El maíz fue domesticado a partir de su ancestro, el teosinte, en el centro de México hace unos 9,000 años por los humanos mediante la crianza selectiva de la planta silvestre, transformando sus pequeños granos de cáscara dura en las mazorcas grandes y sabrosas que conocemos hoy.
por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania
A lo largo de los siglos, las características de la raíz del maíz —actualmente el cultivo más cultivado en Estados Unidos y el segundo a nivel mundial (en superficie cultivada)— evolucionaron en respuesta tanto a las cambiantes condiciones ambientales como a las prácticas agrícolas humanas.
Debido a que el papel de las raíces en la domesticación de cultivos en respuesta a circunstancias cambiantes aún no está claro, y porque puede ser relevante en el presente cuando el calentamiento del clima está estresando al maíz y otros cultivos, un equipo de investigadores dirigido por científicos de plantas de Penn State realizó un estudio para entender cómo evolucionaron los rasgos de las raíces durante la domesticación del maíz.
Los investigadores examinaron el ADN de plantas antiguas de maíz y analizaron evidencia paleobotánica (fósiles de plantas antiguas, polen y firmas químicas) que proporciona información sobre la historia de la vida vegetal para comprender cómo evolucionaron las raíces del maíz. También analizaron cómo los niveles prehistóricos de dióxido de carbono atmosférico y la actividad humana influyeron en estas características.
Considerando todos estos factores, modelaron el crecimiento y la evolución de las raíces del maíz utilizando el Modelo OpenSimRoot , un programa informático diseñado para simular la respuesta del cultivo a las condiciones del suelo, desarrollado en la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Estatal de Pensilvania. El equipo publicó recientemente sus hallazgos en New Phytologist .
Los investigadores informaron que ocurrieron tres cambios importantes en las raíces como parte de la transformación del teosinte al maíz: menos raíces nodales (raíces superficiales que crecen desde la base del tallo); desarrollo de esclerénquima cortical multiseriado (células de paredes gruesas en la raíz que ayudan a las raíces a penetrar suelos más profundos, algo que fue descubierto previamente por investigadores de Penn State); y más raíces seminales (raíces de desarrollo temprano que ayudan a las plántulas a acceder a los nutrientes).
«Reconstruimos los fenotipos de las raíces del maíz y el teosinte, así como los ambientes del Valle de Tehuacán, una de las regiones más antiguas de domesticación del maíz, durante los últimos 18.000 años utilizando una combinación de ADN antiguo, paleobotánica y modelado funcional-estructural para reconstruir cómo evolucionaron los rasgos de las raíces con el tiempo», dijo el líder del equipo Jonathan Lynch, profesor distinguido de nutrición vegetal, autor principal del estudio.
«La investigación sugiere que los fenotipos de las raíces que mejoran el rendimiento de las plantas bajo estrés por nitrógeno fueron importantes para la adaptación del maíz a las prácticas agrícolas cambiantes».
El estudio trazó la siguiente cronología de la evolución de los rasgos de las raíces, según el primer autor del estudio, Iván López-Valdivia, quien obtuvo un doctorado en Ciencias Vegetales en Penn State en 2024:
- Hace 12.000–8.000 años: Los niveles de dióxido de carbono aumentaron, favoreciendo sistemas radiculares más profundos. Esto favoreció la reducción de las raíces nodales y la aparición de esclerénquima cortical multiseriado, que ayuda a las raíces a crecer más profundamente y a acceder al agua y los nutrientes en suelos más secos.
- Hace 6000 años: Se introdujo el riego, lo que modificó la disponibilidad de nitrógeno: menos en la capa superficial del suelo y más en las capas más profundas. Esto redujo aún más las raíces nodales y la presencia de esclerénquima cortical multiseriado se volvió más útil para acceder a este nitrógeno del subsuelo.
- Hace unos 3500 años: Surgieron más raíces seminales. Las raíces seminales son el sistema radicular inicial que se desarrolla a partir de una semilla tras la germinación y desempeñan un papel crucial en el crecimiento inicial de la plántula al absorber agua y nutrientes. Esto coincidió con la intensificación agrícola, el crecimiento demográfico y la degradación del suelo, condiciones que hicieron que el desarrollo radicular temprano fuera más importante para la supervivencia.
Aunque los investigadores analizaron épocas muy pasadas al realizar su estudio, Lynch sugirió que los hallazgos podrían tener implicaciones para el futuro debido a que el maíz es uno de los cultivos globales más importantes y el clima está cambiando, con el dióxido de carbono aumentando y los suelos cambiando.
«Observamos el ADN de especímenes de plantas de maíz antiguas y utilizamos datos ambientales de núcleos de suelo generados por arqueólogos, lo juntamos todo y dijimos: ‘Bien, cuando el maíz fue domesticado originalmente, cambiamos el medio ambiente'», explicó.
La cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera estaba cambiando, y la planta tuvo que desarrollar un sistema radicular diferente. Esto no solo es interesante históricamente —porque así es como obtuvimos el maíz moderno—, sino que también nos da una idea de lo que podemos hacer con las raíces del maíz en el futuro para que se adapten mejor a las condiciones del desarrollo.
Más información: Iván López-Valdivia et al., Análisis in silico de la evolución de los fenotipos radiculares durante la domesticación del maíz en suelos neolíticos de Tehuacán, New Phytologist (2025). DOI: 10.1111/nph.70245
Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.
