La yerba mate, junto con el té y el café, es una de las bebidas con cafeína más populares del mundo. Ampliamente consumida en Sudamérica, esta extraordinaria planta es rica en diversos compuestos bioactivos que aportan numerosos beneficios para la salud.
por Dorota Badowska, Laboratorio Europeo de Biología Molecular
Un grupo internacional de investigadores ha mapeado el genoma de la yerba mate, lo que proporciona información sobre la biosíntesis de la cafeína presente en la yerba mate. Esta nueva información ofrece oportunidades para crear variedades vegetales con nuevas características.
El trabajo se publica en la revista eLife .
El trabajo, liderado por la Universidad de Buenos Aires, involucró a científicos del EMBL de Hamburgo y de varios institutos de Argentina, Brasil y Estados Unidos.
Evolución de la cafeína en la yerba mate
Para descubrir aspectos clave de la composición genética de la yerba mate , los científicos emplearon el análisis genómico. Este reveló datos sorprendentes sobre la bioquímica de la planta y su historia evolutiva, en particular, la evolución de la biosíntesis de la cafeína.
«Descubrí que un ancestro de la yerba había duplicado su genoma hace aproximadamente 50 millones de años», dijo Federico Vignale, primer autor del estudio y posdoctorado del EMBL de Hamburgo.
Esta duplicación ancestral pudo haber sido clave en la evolución de su complejidad metabólica, permitiéndole sintetizar una amplia gama de compuestos bioactivos , como terpenos, flavonoides, fenoles y xantinas, conocidos por sus propiedades antioxidantes, antidiabéticas y estimulantes del sistema nervioso. De todos estos compuestos, mi interés se centró en la cafeína.
La cafeína es producida por varias especies vegetales no relacionadas, como la yerba mate y el café, mediante vías metabólicas similares para su biosíntesis. Sin embargo, los científicos descubrieron que los genes implicados en estas vías evolucionaron de forma independiente.
“Logramos comprender en detalle que los genes no tienen un ancestro común, sino que provienen de orígenes separados, y que tanto la yerba mate como el café llegaron a tener biosíntesis de cafeína al evolucionar a lo largo de vías convergentes”, señaló Adrián Turjanski, líder del proyecto e investigador del Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (IQUIBICEN, UBA-CONICET).
La evolución paralela de la síntesis de cafeína en la yerba mate y el café llevó a los científicos a sospechar que juega un papel crucial en la supervivencia de la planta, funcionando potencialmente como un mecanismo de defensa.
Mediante un análisis estructural, experimental y bioinformático detallado, los científicos identificaron qué vías conducían a una especificidad en la biosíntesis de cafeína que era diferente a la de la planta de café.
Allanando el camino para la yerba mate de próxima generación
Los hallazgos no sólo revelaron la historia evolutiva de la yerba mate , sino que también podrían abrir oportunidades para avanzar en la forma en que se cultiva.
«Al leer el genoma, se sabría cómo intervenir y modificar la planta», dijo Turjanski. «Se podría proponer enriquecerla con ciertas características, por ejemplo, una yerba mate descafeinada, o una que se adapte mejor a otras tierras, y así expandir su cultivo».
El equipo destacó que es en este contexto que se han sentado las bases para este tipo de trabajos, para que otros grupos que trabajan específicamente con yerba mate puedan realizar nuevos estudios y, a su vez, la industria pueda crear nuevas cepas que ya sea ayuden a los cultivadores o satisfagan los gustos de los usuarios.
Para Vignale, el significado cultural de la yerba mate en Sudamérica va más allá de sus implicaciones científicas, añadiendo una dimensión profundamente personal a esta investigación.
«Para mí, la yerba mate representa lo más hermoso de la cultura de mi país, Argentina: una bebida que nos une, nos acompaña y está presente en cada momento de nuestras vidas», dijo. «Por eso no dudé ni un segundo en aceptar el reto. Secuenciar el genoma de la yerba mate fue, en cierto modo, como secuenciar el genoma de Messi».
Colaboración entre continentes
El proyecto fue liderado por la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires en colaboración con científicos del EMBL Hamburgo, así como de IQUIBICEN-CONICET, la Universidad Nacional de Misiones y la Universidad Nacional del Nordeste en Argentina; el Instituto Tecnológico Vale de Brasil; y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, la Universidad Western Michigan y la Universidad de California Davis en Estados Unidos.
Para descubrir la vía biosintética de la cafeína en la yerba mate, el EMBL de Hamburgo aportó información clave mediante modelado estructural y acoplamiento molecular. La experiencia de Vignale y su colega Lucas Defelipe, miembros del equipo García Alai del EMBL de Hamburgo, fue crucial en este proceso.
«Esta experiencia me enseñó el verdadero valor del trabajo interdisciplinario y de crecer junto con científicos de diferentes especialidades», dijo Vignale.
La primera interacción de Vignale con el EMBL fue a través de CABANA , un proyecto dirigido por un consorcio internacional de organizaciones latinoamericanas y el EMBL-EBI. Su objetivo era fortalecer la capacidad bioinformática en Latinoamérica y apoyar la investigación para abordar los desafíos que enfrentan los países en desarrollo.
El proyecto CABANA tenía como objetivo abordar tres desafíos globales: las enfermedades transmisibles, la producción sostenible de alimentos y la protección de la biodiversidad.
Más información: Federico A. Vignale et al., El genoma de la yerba mate (Ilex paraguariensis) proporciona nuevos conocimientos sobre la evolución convergente de la biosíntesis de cafeína, eLife (2025). DOI: 10.7554/eLife.104759
