Un esqueje de vid de un siglo de antigüedad está proporcionando nuevas pistas sobre la historia de un patógeno vegetal mortal que está diezmando cultivos en todo el mundo.
Por Kara Manke, Universidad de California, Berkeley
La enfermedad de Pierce de la vid, que se detectó por primera vez en Anaheim (California) en la década de 1880, se ha detectado desde entonces en gran parte de California, así como en otras partes de Estados Unidos y, más recientemente, en Europa. Provocada por la bacteria Xylella fastidiosa, la enfermedad obstruye los diminutos conductos llamados xilema que transportan agua y nutrientes por toda la planta. Al carecer de nutrientes, las uvas de la vid se marchitan, sus hojas se vuelven marrones y se caen, y finalmente la planta muere. Un estudio de 2015 estimó que la enfermedad cuesta a los productores y contribuyentes de California más de 100 millones de dólares al año en ingresos perdidos y esfuerzos de prevención.
En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de California, Berkeley, y la organización francesa de investigación agrícola CIRAD identificaron un esqueje de vid de 120 años en el Centro para la Diversidad Vegetal de la UC Davis que aún contenía rastros de ADN de X. fastidiosa de principios del siglo XX. Los hallazgos se publican en la revista Current Biology .
Al comparar el genoma de esta cepa centenaria de X. fastidiosa con los genomas de más de 330 cepas contemporáneas, el equipo pudo reconstruir la historia de cómo el patógeno llegó por primera vez a California y luego se propagó por todo el estado.
«Tener una mejor estimación de lo que sucedió históricamente es vital para comprender el mundo complejo y plagado de patógenos que nos rodea en este momento», dijo la coautora principal del estudio, Alexandra Kahn, investigadora postdoctoral en UC Berkeley.
Los científicos habían asumido durante mucho tiempo que la X. fastidiosa se introdujo por primera vez en California en la década de 1880 o un poco antes, cuando muchas especies de uvas llegaron al estado desde el este para establecer viñedos. En ese momento, los periódicos locales como el Pacific Rural Press comenzaron a informar sobre una misteriosa nueva enfermedad que estaba afectando a «una gran cantidad de viñedos» en Anaheim y el valle de Santa Ana.
Sin embargo, los datos genómicos sugieren que el patógeno llegó a Estados Unidos casi 150 años antes, alrededor del año 1740, y que provenía de América Central. Los datos sugieren además que la enfermedad en California surgió no de una, sino de al menos tres introducciones distintas del patógeno.
«Aunque esto ocurrió hace más de 250 años, sigue siendo relevante para comprender la propagación global de patógenos de plantas en la actualidad», dijo Monica Donegan, estudiante de posgrado en UC Berkeley y coautora principal del estudio. «Descubrimos que las suposiciones más simples sobre las rutas y el momento de la introducción de patógenos pueden ser engañosas, lo que puede afectar cuestiones como las políticas de comercio internacional y las cuarentenas para patógenos de plantas».
El hecho de que probablemente se hayan introducido tres X. fastidiosa por separado también sugiere que pueden existir múltiples poblaciones patógenas genéticamente distintas del patógeno en California. Al igual que las diferentes variantes del SARS-CoV-2, estas poblaciones pueden causar síntomas similares, pero responder de manera diferente a factores estresantes como el cambio climático.
«Estas diferencias biológicas, incluso si son pequeñas, pueden ser significativas a la hora de controlar enfermedades», dijo el autor principal del estudio, Rodrigo Almeida, profesor y titular de la Cátedra Hildebrand-Laumeister de Fitopatología en la UC Berkeley.
El esqueje de vid fue recolectado por un individuo llamado Alfred Tournier el 2 de agosto de 1906 en Modesto, California. Los esquejes carecen de hojas, pero aún conservan algunos pecíolos estériles o en forma de «cerilla», el término científico utilizado para los tallos que unen las hojas al tallo de una planta.
Los esquejes de Tournier fueron etiquetados como enfermedad de Anaheim, el nombre original que se le dio a la enfermedad de Pierce. Ahora se encuentran entre los aproximadamente 1100 especímenes históricos de vid en la colección del herbario de la UC Davis. Trabajando con la curadora del herbario Alison Colwell, los investigadores analizaron 10 especímenes de vid de aspecto enfermizo de la colección, pero solo encontraron uno que dio positivo para la bacteria X. fastidiosa. También analizaron especímenes de vid de la Universidad y de Jepson Herbaria, pero no encontraron ninguno que diera positivo.
«Una vid con una gran cantidad de X. fastidiosa no es necesariamente un candidato ideal para una colección de herbario, por lo que tuvimos mucha suerte de encontrar incluso una muestra infectada», dijo Donegan.
Los coautores del estudio, Nathalie Becker y Adrien Rieux, dirigieron el minucioso trabajo de aislar el ADN antiguo y degradado de X. fastidiosa de la muestra. Con la secuencia del genoma en la mano, los investigadores utilizaron un software de bioinformática para comparar los genes de la X. fastidiosa centenaria con cepas contemporáneas. Este análisis proporcionó una estimación de la velocidad con la que el ADN del patógeno muta con el tiempo, lo que, a su vez, les permitió estimar el momento de los momentos clave en el árbol evolutivo de la bacteria.
«La muestra nos permitió calibrar la tasa de mutación del patógeno a medida que evolucionó en California durante los últimos cien años», dijo Kahn. «Una vez que establecimos esta relación entre el tiempo evolutivo y el tiempo absoluto, pudimos reconstruir la historia cronológica del brote de la enfermedad».
En las últimas décadas, X. fastidiosa se ha propagado desde Estados Unidos y América Latina a otros países, como Portugal, España, Italia, Israel y Taiwán. Conocer la tasa evolutiva del patógeno también puede ayudar a los investigadores a calcular el momento de estas introducciones y evitar una mayor propagación.
«Recientemente la gente se dio cuenta de que podían utilizar estos especímenes históricos de herbario para estudiar patógenos de plantas», dijo Almeida. «Creo que esto resalta el valor de las colecciones de herbario para la investigación. Hay mucha presión sobre estas colecciones porque no podemos apoyarlas adecuadamente, pero brindan un gran valor y nunca se sabe cómo podemos beneficiarnos de ellas en el futuro».
Más información: Monica A. Donegan et al, Un ejemplar de herbario de un siglo de antigüedad aporta información sobre la aparición de la enfermedad de Pierce en las vides en las Américas, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.11.029
