Buscando desde dentro: Investigando la composición genética del Geisha panameño – 25 Magazine, Issue 9

Buscando desde dentro: Investigando la composición genética del Geisha panameño – 25 Magazine, Issue 9

MMientras que la demanda global de café sigue en constante aumento, el cambio climático y otras amenazas suponen importantes desafíos para el futuro de la producción cafetera.

STEPHANIE ALCALA investiga sobre el estado actual de la diversidad genética y sobre cómo podemos crear cultivos resistentes al clima, a la vez que comparte los aspectos más destacables de su proyecto de investigación sobre la composición genética del apreciado Geisha panameño.[1]

La industria del café de especialidad es muy vulnerable al cambio climático, ya que depende exclusivamente de la producción del Coffea arabica, una especie de café que depende en gran medida de unas condiciones de cultivo pluviosas estables. Se estima que para el año 2050 se habrá perdido la mitad del terreno apto para el cultivo de café debido al cambio climático. Sin embargo, los productores de café ya están experimentando sus efectos traducidos en una irregularidad del patrón climático, que incluye largos períodos de sequía, temperaturas fluctuantes y lluvias torrenciales. Unas condiciones climáticas tan impredecibles pueden afectar a la producción y a la calidad del café. Y esto puede conducir a una inestabilidad económica a los productores, que ya están encontrándose con obstáculos casi insalvables, y con unos precios del café que a menudo caen por debajo de su precio de producción. Si combinamos estos dos problemas con las otras muchas amenazas que tienen que afrontar los productores, como las epidemias y las enfermedades o el coste de la mano de obra, veremos que la producción del café está atrapada en una interminable espiral de turbulencias.

Por fortuna, existe un montón de gente y de organizaciones dedicados a resolver estos problemas, esforzándose por crear una industria cafetera sostenible. Y yo creo que todos y cada uno de nosotros tenemos la capacidad de contribuir igualmente a la solución de estos problemas, mejorando la resistencia del café. La solución está en una mejor comprensión de estas amenazas y en un mayor compromiso con las organizaciones dedicadas a resolverlas.

Principios sobre la genética de café

El futuro de nuestra industria depende de que los productores tengan acceso a un material vegetal que pueda resistir las futuras condiciones climáticas y producir un café de gran calidad en la taza. Si embargo, el café Arábica tiene muy poca diversidad genética, lo que hace que tenga una limitada capacidad de adaptación genética al cambio climático. ¿Cómo podemos resolver este problema? En primer lugar, hemos de comprender por qué el Arábica tiene una base genética tan estrecha. El Coffea arabica fue el resultado de una hibridación simple entre dos especies de café: el Coffea canephora (al que conocemos como Robusta) y el Coffea eugenioides; estas especies solamente tienen una diferencia media entre sus genes de un 1,3 por ciento. Si echamos un vistazo a la población cafetera cultivada, vemos que la diversidad genética del Arábica se reduce aún más. La domesticación histórica del Arábica ha dado como resultado un importante cuello de botella genético, donde la mayoría de las variedades de Arábica cultivadas hoy en día para consumo global están derivando genéticamente en Borbón y/o Típica. Más aún, se ha sugerido que estas plantas originales, introducidas inicialmente desde Etiopía hacia el Yemen, fueron recogidas de la misma población forestal, es decir, que procedían del mismo acervo genético.  Pero no se ha perdido toda la esperanza.

Durante el origen del Arábica, la planta se creó como un organismo alotetraploide. Quiere decir que la especie C. arabica duplicó cada uno de los cromosomas de sus progenitores, duplicando el tamaño de su genoma. De modo que, mientras que sus progenitores eran organismos diploides, el Arábica es un organismo poliploide, conteniendo un genoma como el de la especie C. eugenioides y un genoma como el de la C. canephora. Los organismos alotetraploides son muy comunes entre las plantas que producen flores, pero el Arábica es la única de las 125 especies de café que posee este rasgo revolucionario. Esto suscita una pregunta intrigante: ¿El hecho de ser un organismo poliploide ha contribuido conferir ciertas características a un café extremadamente joven como el Arábica, tales como la capacidad de generar gran complejidad en la taza?  Más aún, las investigaciones realizadas indican que los organismos poliploides pueden tener capacidad adaptativa a largo plazo, por lo que quizá esto pueda traducirse en que el Arábica sea genéticamente más capaz de adaptarse al cambio climático que cualquier otra especie de café.

Al centrarnos en las posibilidades genéticas que ofrece el genoma único del Arábica, podemos empezar a centrar nuestra atención en la reproducción selectiva. La reproducción selectiva se da cuando los seres humanos facilitan la reproducción sexual de dos organismos con la finalidad de obtener una descendencia con unos rasgos deseables. En el caso del café, la reproducción selectiva se ha utilizado para obtener una descendencia con unos rasgos de tolerancia a la sequía o de resistencia a las enfermedades. Por tanto, la reproducción selectiva es esencial para mejorar la resistencia y la confianza de nuestros productores a la hora de garantizar la longevidad de nuestra industria. Existen dos fuentes con una increíble diversidad genética que pueden suponer la clave del éxito del Arábica. Las otras 124 especies de café que existen en las poblaciones silvestres y las variedades indígenas de café Arábica que permanecieron en Etiopía y en sus regiones circundantes han ido desarrollando sus propias mutaciones y adaptaciones genéticas, independientemente de la lista de cultivares existentes.

Los cultivares de hoy en día difieren enormemente en su capacidad de desarrollarse en ciertos entornos, en su resistencia a las enfermedades, en su potencial de cata, etc. Pero, como ya sabemos, la mayoría de estos cultivares son genéticamente similares debido a la base genética que comparten. Una de las excepciones es la variedad Gesha, que se originó a partir de una población etíope silvestre cerca de la ciudad de Gore y que terminó estableciéndose en América tropical como Geisha. Tras una larga expedición, que comenzó con una expedición realizada por oficiales coloniales ingleses para recoger material vegetal etíope en 1931, en un principio se dispersó entre diferentes países africanos, y después llegó hasta Costa Rica y, finalmente, a Panamá. El Gesha, tras experimentar una reciente separación en Etiopía, se ha diferenciado genéticamente respecto a cualquier otro tipo de café cultivado anteriormente en toda Latinoamérica. Ha supuesto un punto de inflexión.

Desde entonces, el redescubrimiento del Geisha ha hecho que se disperse a lo largo de toda América, donde pueden encontrarse cultivos en Bolivia, Guatemala e incluso California, todos ellos a partir de material vegetal derivado de la Hacienda La Esmeralda. Esta dispersión del Geisha me llevó a preguntar: ¿Qué diversidad genética esconde el Geisha panameño? Si los productores han ido transformando sus plantaciones para cultivar principalmente el Geisha, ¿qué influencia puede tener esto en la resistencia de sus plantaciones al cambio climático? ¿Son todos los Geishas similares genéticamente o existe alguna variación genética? ¿Y dicha variación genética está relacionada con algún atributo o rasgo distintivo? Como estudiante graduada que se dedica a la genética, tuve la oportunidad de investigar: ¿Qué diversidad genética presenta el Geisha cultivado en Panamá?

Sobre el terreno

En el verano del año 2016, me encontraba en la provincia panameña de Chiriquí, recorriendo las plantaciones de Hacienda La Esmeralda con Fernando Callo, unos de los mayores técnicos de campo que hay aquí. Las parcelas de la plantación están fragmentadas y dispersas a lo largo de la provincia de Chiriquí, encaramadas todas ellas sobre la hermosa aldea agrícola de Boquete. Como resultado de ello, Hacienda La Esmeralda cuenta con una amplia red de parcelas, cada una de ellas con sus propias y exclusivas condiciones climatológicas. Fernando, nacido en Bolivia y recientemente graduado en el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), me mostró todos los alrededores, contándome cómo cada plantación cultivaba las plantas de Geisha con variaciones morfológicas características aunque recurrentes. También me explicó que algunas de estas variantes morfológicas generaban diferencias en su calidad en la taza.

Fernando Callo, Hacienda La Esmeralda s field technician, stands in front of a sign welcoming visitors to the farm (photo: Stephanie Alcala).

Fernando Callo, técnico de campo de Hacienda La Esmeralda, de pie ante un cartel de bienvenida dirigida a los visitantes de la plantación (foto: Stephanie Alcala).

Estas distinciones morfológicas incluyen hojas con la punta de color verde y bronce: cuando son jóvenes, las hojas presentan un color bronce o verde, pero a medida que van madurando, su color es completamente verde. Otras variaciones incluyen plantas con diferencias significativas en sus distancias internodales, en el tamaño y forma de las hojas y en la estructura de las ramas, además de darse las circunstancias de que las plantas que eran de una altura media inferior daban una mayor producción. Fernando me explicó que las plantas de menor estatura, además de las de hojas con diferente color, producían un café con diferencias de calidad en la taza. Al no encontrar estudios publicados investigando la diversidad genética relacionada con estas variaciones morfológicas dentro de la variedad Geisha, me propuse determinar si estas diferencias estaban relacionadas con dicha variación genética sencillamente se debían a la plasticidad fenotípica. Si las diferencias en la morfología eran debidas a la plasticidad fenotípica, eso significaría que las muestras compartían la misma composición genética, que las diferencias morfológicas eran el resultado de una respuesta de la planta (adaptación) a los cambios en su entorno.

Bronze-tipped leaves on a Geisha plant growing at Hacienda La Esmeralda (photo: Stephanie Alcala).

Hojas de una planta de Geisha con la punta de color bronce que crece en Hacienda La Esmeralda (foto: Stephanie Alcala).

Las plantas seleccionadas para el estudio abarcaban cinco parcelas y pretendían englobar todo el rango de diferencias morfológicas que presenta el Geisha. Puesto que Catuai es la única otra variedad cultivada en abundancia, también se recogieron muestras de esta variedad, que posteriormente se utilizarían como modelos comparativos en los análisis genéticos.

Con el fin de examinar si existían diferencias entre las plantas de las que se habían tomado muestras, se realizaron consultas con base en un análisis de ADN por ddRAD para detectar polimorfismos de nucleótido único (SNPs). La detección de un SNP indicaría que, en una ubicación específica dentro del genoma de una de nuestras muestras, diferiría un solo nucleótido respecto a otra muestra. Los avances tecnológicos, como la secuenciación del ADN, han generado fantásticas oportunidades para explorar los fundamentos genéticos de organismos como el café impensables hace solo unos años. Para determinar si las diferencias morfológicas estaban relacionadas con la variación genética, sería de esperar que plantas del mismo tipo morfológico compartieran los mismos SNPs.

En busca de la diversidad genética

Entonces, ¿qué es lo que descubrimos? Según el análisis genético, se determinó que no existía una relación genética clara entre las hojas con la punta de color bronce y las de punta de color verde. Sin embargo, aparentemente es debido a que un gen en concreto es responsable de que las hojas jóvenes tengan la punta de color bronce, mientras que los individuos que tienen alelos dobles recesivos producen hojas jóvenes con la punta verde, lo que explica por qué nuestro análisis basado en la estimación de ANPs a lo largo de librerías con reducida representación del genoma de cada una de las muestras no fue capaz de determinar un correlación determinada basada en un solo gen.

Más aún, nuestros análisis indicaron que no existe una correlación genética clara entre los diferentes tipos morfológicos de Geisha. Sin embargo, aunque no existe una correlación directa, los resultados indicaron que existía una cierta variación genética entre las muestras de Geisha. Finalmente, cuando examinamos la variación genética existente a lo largo de todas las muestras, existía una clara distinción genética entre las muestras de Catuai y las de Geisha, algo que era de esperar debido a que el Catuai es descendente del Caturra y del Mundo Nuevo, lo que lo convierte en descendiente del Típica y del Borbón. No obstante, hubo una excepción: Uno de los ejemplares de Geisha de menor estatura mostraba una mayor relación genética con las muestras de Catuai que con el grupo de muestras de Geisha. Aunque se incluyeron dos muestras diferentes del Geisha de menor estatura en el análisis, la segunda muestra mostró más relación genética con las muestras de Geisha. Lo cual sugiere que quizá hay un gen específico que es el que le confiere este rasgo morfológico. Haber podido estudiar la genética del café me ha hecho apreciar mejor esta fascinante planta y cómo toda la industria depende del cultivo y la cadena de valor de una sola especie.

Para mí, lo más importante que he sacado en limpio de la investigación es lo siguiente: Esta variedad etíope fue capaz de cultivarse en Latinoamérica, confiriéndole no solo un perfil genético único, sino también un fascinante (¡y maligno!) perfil de cata. Así que no solo debemos invertir nuestros recursos en crear nuevas variedades, sino que también debemos compartir variedades genéticamente diferentes procedente de Etiopía y de regiones limítrofes con otros países de todo el mundo. Vivimos en una época irrepetible en la que debemos afrontar este tipo de problemas, pero en la que también tenemos acceso a una tecnología increíble que puede ayudarnos a superar estas amenazas. Creo que nuestra industria seguirá perfeccionándose, pero que requiere que pongamos constantemente en duda el statu quo y que estemos abiertos a la innovación. Me gustaría ver cómo cambiamos nuestro enfoque y nuestros recursos y volvemos a centrarnos en aquello de lo que depende toda nuestra industria: el material vegetal capaz de producir café de alta calidad.

STEPHANIE ALCALA es beneficiaria de una beca SCA LEAD. Tiene una licenciatura en Ciencias Medioambientales por el Whittier College y un máster en Ecología y Biología evolutiva por la University of Michigan, ambos avalan su trabajo como Supervisora de sostenibilidad en Coffee Manufactory.

[1] Existe mucha controversia sobre cómo se escribe el nombre de esta variedad. En este artículo, yo empleo Geisha para referirme al cultivar panameño (las muestras las recogí en Panamá, donde se una el nombre Geisha y se relaciona directamente con Panamá) y Gesha para referirme a la variedad etíope, aunque quizá no sea del todo correcto. Según algunos documentos históricos, las plantas que se recogieron en Etiopía y acabaron llegando a Panamá en realidad se recogieron cerca de la ciudad de Gore (también llamada Bardo o Borde) en el límite nororiental de la montaña Geisha. ¡Quizá debiéramos llamar a esta variedad Gore!

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