En 1793, el Capitán William Bligh atracó el HMS Providence en Kingstown en San Vicente y las Granadinas, una pequeña nación insular en el Mar Caribe, con un cargamento lleno de varios cientos de árboles jóvenes del árbol del pan. Su objetivo era singular: introducir los árboles de larga vida con sus frutos ricos en carbohidratos para alimentar a bajo precio a los esclavos británicos, que trabajaban en las plantaciones de azúcar de las islas.
Ahora, 230 años después, un equipo de biología vegetal dirigido por la Universidad Northwestern, el Jardín Botánico de Chicago y los Jardines Botánicos de St. Vincent ha rastreado, por primera vez, cinco linajes principales de la fruta del pan del Caribe hasta esa única introducción del viaje de Bligh.
Los cultivares originales del árbol del pan (o variedades producidas por reproducción selectiva) no solo han sobrevivido durante siglos, sino que también están prosperando, descubrieron los investigadores.
El estudio se publicará el 5 de enero de 2023, el 230 aniversario de la llegada de Bligh al Caribe, en la revista Biología actual.
«La fruta del pan es un cultivo infrautilizado y no recibe tanta atención como los cultivos principales», dijo Nyree Zerega, autora principal del estudio. «Sin embargo, el interés por la fruta del pan está aumentando a nivel mundial, y pensamos que sería un rompecabezas fascinante de resolver».
«Fuera de Oceanía, el Caribe es uno de los mayores productores de fruta del pan en todo el mundo», agregó Lauren Audi, la primera autora del estudio. «Y realmente no sabemos mucho sobre la diversidad genética de la fruta en el Caribe. Debido a que este es un cultivo importante para la seguridad alimentaria, especialmente para las naciones insulares que son altamente susceptibles al cambio climático, queríamos caracterizar la genética diversidad de cultivos del árbol del pan para conservarlos. El primer paso para eso es caracterizar la diversidad de lo que ya tenemos».
Zerega, experto en fruta del pan, es director del Programa de Biología y Conservación de Plantas, una asociación entre la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y el Jardín Botánico de Chicago, y científico conservacionista del Instituto Negaunee para la Ciencia y Acción de Conservación de Plantas en el Centro Botánico de Chicago. Jardín. Audi era un estudiante graduado en el laboratorio de Zerega en el momento de la investigación. Ahora, es gerente de laboratorio en el Instituto Sackler de Genómica Comparada en el Museo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York y tiene un Ph.D. candidato en la Universidad de Nueva York.
Fruta del pan en el ‘Bounty’
Muchas personas pueden estar familiarizadas con el Capitán Bligh de «Mutiny on the Bounty», una serie de libros clásicos y una película protagonizada por Clark Gable que ficcionó el arduo viaje y el fracaso final de la misión. (Más tarde, la película se rehizo dos veces, con Marlon Brando en 1962 y Anthony Hopkins en 1984).
A bordo de un buque de la Armada Real Británica llamado HMS Bounty, el Capitán Bligh y su tripulación se detuvieron en Tahití, donde trabajaron con los lugareños para recolectar fruta del pan. El objetivo era introducir la fruta del pan como alimento barato para las poblaciones esclavas obligadas a trabajar en las plantaciones británicas en las islas del Caribe. Pero estos planes se abandonaron abruptamente en abril de 1789 cuando la tripulación del Bounty tomó el control del barco y arrojó a Bligh y sus 18 leales por la borda.
Sin embargo, Bligh sobrevivió y permaneció dedicado al objetivo original de recolectar y transportar el árbol del pan. Solo dos años después, zarpó de nuevo, esta vez en el HMS Providence con un barco que lo acompañaba, el HMS Assistant. Aunque Bligh registró nombres de ocho tipos de fruta del pan en su registro para el Bounty, curiosamente los registros del Providence no tienen estos detalles cruciales.
«Cuando miras los registros del Bounty, Bligh documentó cuidadosamente lo que se recopiló», dijo Zerega. «Pero en su segundo viaje, el tiempo que pasó en Tahití fue más corto, y no había ninguna nota sobre los nombres de los cultivares de fruta del pan que realmente recolectaron. Sí indicó que se recolectaron cinco tipos de fruta del pan sin semillas, pero los textos históricos posteriores tienen sugirió diferentes números. Querer saber esto es en parte curiosidad, pero también es útil porque vincula el conocimiento intercultural sobre las plantas».
Desafíos genéticos
La falta de registros históricos de Providence no es la única razón por la cual caracterizar la diversidad genética del árbol del pan en el Caribe ha sido un desafío. Hay varios desafíos genéticos. Primero, los árboles del árbol del pan sin semillas son triploides. En otras palabras, tienen tres copias de cromosomas, en lugar de dos (diploides), que es lo más común. No hay tantas herramientas genéticas diseñadas para analizar triploides, en comparación con diploides.
Los árboles del pan triploides tampoco pueden reproducirse sexualmente y solo pueden sobrevivir si los humanos los propagan clonalmente. Esto se hace con muchos árboles frutales cultivados, incluso aquellos que pueden reproducirse sexualmente, para garantizar el control de calidad.
«Cuando muerdes una manzana Honey Crisp, esperas un sabor y una textura diferentes a los de una McIntosh», explicó Zerega. «La propagación clonal asegura que obtienes lo que esperas. Cuando las plantas desarrollan semillas a través de la reproducción sexual, dan lugar a una variación en la descendencia, al igual que la variación entre los hermanos humanos».
Sin embargo, durante miles de años de propagación clonal, aún pueden surgir variaciones debido a mutaciones somáticas, que son mutaciones en las células no reproductivas del árbol. Las mutaciones somáticas pueden ocurrir espontáneamente, debido al estrés oa errores en la reparación del ADN. En busca de los mejores frutos, los humanos a veces seleccionan la parte de la planta donde ocurrió la mutación somática y la propagan. Entonces, si la mutación da lugar a una nueva hoja o tipo de fruta deseable, las personas pueden cortar la rama donde ocurrió la mutación, propagarla y esencialmente clonar esa nueva mutación para hacer crecer un árbol con la fruta deseable nuevamente.
Cualquiera que sea la mutación que dio lugar al cambio, puede ser extremadamente pequeña y difícil de identificar genéticamente. Detectar diferencias de ADN en diferentes líneas clonales (es decir, linajes que surgieron de diferentes árboles «madres» históricos) es mucho más fácil que detectar diferencias debidas a mutaciones dentro de la misma línea clonal. No obstante, todos los cultivares de fruta del pan sin semillas son bastante similares, lo que dificulta la caracterización genética de diferentes cultivares.
Finalmente, tanto dentro como entre los grupos de islas en el Pacífico y el Caribe, la gente usa muchos nombres diferentes para lo que a veces parecen ser los mismos cultivares. Esto se suma a la confusión al caracterizar la diversidad.
Conectando las piezas
Para superar estos desafíos, los investigadores emplearon una variedad de herramientas. Integraron el conocimiento local con documentos y especímenes históricos, datos morfológicos (observaciones sobre el tamaño, la forma y la textura de las frutas) y secuenciación genómica específica.
En asociación con los Jardines Botánicos de St. Vincent, el Ministerio de Turismo de St. Vincent y la Autoridad de Parques Nacionales, Ríos y Playas de St. Vincent, los miembros del equipo de investigación viajaron por St. Vincent. Recolectaron hojas y tomaron medidas, como el tamaño de la hoja, el tamaño y la forma de la fruta. Luego, complementaron estas muestras con especímenes prensados y secos históricos almacenados en herbarios en museos y jardines botánicos de todo el mundo, incluido un espécimen recolectado en 1769 del HMS Endeavour Voyage dirigido por el Capitán James Cook.
De vuelta en el laboratorio del Jardín Botánico de Chicago, los investigadores analizaron más de 200 especímenes individuales de la fruta del pan, centrándose principalmente en la fruta del pan sin semillas de San Vicente y Tahití, así como en muestras de todo el mundo. El proceso involucró la extracción y secuenciación de ADN de muestras de hojas. Entre estas muestras, los investigadores finalmente identificaron ocho importantes linajes mundiales del árbol del pan, cinco de los cuales se encuentran en el Caribe y probablemente representan la introducción original de 1793 por parte del HMS Providence.
«Este es un proyecto emocionante», dijo Diane Ragone, directora emérita del Instituto Breadfruit en el Jardín Botánico Tropical Nacional en Hawái, coautora del estudio y exasesora de Zerega. «A través de investigaciones de laboratorio, herbario y biblioteca y trabajo de campo en Tahití y el Caribe y mediante el estudio de los árboles del árbol del pan conservados en el Jardín Botánico Tropical Nacional en Hawái, tres generaciones de mujeres científicas pudieron proporcionar respuestas a un misterio centenario: ‘¿Qué variedades de fruta del pan introdujo el Capitán Bligh en el Caribe?'»
Con base en trabajos previos de Zerega y otros, hay muchos más linajes globales de árboles del pan cuando se incluye la gran diversidad de cultivares con semillas de Oceanía. El estudio actual se centró principalmente en la fruta del pan sin semillas.
“Identificamos cinco linajes genéticos en el Caribe, lo que coincide con lo que encontramos en algunos textos históricos”, dijo Audi. «Fue emocionante desmenuzar esta historia y caracterizar genómicamente la diversidad de la fruta del pan en el Caribe por primera vez».
«Aún así, puede haber más tipos de fruta del pan en San Vicente de los que nuestros métodos genéticos podrían identificar porque están muy relacionados», dijo Zerega. «Incluso si no encontramos diferencias genéticas entre las plantas a las que las personas asignan diferentes nombres, esos nombres aún tienen significado y valor».
La importancia del árbol del pan
Aunque la fruta del pan comenzó con una historia oscura en el Caribe como alimento de esclavos, la nutritiva fruta finalmente se convirtió en una parte importante de la dieta y la cultura de la isla. A pesar de tener «fruta» en su nombre, la fruta del pan es almidonada y sin semillas, y desempeña un papel culinario más parecido a una patata. Estrechamente relacionado con la jaca, el alimento rico en nutrientes es alto en fibra, vitaminas y minerales. En su Oceanía natal, donde se domesticó la fruta del pan, la gente ha estado comiendo fruta del pan durante miles de años, ya sea al vapor, tostada, frita o fermentada. La fruta del pan también se puede convertir en harina para alargar su vida útil.
Una vez establecido, un solo árbol del árbol del pan puede vivir durante décadas, produciendo una gran cantidad de frutas cada año. Y, debido a que es un cultivo perenne, también requiere menos aporte de energía (agua y fertilizantes) que los cultivos anuales que deben replantarse cada año. Al igual que otros árboles, también secuestra dióxido de carbono de la atmósfera.
«La seguridad alimentaria y la soberanía alimentaria para el próximo milenio radican en la infinita posibilidad sin explotar de la fruta del pan», dijo Gordon JP Shallow, coautor del estudio y curador del Jardín Botánico de St. Vincent en el momento de la investigación.
A principios de este año, los científicos del clima de Zerega y Northwestern escribieron otro estudio (publicado en PLOS Climate), que encontró que la fruta del pan es particularmente resistente frente al cambio climático causado por el hombre. Aunque otros cultivos básicos luchan en condiciones de calor, los investigadores predicen que las condiciones cambiantes tendrán menos efecto en la fruta del pan. Eso significa que podría desempeñar un papel importante en la lucha contra el hambre provocada por el clima.
El estudio, «La vinculación de los nombres de los cultivares de la fruta del pan en todo el mundo conecta las historias después de 230 años de separación», fue apoyado por el Garden Club of America, la Sociedad Botánica de América, el Instituto para la Sostenibilidad y la Energía del Fondo de Impacto Social Northwestern Resnick y la Universidad Northwestern. Premio a la Investigación de Egresados.
