la disuasión de plagas sin comprometer la calidad de la fruta. Por otro lado, retrasar la conversión natural de α-tomatina (un compuesto amargo y tóxico) en su forma no tóxica, el esculósido A, podría permitir una mejor protección durante el desarrollo temprano de la fruta, preservando al mismo tiempo el sabor en la cosecha.
“Otro enfoque podría consistir en ajustar el momento de la conversión de alcaloides durante la maduración para maximizar la resistencia a las plagas en las primeras etapas del desarrollo del fruto, garantizando al mismo tiempo un producto apetecible en la cosecha”, explica Jozwiak.
Equilibrio Entre Sabor y Función
Sin embargo, cualquier estrategia que implique un aumento de los SGA requeriría pruebas exhaustivas y un riguroso escrutinio regulatorio. Estos compuestos, si bien naturales, pueden ser tóxicos para humanos y animales en dosis altas. En los tomates modernos, suelen estar presentes en el fruto verde y el tejido vegetativo, pero el fruto maduro contiene poco o nada.
“Sí, creo que la manipulación selectiva de alcaloides tiene un potencial real para reducir el uso de pesticidas, pero requeriría un enfoque cuidadoso y con base científica”, afirma Jozwiak. “Cualquier aplicación comercial debería controlarse con precisión y someterse a rigurosas evaluaciones regulatorias de seguridad, especialmente si las partes comestibles de la planta se ven afectadas”.
La oportunidad va más allá del tomate. Otros cultivos de solanáceas, como la papa y la berenjena, también utilizan glicoalcaloides esteroides como defensa. Y utilizan la misma familia de enzimas —proteínas similares a GAME8— para su construcción.
“Dado que estos compuestos desempeñan un papel importante en la defensa de las plantas, manipular su biosíntesis podría ser útil para obtener variedades más resistentes a plagas o enfermedades”, afirma. “Sin embargo, los esfuerzos por reducir el contenido de alcaloides por seguridad o sabor suelen conllevar una contrapartida: una menor capacidad de defensa. Por lo tanto, es necesario encontrar un equilibrio entre sabor, seguridad y resiliencia”.
Obstáculos Ambientales y Deriva Genética
Ese equilibrio podría lograrse mediante la edición genética o incluso el mejoramiento asistido por marcadores, utilizando la estructura enzimática como guía.
Pero existe otro desafío: la ecología. En las Galápagos, el equipo de Jozwiak descubrió que el rasgo de reversión se mantiene estable en múltiples poblaciones, probablemente debido a una fuerte presión selectiva local, ya sea de herbívoros, microbios o el clima. En entornos comerciales, estas presiones podrían no existir.
“No está claro si este rasgo se mantendría estable en otros entornos”, afirma. “La expresión y retención de estos alcaloides podría verse influenciada por muchos factores: el ecosistema circundante, la presencia o ausencia de ciertas plagas, la microbiota del suelo y las condiciones climáticas”.
El flujo genético es otro riesgo. En lugares como Norteamérica o Europa, donde los tomates se cultivan comercialmente junto con muchas variedades, la polinización podría propagar o diluir el rasgo.
“Existe la posibilidad de flujo genético a través de la polinización. Esto podría diluir o interrumpir el rasgo en generaciones posteriores a menos que se mantengan controles estrictos de mejoramiento”, explica. Amargor con un propósito
Aun así, el potencial es real. Cultivar tomates que se autoabastezcan mejor, sin necesidad de sustancias químicas, podría ayudar a reducir la dependencia de pesticidas sintéticos, disminuir los costos de los insumos y proteger a los polinizadores y la salud del suelo.
“En lugar de eliminar por completo los SGA, podríamos explorar la reintroducción o modulación estratégica”, afirma Jozwiak. “Esto podría allanar el camino para un enfoque más matizado y con mayor conciencia de defensa en el mejoramiento del tomate, donde el amargor no se considere solo un defecto, sino una herramienta”.
A medida que los investigadores continúan explorando los efectos precisos de la estereoquímica de los SGA en los receptores gustativos, la disuasión de insectos y las interacciones microbianas, el camino a seguir podría depender de mirar atrás.
