Ο κώδικας του σιταριού επιτέλους «έσπασε»

Μετά από 13 χρόνια, μια ομάδα με περισσότερους από 2.000 επιστήμονες από 20 χώρες και 73 ερευνητικά ινστιτούτα κατάφερε να σπάσει τον κώδικα ακολουθίας DNA του σιταριού. Η συνεργατική ομάδα ονομάζεται Κοινοπραξία Διεθνούς Σειράς Γονιδίων Σίτου (International Wheat Genome Sequencing Consortium - ΙWGSC). Το γονιδίωμα περιέχει περίπου 16 δισεκατομμύρια ζεύγη DNA, σε σύγκριση με τα περίπου 3,3 δισεκατομμύρια που βρέθηκαν στο ανθρώπινο DNA. Η ομάδα αποκωδικοποίησε το γονιδίωμα μιας ποικιλίας σιταριού ψωμιού που ονομάζεται Chinese Spring. Με τον κώδικα ακολουθίας του σιταριού, οι ερευνητές μπορούν να εντοπίσουν τα μέρη των κόκκων που προκαλούν κοιλιοκάκη και άλλες αλλεργίες. Και οι κτηνοτρόφοι μπορούν να αρχίσουν να αναπτύσσουν ποικιλίες που είναι ανθεκτικές στον παγετό και την ξηρασία.

Τα αποτελέσματα της σημαντικής ανακάλυψης ξεπερνούν τη βιομηχανία σιτηρών. Με τον παγκόσμιο πληθυσμό που εκτιμάται ότι θα ξεπεράσει τα εννέα δισεκατομμύρια ανθρώπους μέχρι το 2050, αυτή η ελεγχόμενη ανάπτυξη του σιταριού θα βοηθήσει να διασφαλιστεί ότι υπάρχει αρκετή τροφή για όλο τον κόσμο. Είναι ένα ορόσημο για τη γεωργία, καθώς η αλληλουχία του γονιδιώματος θα επιταχύνει τη διαδικασία με την οποία καλλιεργούμε ποικιλίες σίτου με υψηλότερες αποδόσεις και θρεπτική αξία.  Τα ερευνητικά αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science.

Ενώ το σιτάρι είναι η μεγαλύτερη μεμονωμένη πηγή τροφής στη Γη, για να καλύψει τις μελλοντικές ανάγκες του παγκόσμιου πληθυσμού που προβλέπεται να φθάσει τα 9,6 δισεκατομμύρια μέχρι το 2050, η παραγωγικότητά του πρέπει να αυξηθεί κατά 1,6% κάθε χρόνο. Ωστόσο, επειδή το γονιδίωμα του αρτοποιήσιμου σίτου είναι ένα μεγάλο υβριδικό μίγμα τριών ξεχωριστών υπογονιδίων, είναι δύσκολο να παραχθεί μια υψηλής ποιότητας ακολουθία αναφοράς. Τα νέα ευρήματα συνδέουν την εξέλιξη των καλλιεργειών και τη φαινοτυπική αλλαγή στις γεωργικές συνθήκες, επιτρέποντάς μας να προστατέψουμε τις μελλοντικές αποδόσεις με μια κλιματική θωράκιση μέσω νέων μεθόδων αναπαραγωγής, συμβάλλοντας στην επιτυχία αυτής της παγκόσμιας καλλιέργειας. Η ανακάλυψη αναμένεται να μειώσει τον χρόνο που απαιτείται για την ανάπτυξη νέων ανθεκτικών σε ασθένειες στελεχών του σιταριού κατά περίπου το ένα τρίτο, καθώς επίσης και να προβλέψει τον τρόπο με τον οποίο οι νέες ποικιλίες θα αναπτυχθούν στο χωράφι, ακόμη και πριν φυτευτούν οι σπόροι στο έδαφος. Θα βοηθήσει επίσης τους γεωργούς να αναπτύξουν σιτάρι που λειτουργεί καλά στην ξηρασία, το αλατούχο έδαφος, την υψηλή υγρασία ή άλλο είδος αφιλόξενου κλίματος. 

Το σιτάρι είναι η πιο ευρέως διαδεδομένη καλλιέργεια στον κόσμο, που αντιπροσωπεύει το 20% όλων των θερμίδων που καταναλώνονται παγκοσμίως. Από καιρό αυτή η προσπάθεια αποκωδικοποίησης είχε θεωρηθεί σχεδόν μη πραγματοποιήσιμη σε σύγκριση με άλλα δημητριακά όπως το ρύζι, η σόγια και το καλαμπόκι, τα οποία έχουν υποβληθεί σε αλληλουχία, καθώς το γονιδίωμα του σιταριού είναι πενταπλάσιο από το ανθρώπινο και πιο περίπλοκο αλλά και ταυτόχρονα σημαντικότερο σε μια εποχή κλιματικής αλλαγής.  Οι επιστήμονες εξέτασαν τα πρότυπα έκφρασης γονιδίων σε διάφορα μέρη του φυτού του σιταριού και σε διαφορετικούς χρόνους στον κύκλο ζωής του. Επιπλέον, προσδιόρισαν ποια γονίδια είναι ενεργά σε περιόδους στρες και αναγνώρισαν 356 γονίδια που παράγουν πρωτεΐνες που ευθύνονται για τις αλλεργίες και την ευαισθησία στο σιτηρό αυτό. Η νέα ακολουθία του γονιδιώματος παρέχει μια αναπαράσταση χρωμοσώματος- ανά-χρωμόσωμα αντί της τμηματικής εικόνας που ήταν διαθέσιμη στο παρελθόν και θα εκτοξεύσει την έρευνα και την αναπαραγωγή του σίτου σε επίπεδα ίσα ή ακόμα και καλύτερα από άλλες σημαντικές καλλιέργειες, δήλωσαν οι ερευνητές. Το γονιδίωμα ενός οργανισμού έχει περιγραφεί ως ένας λεπτομερής οδικός χάρτης που περιέχει όλα όσα χρειάζεται να γνωρίζει κανείς για τη διατήρηση αυτού του οργανισμού. Το αποτέλεσμα θα είναι πιο θρεπτικό σιτάρι που μπορεί να αναπτυχθεί πιο αποτελεσματικά σε σκληρότερα κλίματα.

Φωτεινή Πουρνάρα