În urmă cu cincisprezece ani, oamenii de știință au anunțat că au terminat secvențializarea genomului uman, o sarcină monumentală care a necesitat zeci de ani de cercetare și miliarde de dolari. După aceea, s-ar părea că ar fi ușor de cartografiat genetica unei plante sedentare. Dar nu a fost cazul deloc. Se dovedește că ADN-ul grâului bun de grădină din soiul vechi de grădină este o încurcătură încurcată și complicată, iar fisurarea codului părea a fi un lucru imposibil - până acum.
Cercetătorii au secvențiat în cele din urmă genomul grâului, o descoperire care ar putea duce la inovații precum soiurile rezistente la secetă și ambalate cu vitamine, relatează Ed Yong la The Atlantic.
Yong explică că genomul grâului este atât de complex, deoarece genetic este vorba de trei specii într-una. În urmă cu aproximativ 500.000 de ani, doi dintre strămoșii ierboși ai grâului s-au hibridizat în mod natural, creând grâu sălbatic emmer. Când agricultorii umani timpurii au domesticit planta, o altă specie de iarbă strâns legată a adăugat și material genetic la amestec. Asta înseamnă că genomul are trei perechi de fiecare cromozom. Înseamnă, de asemenea, că în comparație cu genomul uman, care are 3 miliarde de nucleotide sau litere genetice, grâul are 16 miliarde. Și un singur cromozom, spune Yong, este mai mare decât întregul genom al soia. Întregul genom, format din 21 de cromozomi, are, de asemenea, elemente care se repetă confuz, care constituie 85 la sută din secvență.
Efortul de a înțelege ADN-ul de grâu a fost la fel de mare ca genomul însuși. Potrivit Elizabeth Pennisi de la Science, a avut nevoie de 200 de oameni de știință din 73 de instituții din 20 de țări (numit International Wheat Genome Sequencing Consortium) peste 13 ani și 75 de milioane de dolari pentru a crăpa grâul. La final, noul genom de referință complet adnotat, publicat în revista Science, include locația precisă a 107.891 de gene și 4 milioane de markeri moleculari dintr-o varietate de grâu de pâine numită Spring Chinese.
Rudi Appels, biolog molecular la Agricultura Victoria din Australia, care face parte din consorțiu, spune că atunci când a început proiectul, mulți oameni au crezut că secvențarea este imposibilă. Dar timpul și tehnologia au făcut ca proiectul să devină realitate. „Am crezut că grâul merită să fie la fel de bine definit ca genomul uman și atunci tehnologia s-a dezvoltat într-adevăr enorm”, spune Melissa Davey la The Guardian. „Dintr-o dată, ceea ce era cândva literalmente imposibil părea realizabil și voiam să fiu acolo și să captez noi tehnologii pe măsură ce trecuseră.”
Creșterea grâului cu metode tradiționale a devenit notoriu dificilă datorită geneticii complexe a plantei. Noul genom de referință va oferi cercetătorilor o foaie de parcurs despre cum să îmbunătățească planta. Primele proiecte ale genomului au început deja cercetarea grâului. „Ceea ce ne-a luat anii în trecut ne duce într-o noapte”, îi spune lui Pennis Jorge Dubcovsky de la Universitatea din California, Davis. „Este ca și cum ai merge cu o hartă Google.”
Cercetătorii de la John Innes Center din Norwich, Marea Britanie, au folosit deja genomul pentru a identifica genele pentru mărimea cerealelor. Folosind tehnologia CRISPR de editare a genelor, au fost capabili să producă grâu cu boabe cu 20% mai mari decât în mod normal. Alte echipe folosesc genomul pentru a produce soiuri care nu au nevoie să se răstoarne în pământ pentru a răsări. Alții analizează genele care fac grâul mai puțin vulnerabil la insecte. Cercetătorii se uită, de asemenea, la genele care produc proteine care provoacă alergii, în speranța creșterii grâului hipoalergenic.
Secvențarea, oricât de dificilă a fost necesară. Mulți fermieri au fost inițiatori care au susținut proiectul - și cu un motiv întemeiat. În prezent, grâul reprezintă aproximativ 20 la sută din toate caloriile consumate pe Pământ. Dacă populația continuă să crească, fermierii vor trebui să producă din ce în ce mai mult în fiecare an pentru a sprijini umanitatea până în 2050. Dar transformarea a milioane de acri în terenuri agricole este costisitoare și ar avea consecințe uriașe asupra mediului. Asta înseamnă că câștigurile trebuie să provină din grâu în sine, prin soiuri mai bune și o rezistență mai dura la elemente și insecte.
Speranța că acum genomul este acolo este că grâul va vedea unele dintre boomurile inovatoare pe care le-au cunoscut alte culturi, inclusiv porumbul, al cărui genom a fost publicat în 2009 și orez, care a fost finalizat în 2005.
