Πριν από δεκαπέντε χρόνια, οι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι ολοκλήρωσαν την αλληλουχία του ανθρώπινου γονιδιώματος, ένα μνημειώδες έργο που χρειάστηκε δεκαετίες έρευνας και δισεκατομμύρια δολάρια. Μετά από αυτό θα μπορούσε ίσως να φαίνεται ότι η χαρτογράφηση της γενετικής ενός καθιστικού φυτού θα ήταν εύκολη. Αλλά αυτό δεν συνέβη καθόλου. Αποδεικνύεται ότι το DNA του καλού παλιού σιταριού ψωμιού ποικιλίας κήπων είναι ένα μπερδεμένο, περίπλοκο χάος και η ρωγμή του κώδικα φαίνεται να είναι ένα αδύνατο κατόρθωμα - μέχρι τώρα.
Οι ερευνητές ολοκλήρωσαν τελικά το γονιδίωμα του σίτου, μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να οδηγήσει σε καινοτομίες όπως ποικιλίες ανθεκτικές στην ξηρασία και σε βιταμίνες, αναφέρει ο Ed Yong στο The Atlantic.
Ο Yong εξηγεί ότι το γονιδίωμα του σιταριού είναι τόσο περίπλοκο επειδή γενετικά είναι τρία είδη σε ένα. Κάποια στιγμή περίπου 500.000 χρόνια πριν, δύο από τους χορτώδεις πρόγονοι του σιταριού φυσικά υβριδοποιήθηκαν, δημιουργώντας άγριο σίτο emmer. Όταν πρώιμοι καλλιεργητές αγρότισαν το φυτό, ένα άλλο στενά συνδεδεμένο είδος χόρτου πρόσθεσε επίσης γενετικό υλικό στο μείγμα. Αυτό σημαίνει ότι το γονιδίωμα έχει τρία ζεύγη από κάθε χρωμόσωμα. Σημαίνει επίσης ότι σε σύγκριση με το ανθρώπινο γονιδίωμα, το οποίο έχει 3 δισεκατομμύρια νουκλεοτίδια ή γενετικά γράμματα, το σιτάρι έχει 16 δισεκατομμύρια. Και μόνο ένα χρωμόσωμα, λέει ο Yong, είναι μεγαλύτερο από ολόκληρο το γονιδίωμα της σόγιας. Το σύνολο του γονιδιώματος, που αποτελείται από 21 χρωμοσώματα, έχει επίσης σύγχυση επαναλαμβανόμενα στοιχεία, τα οποία αποτελούν το 85 τοις εκατό της αλληλουχίας.
Η προσπάθεια κατανόησης του DNA του σιταριού ήταν εξίσου μεγάλη με το ίδιο το γονιδίωμα. Σύμφωνα με την Elizabeth Pennisi στην επιστήμη, χρειάστηκαν 200 επιστήμονες από 73 ιδρύματα σε 20 χώρες (γνωστός και ως Διεθνής Κοινοπραξία Σχηματισμού Γονιδίων Σίτου) για 13 χρόνια και 75 εκατομμύρια δολάρια για να σπάσουν σιτάρι. Στο τέλος, το νέο γονιδίωμα αναφοράς με πλήρη σχολιασμό, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, περιλαμβάνει την ακριβή θέση των 107.891 γονιδίων και 4 εκατομμυρίων μοριακών δεικτών από μια ποικιλία σιταριού ψωμιού που ονομάζεται κινεζική άνοιξη.
Ο Rudi Appels, μοριακός βιολόγος της Agriculture Victoria στην Αυστραλία, που είναι μέλος της κοινοπραξίας, λέει ότι όταν ξεκίνησε το έργο, πολλοί πίστευαν ότι η αλληλουχία ήταν αδύνατη. Αλλά ο χρόνος και η τεχνολογία έκαναν το έργο πραγματικότητα. «Νόμιζα ότι το σιτάρι άξιζε να είναι τόσο καθορισμένο όσο το ανθρώπινο γονιδίωμα και τότε η τεχνολογία αναπτύχθηκε πραγματικά πολύ», λέει η Melissa Davey στο The Guardian. "Ξαφνικά, αυτό που κάποτε ήταν κυριολεκτικά αδύνατο φάνηκε εφικτό, και ήθελα να είμαι εκεί και να συλλάβω νέες τεχνολογίες καθώς περνούσαν».
Η αναπαραγωγή του σίτου με παραδοσιακές μεθόδους έχει γίνει πολύ δύσκολη λόγω της περίπλοκης γενετικής του φυτού. Το νέο γονιδίωμα αναφοράς θα δώσει στους ερευνητές έναν οδικό χάρτη για τον τρόπο βελτίωσης του φυτού. Τα πρώτα σχέδια του γονιδιώματος έχουν ήδη ξεκινήσει την έρευνα για το σιτάρι. "Αυτό που μας πήρε χρόνια στο παρελθόν μας φέρνει μια νύχτα", λέει ο Jennis Dubcovsky του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας Davis, λέει ο Pennisi. "Είναι σαν να περπατάς με έναν χάρτη της Google."
Οι ερευνητές στο Κέντρο John Innes στο Νόργουιτς του Ηνωμένου Βασιλείου έχουν ήδη χρησιμοποιήσει το γονιδίωμα για την ταυτοποίηση των γονιδίων για το μέγεθος των κόκκων. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR, ήταν σε θέση να παράγουν σιτάρι με κόκκους 20 τοις εκατό μεγαλύτερο από το κανονικό. Άλλες ομάδες χρησιμοποιούν το γονιδίωμα για να παράγουν ποικιλίες που δεν χρειάζεται να ζούνε στο έδαφος για να βλαστήσουν. Άλλοι εξετάζουν τα γονίδια που κάνουν το σιτάρι λιγότερο ευάλωτο στα έντομα. Οι ερευνητές εξετάζουν επίσης τα γονίδια που παράγουν πρωτεΐνες που προκαλούν αλλεργία, με την ελπίδα να αναπαράγουν υποαλλεργικό σίτο.
Η αλληλουχία, όσο δύσκολη ήταν, ήταν απαραίτητη. Πολλοί αγρότες ήταν πρώτοι υποστηρικτές του έργου και με βάσιμους λόγους. Σήμερα, το σιτάρι αποτελεί περίπου το 20% όλων των θερμίδων που καταναλώνονται στη Γη. Εάν ο πληθυσμός συνεχίσει να αυξάνεται, οι αγρότες θα πρέπει να παράγουν όλο και περισσότερο κάθε χρόνο για να στηρίξουν την ανθρωπότητα μέχρι το 2050. Αλλά η μετατροπή εκατομμυρίων στρεμμάτων σε γεωργικές εκτάσεις είναι δαπανηρή και θα έχει τεράστιες περιβαλλοντικές συνέπειες. Αυτό σημαίνει ότι τα κέρδη πρέπει να προέρχονται από το ίδιο το σιτάρι, μέσα από καλύτερες ποικιλίες και ανθεκτικότερη στα στοιχεία και τα έντομα.
Η ελπίδα τώρα ότι το γονιδίωμα είναι έξω είναι ότι το σιτάρι θα δει μερικές από τις καινοτόμες εκτάσεις που έχουν βιώσει άλλες καλλιέργειες, συμπεριλαμβανομένου του καλαμποκιού, το γονιδίωμα του οποίου δημοσιεύθηκε το 2009 και το ρύζι, το οποίο ολοκληρώθηκε το 2005.
