| Vídeo de la intervención de Philippe Gallusci en el Congreso Internacional ACE de la Enología 2025 el 14 de noviembre de 2025 y resumen de su ponencia, traducida con IA y editada. |
El ponente, tras agradecer la invitación al Congreso CIAE25, expone sus líneas de actuación en el campo de la epigenética de la vid.
La epigenética y el terroir
La vid se propaga clonalmente, lo que significa que la identidad genética de la población es bastante alta. Así, pues, hay bastantes diferencias en los fenotipos, y esto está relacionado con el tema del terroir.
«Primero intentaré explicar qué queremos decir cuando nos referimos a la epigenética, luego conectarlo con la situación de la vid, y finalmente dar un par de ejemplos del trabajo que estamos haciendo actualmente para explicar por qué creemos que el terroir puede estar relacionado con la memoria epigenética de las plantas, antes de llegar a algunas conclusiones.»
Hay trabajo bastante antiguo realizado en humanos en el que se muestra que, a veces, los gemelos idénticos pueden evolucionar en fenotipos distintos con el tiempo. Esto es algo desconcertante, porque en gemelos idénticos o clones, la identidad genética sigue siendo muy alta y, a excepción de algunas mutaciones somáticas o cambios en la secuencia de DNA, se espera que sean muy idénticos. Pero con el tiempo, pueden verse diferencias.”
En el esquema se reflejan los cromosomas. Se trata de una técnica que permite observar marcas epigenéticas específicas y en unos gemelos jóvenes.
El amarillo significa que los dos gemelos son idénticos en esta información epigenética, pero cuando es rojo o verde, significa que cada gemelo es diferente. Es decir, en los de tres años, se ve que casi todo es amarillo (ambos gemelos son idénticos), pero en los gemelos mucho mayores, de 50 años, entonces se evidencia que son principalmente diferentes. Esto significa que, aunque la información genética no ha cambiado, la capa de información epigenética por encima de ella ha evolucionado. Y esto puede estar relacionado con el cambio en los fenotipos.
Etimológicamente, epigenética significa información por encima de la información genética. Es una nueva capa de información adicional que se basa en el hecho de que puede haber fenotipos heredables (rasgos heredables) que no están definidos por la información genética sino por otra capa de información. Y obviamente, tenemos evidencia de ello en plantas como, por ejemplo, en el tomate, en la Antirrhinum (boca de dragón), o en ratones, y ahora tenemos evidencia en la vid.
El cambio está en la información epigenética, que conduce a un cambio muy estable en el fenotipo. Por lo tanto, se comporta como una mutación normal, pero no lo es. Es lo que se denomina mutaciones NAP (No-DNA polimórficas).
En la vid, se ha demostrado recientemente que el color del interior de la baya, por ejemplo, se encuentra en los fenotipos de las variedades Tenturier. Este color se produce porque un gen, que es un factor de transcripción, existe en diferentes estados epi-alélicos y que, en algunos casos, permiten la expresión de la vía biosintética de antocianinas, y en otros, no la permiten. Por lo tanto, no es una mutación. Son mutaciones NAP las responsables de ello.
Visto de otra forma, el genoma, el genoma es la información de un individuo o de una especie, que está almacenada. Si solo miramos esto, todo es accesible y puede ser utilizado. Pero eso no es lo que sucede en nuestras células; esta información está organizada. Se trata de una estructura llamada cromatina, que es una interacción entre el DNA y las histonas. Y la información que era inicialmente accesible podría no serlo continuamente debido a una serie de situaciones:
- a) Puede ser como una biblioteca donde las estanterías deberían ser todas accesibles. Pero solo en pocas ocasiones lo serán. Y esto es lo que hace la epigenética: simplemente limitará el acceso a algunos genes y, debido a ello, ya no podrán ser utilizados.
- b) En otra situación, en la que el gen es accesible, no significa que se expresará o se utilizará. Simplemente significa que puede ser utilizado. Luego, solo si las situaciones son favorables, el gen podría expresarse.
Toda la información epigenética es el epigenoma de una célula. Y los organismos poseen diferentes epigenomas porque tienen diferentes células. Así que, finalmente, el organismo tiene muchos epigenomas específicos diferentes que dependen de los órganos, de la edad, de la etapa de desarrollo y también del ambiente, que definirá los diferentes epigenomas de la planta. En el contexto de la vid, podemos tener evidencia de que algunos de los rasgos que se determinan a nivel epigenético pueden transmitirse y contribuir al llamado terroir.
¿Qué es la memoria en una planta?
En general, existen diferentes tipos de memoria: a corto plazo y a largo plazo. Para las plantas es exactamente lo mismo. No hay un aporte cognitivo, es solo bioquímica y biología celular. Por lo tanto, ocurre a nivel celular: es memoria celular.
Y entre los diferentes mecanismos que actúan, destacan el metabolismo, las hormonas, los factores de transcripción y la biología molecular. Pero el mecanismo más importante para la memoria celular sigue siendo la información epigenética.
De la planta pueden considerarse distintos aspectos. La planta, como individuo en desarrollo, está compuesta de células que se dividirán, así que tendrían un epigenoma perfecto. Pero esto nunca es lo que sucede. Por lo general, las células y los organismos se encuentran en una interacción compleja con el ambiente, y el epigenoma perfecto inicial se modificará para adaptarse. Y en algunos casos, cuando la planta crece, significa que las células meristemáticas se dividirán y parte de esta información que ha sido establecida por el ambiente se mantendrá. Hablamos de memoria somática, una memoria que concierne al individuo, pero no a la siguiente generación.
Eventualmente, pueden aparecer fenotipos que se mantengan a lo largo de los años. Lo que significa que año tras año, en plantas perennes como la vid, parte de esa información epigenética se mantendrá. Y pueden tener una evolución. Esto es lo que llamamos la memoria transanual, que se mantiene a través del meristemo durante años. Pero la mayoría se perderá.
El segundo aspecto a tener en cuenta es la reproducción de la planta.
Obviamente, pueden tener reproducción sexual en la que se suceden muchos eventos, como la formación de gametos, la fecundación y el desarrollo del embrión. Se pierde mucha información (hay bastantes estudios sobre el mantenimiento de la información epigenética a través de la reproducción sexual). Pero en el caso de la vid, la multiplicación de la planta, la propagación clonal, es la vía principal para crear poblaciones. Y aquí sí podemos mantener la información epigenética que se generó en la planta parental. Por lo tanto, sería muy importante en la vid esta memoria somática primero, que es una memoria transanual, porque es una planta perenne, que se propaga clonalmente.
Una planta está rodeada de muchos microorganismos. Se trata del holobionte, que construye todo el entorno alrededor de la planta, más la viticultura en el caso de la vid, más diferentes estreses, el ambiente global. Esto definirá a la planta. Y todo esto determinará los cambios en el epigenoma que puedan ocurrir, y el mantenimiento de este nuevo estado epigenético a través del desarrollo de la planta.
Empecemos por la planta madre. La planta madre, que consta del patrón (portainjerto) y del vástago (injerto), se cultiva en áreas específicas. Tienen una edad específica y, por tanto, un epigenoma específico. Al injertar (una interacción) se produce mucha comunicación a través del injerto. La información epigenética pasa a través de ambos socios, que se influyen mutuamente. Ello significa que solo al injertar, además del estrés que se causa, hay una información que pasa y que cambia la información epigenética. Posteriormente, las plantas pueden destinarse a diferentes campos donde crecerán olvidando parte de la información anterior, o manteniendo parte de ella. Con el tiempo, las plantas han pasado por diferentes historias y terminan con diferentes epigenomas debido a los diversos ambientes específicos. Por lo tanto, es necesario diseccionar estos diferentes procesos.
«Nos centraremos en un proyecto que acabamos de empezar, Proyecto ClonAdapt, que trata de ver, a partir de una población clonal (clones biológicos, no clones vitícolas) que provienen de una única planta madre. Es decir, ¿cómo evolucionan cuando se les pone en diferentes ambientes? ¿Y qué sucede cuando los reproducimos?
Por último, intentaré explicar un experimento en el que evidenciamos que también podemos tener algo de memoria transanual.»
El Proyeto ClonAdapt
La pregunta es, partiendo de un material muy homogéneo, ¿podemos inducir cambios epigenéticos que sean estables en el tiempo? Y, en última instancia, si podemos, ¿puede esto relacionarse con los fenotipos de las plantas?
El método seguido es seleccionar una sola planta y propagarla mediante clones. Sin injertar para evitar interacciones.
En macetas, se someten las plantas a dos condiciones diferentes. En la primera se le proporciona todo lo que necesita. En la segunda, llevarlas a condiciones muy limitadas de agua, estrés por calor o estrés combinado. Condiciones sin controlar el estrés, para luego medir lo que ha sucedido.
Pasado un tiempo, ambas plantas se someten a las mismas condiciones solo para ver cómo evolucionarán, comprobar si acercan la una a la otra o mantienen las diferencias. A continuación recreamos la población para comprobar si la diferencia que hemos estado creando se mantiene en la próxima generación o no.
Comprobamos que durante uno o dos años se mantiene la diferencia, lo que demuestra que existe un “efecto de arrastre” (carryover effect) de las condiciones anteriores. Pero falta comprobar si hemos creado diferencias epigenéticas.
Tenemos diferentes tipos de información epigenética. Uno de los más importantes, estables y bien estudiados, es lo que denominamos metilación del DNA. En el DNA, en las citosinas, una base específica del DNA, en algunos casos se puede añadir un grupo metilo. Y esta es una información epigenética que está muy bien estudiada porque es muy estable y conlleva memoria en algunos casos. Se trata de un enfoque bioquímico, donde sabemos que cuando tratamos el DNA con bisulfito, si una citosina no está metilada, cambiará a otra base, un uracilo (este uracilo, tras PCR, se puede mantener en una temporalización que podemos secuenciar. Pero, aunque la citosina esté metilada, sigue siendo una citosina. Está protegida de esta actividad química).
Lo que significa que, al final, aunque inicialmente solo tienen C, las que no estaban metiladas se convertirán en T, y las que estaban metiladas seguirán siendo C. Y si secuencian, ya sea localmente o a nivel de todo el genoma, se pueden identificar con precisión qué C estaban metiladas y cuáles no.
Posteriormente pueden hacerse a escala de todo el genoma y comparar su posición entre situaciones. Pero lo más interesante es que también se puede abordar esto en parte del genoma, en lo que denominamos regiones el tamaño de las cuales puede decidirse según convenga.
Y cuando encontramos diferencias entre ambas situaciones, diremos que esta región está diferencialmente metilada, por lo que son conocidas como regiones diferencialmente metiladas. De hecho, hemos estado observando DMR en diferentes situaciones.
«Vamos a centrarnos en estas plantas, con estrés durante cinco años. Hemos tenido un cribado muy estricto porque queríamos tener regiones muy seguras. Y con este cribado tomamos cuatro plantas en cada situación y luego fusionamos los diferentes datos. Encontramos aproximadamente 400 regiones distintas diferencialmente metiladas después de cinco años. Significa que en las plantas, aunque el análisis se haya realizado al comienzo del año anterior a cualquier aplicación de estrés, cuando la planta está comenzando, es realmente la memoria de lo que ha sucedido el año anterior.»
Estas 400 diferencias significan que cuando las plantas vuelven a crecer, antes de que se aplique el estrés, queda una región que recuerda lo que sucedió el año anterior. Pero cuando, después de tres años, se sitúa a las plantas en condiciones similares, aparecen diferencias dependiendo del origen. Son diferencias significativas con las plantas sometidas a estrés, pero muy similares con las bien cultivadas, apenas 90 diferencias. Ello significa que cuando permanecen en diferentes condiciones, se mantienen las diferencias epigenéticas, es decir, hay algo de memoria, pero cuando se sitúan en las mismas condiciones, convergen de nuevo bastante rápido. Así que olvidan. Mantienen parte de la memoria, pero olvidan parte de la información, lo cual es una buena noticia.
Así, pues, hemos demostrado que podemos generar diferencia en los fenotipos simplemente jugando con las diferentes condiciones de crecimiento (sin olvidar que todas las plantas provienen de la misma planta madre), por lo que no hay diferencia respecto de la planta madre, es decir, la misma información genética y epigenética inicial. Estas condiciones de crecimiento no solo crean diferencia en el fenotipo, sino también en la información epigenética, memorizada, es decir, no durante el estrés, sino al reanudar el crecimiento al comienzo de las temporadas, antes de cualquier nuevo estrés.
Por supuesto, se ha generado la próxima generación y se estudian los fenotipos, así como la información epigenética que se ha transmitido.
Efecto de los endófitos
Una vez concluida esta exposición, Philippe Gallusci indicó que quisiera detallar otros aspectos que han estado estudiado, haciendo hincapié en que la planta no está sola, ya que está interactuando con diferentes tipos de microorganismos. Indicó que participan en un proyecto europeo interesado en la agricultura mediterránea (convocatoria PRIMA) que consistía en tomar endófitos de vid cultivada en condiciones muy áridas durante décadas con la idea de estudiar la coadaptación entre la aridez, la vid y la microbiota circundante.
«Basándonos en que podría reflejar la capacidad de la planta para crecer en condiciones muy áridas, hemos estado aislando dichos endófitos. Y hemos encontrado que algunos de ellos están involucrados en la producción de oxígeno, y otros tienen diferentes tipos actividades distintas. Nuestro enfoque consistió en injertar endófitos de la planta madre que los contiene y proviene de la condición árida, en otra planta.»
Hay diferentes ejemplos de pinot noir inoculado con diferentes cepas. Para algunas de ellas hay un fuerte efecto en el desarrollo de la raíz.
En la diapositiva se observa que la cepa D tiene un fuerte impacto en comparación con las no inoculadas y más fuerte que las otras plantas. Por lo tanto, la inoculación del endófito puede producir consecuencias fenotípicas en la planta. Así que no es neutral.
Profundizando en la investigación se tomaron muestras después de la inoculación una después de dos semanas y otra después de cuatro semanas tratándolos como dos experimentos independientes. Posteriormente se procedió al análisis de los patrones de expresión génica del transcriptoma a nivel global de la planta y los epigenomas.
En cuanto al transcriptoma, se utilizaron cuatro cepas diferentes. Y en todos los casos, al comparar con una planta no inoculada, aparecieron diferencias a nivel de expresión génica, tanto después de dos semanas como de cuatro semanas. Cada una de las cepas induce una reacción distinta en la planta, pero no la misma.
(La diapositiva muestra el centro de un gráfico, en el que se reflejan los genes expresados diferencialmente que son comunes a las diferentes cepas. Lo que significa que cada cepa induce una respuesta diferente y eso es algo inédito hasta ahora. Obviamente, nunca se encuentra solo una cepa en una planta. Siempre es un consorcio, por lo que es necesario diseccionar para poder entender.)
También se procedió a analizar de nuevo las DMR entre las diferentes plantas, comparándolas después de dos semanas, lo que mostró muy poca superposición entre las diferentes cepas, que respondieron de maneras muy diferentes. Así que, de nuevo, tenemos la misma respuesta que las descritas para los patrones de expresión génica, con inducciones diferenciales para cada cepa. Tras dos semanas, con la planta con la planta en crecimiento, obtenemos una situación diferente. Y tal vez después de uno o dos meses, tendremos, de nuevo, una situación diferente: es una situación en evolución (dinámica).
En algunos casos, se pudo observar que la cepa puede desaparecer de la planta, porque hay una falta de adaptación entre la cepa y la planta. Pero incluso así permanece el efecto epigenético, muy típico del efecto memoria.
Todo lo cual conduce a una situación compleja en la que se demuestra que la cepa induce un cambio epigenético. Este cambio epigenético se mantiene, tanto si la cepa es o ya no es detectable. y, curiosamente, no se produce superposición entre las diferentes cepas. Por lo tanto, cada una crea una reacción específica.
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