El color rojo se esparce por los jardines, bosques y granjas, atrayendo polinizadores con tonos brillantes, señalando frutas maduras y deleitando a los jardineros de vegetales y flores por igual.

Pero si pones una frambuesa rubí contra una remolacha carmesí y miras de cerca, tal vez te des cuenta:son rojos diferentes.

Hace millones de años, una familia de plantas, la remolacha y sus primos cercanos y lejanos, encontró un nuevo pigmento rojo y descartó el rojo usado por el resto del mundo vegetal. Cómo evolucionó este nuevo rojo, y por qué nunca se ha encontrado una planta que produzca ambos tipos de pigmento rojo, son preguntas que durante mucho tiempo han atraído a investigadores que se preguntan sobre la evolución de las plantas.

Escribiendo esta semana (9 de octubre, 2017) en la revista Nuevo fitólogo , El profesor de botánica de la Universidad de Wisconsin-Madison, Hiroshi Maeda, y sus colegas describen un antiguo aflojamiento de una vía bioquímica clave que preparó el escenario para que los antepasados ​​de la remolacha desarrollaran su característico pigmento rojo. Al desarrollar una forma eficiente de producir el aminoácido tirosina, la materia prima para el nuevo rojo, esta familia de plantas liberó tirosina adicional para más usos. Las innovaciones posteriores volvieron escarlata a la tirosina recién abundante.

Los nuevos hallazgos pueden ayudar a los programas de mejoramiento de la remolacha y proporcionar herramientas e información para los científicos que estudian cómo convertir la tirosina en sus muchos derivados útiles. que incluyen morfina y vitamina E.

"La pregunta central que nos ha interesado es cómo han evolucionado las vías metabólicas en diferentes plantas, y por qué las plantas pueden producir tantos compuestos diferentes, ", dice Maeda." Las remolachas fueron el comienzo perfecto para abordar la pregunta ".

La gran mayoría de las plantas dependen de una clase de pigmentos llamados antocianinas para convertir sus hojas y frutos en morados y rojos. Pero los antepasados ​​de la remolacha desarrollaron las betalaínas rojas y amarillas, y luego apagó las antocianinas redundantes. Además de la remolacha, el color se encuentra en la acelga, ruibarbo, quinua y cactus, entre miles de especies. Las betalaínas son colorantes alimentarios comunes y son criados por criadores de remolacha.

Cuando el estudiante de posgrado del laboratorio de Maeda y autor principal del nuevo artículo Samuel López-Nieves aisló las enzimas de la remolacha que producen tirosina, encontró dos versiones. Uno fue inhibido por la tirosina, una forma natural de regular la cantidad de aminoácidos, interrumpiendo la producción cuando hay mucha. Pero la segunda enzima era mucho menos sensible a la regulación por tirosina, lo que significa que podría seguir produciendo el aminoácido sin que se ralentice. El resultado fue que la remolacha producía mucha más tirosina que otras plantas, suficiente para jugar y convertir en betalaínas.

Suponiendo que los humanos habían creado esta vía de tirosina altamente activa mientras seleccionaban remolachas de color rojo brillante, López-Nieves aisló las enzimas de la remolacha silvestre.

"Incluso el ancestro salvaje de la remolacha, remolacha de mar, ya tenía esta enzima desregulada. Eso fue inesperado. Entonces, nuestra hipótesis inicial estaba equivocada, "dice López-Nieves.

Así que recurrió a las espinacas un primo más lejano que se separó de la remolacha hace más tiempo. La espinaca también tenía dos copias, uno que no fue inhibido por la tirosina, lo que significa que la nueva vía de la tirosina debe ser más antigua que el antepasado de la espinaca y la remolacha. Los investigadores necesitaban retroceder mucho más en el tiempo evolutivo para descubrir cuándo el antepasado de la remolacha evolucionó un segundo, enzima menos inhibida.

Trabajando con colaboradores en la Universidad de Michigan y la Universidad de Cambridge, El equipo de Maeda analizó los genomas de docenas de familias de plantas, algunos que producían betalaínas y otros que divergían antes de que los nuevos pigmentos hubieran evolucionado. Descubrieron que la innovación de la vía de la tirosina, con una enzima libre para producir más aminoácidos, evolucionó mucho antes que las betalaínas. Sólo más tarde evolucionaron otras enzimas que podrían convertir la abundante tirosina en betalaínas rojas.

"Nuestra hipótesis inicial fue que la vía del pigmento betalaína evolucionó y luego, durante el proceso de cría, la gente modificó la vía de la tirosina para aumentar aún más el pigmento. Pero ese no fue el caso, "dice Maeda." En realidad sucedió mucho antes. Y proporcionó un trampolín evolutivo hacia la evolución de esta nueva vía de pigmentos ".

La conclusión de este estudio, dice Maeda, es que alterar la producción de materias primas como la tirosina abre nuevas vías para producir los variados y útiles compuestos que hacen de las plantas los principales químicos de la naturaleza.

Para algún antepasado desconocido de remolacha y cactus, esta flexibilidad en las materias primas le permitió descubrir un nuevo tipo de rojo que el mundo no había visto antes, uno que todavía está salpicado por el mundo vegetal en la actualidad.