Comer solo 50 almendras amargas puede liberar suficiente cianuro de hidrógeno para matar a un adulto en menos de 3 minutos. Afortunadamente, la variedad dulce que sacamos de los contenedores en las tiendas de comestibles es segura para comer, gracias a una mutación.

Si bien la falla de un solo gen detrás de la palatabilidad de las almendras ha sido reconocida durante un siglo, tomó la secuenciación del genoma para revelar el complejo control del rasgo. Raquel Sánchez-Pérez, bioquímica del CEBAS-CSIC, un centro de investigación agrícola en España, y colegas de la Universidad de Copenhague y otros lugares de Europa, publicaron sus hallazgos en Science en junio.

A Beloved Nut Through Historia

Las almendras llevan pistachos, nueces de Brasil, nueces, nueces, anacardos y piñones en la popularidad de las nueces de árbol, siendo el maní el maní más popular.

En 2016, Michelle Obama bromeó diciendo que su esposo consume exactamente 7 almendras cada noche. «¡Eso es!» Ella exclamó. Cuando The New York Times informó seriamente sobre la observación, comer 7 almendras se convirtió en una cosa.

Los titulares gritan los atributos. «9 Beneficios para la salud basados en evidencia de las almendras» enumera vitaminas, minerales y anti- oxidantes, atribuyendo a las nueces la reducción del azúcar en sangre, el colesterol y el hambre. Tantos artículos promocionan la capacidad de las almendras para «derretir la grasa corporal» que, bueno, debe ser cierto.

La evidencia del cultivo de almendras se remonta al Creciente Fértil, que comenzó hace unos 11.650 años. Plinio el Viejo escribió en su enciclopedia Naturalis Historia en el siglo I d.C. que los romanos sabían cómo eliminar el amargor y el veneno de las almendras. Las nueces fueron descubiertas en la tumba del rey Tut en 1324 a.C. Y un texto cristiano del siglo IV describe cómo perforar y tapar un tronco del árbol para hacer que «las … almendras amargas» «pierdan la acidez de su jugo y se conviertan en frutas deliciosas».

¡Cianuro!

¡Los núcleos duros de las nueces amargas de la El almendro Prunus amygdalus comparte con otros miembros de la familia de las rosáceas la capacidad de liberar cianuro de hidrógeno, que es un gas que consiste en un carbono retenido por tres enlaces a un nitrógeno. Semillas de manzana, lino y mandioca (también conocida como mandioca), y el las entrañas duras de melocotones, ciruelas y albaricoques también liberan cianuro.

El aroma del gas de cianuro de hidrógeno utilizado como un veneno se describe como «almendra amarga» en las novelas de detectives, la más famosa, probablemente, Cianuro brillante de Agatha Christie, publicada como Muerte recordada en 1945. Formaba parte de Zyklon B, el componente clave de lo que los nazis enviaron a las cámaras de gas. Las píldoras de cianuro que capturaron espías supuestamente explotaron son sales, cianuro de potasio o cianuro de sodio. Matan en unos 5 minutos.

El cianuro en las almendras proviene de la reacción de un bioquímico llamado amigdalina, que se forma a partir de una molécula llamada prunasina, que se forma a partir del aminoácido fenilalanina. Como en cualquier vía bioquímica, una enzima cataliza (acelera) cada paso.

En un fenómeno similar al que hace que una barra luminosa se ponga en acción en un concierto de Phish, la planta alberga los precursores químicos de la producción de cianuro en diferentes partes que entran en contacto cuando un insecto u otro herbívoro mastica una nuez. En las plantas de «tipo salvaje» (no mutantes) con frutos secos amargos, la prunasina que se ha acumulado debajo de la cubierta de la semilla es impulsada hacia los folíolos en desarrollo, donde las enzimas la convierten en amigdalina.

¡Pow!

Las mandíbulas crujientes liberan el cianuro y el benzaldehído, la fuente del sabor amargo. Mientras el animal sucumbe rápidamente, el árbol recibe una breve explosión de nutrientes de carbono y nitrógeno.

Pero en las plantas de almendra mutantes, la prunasina se destruye antes de que pueda activar la defensa, que describió el Dr. Sánchez-Pérez en 2008. Sin toxina, sin amargor y con un sabor dulce. La mutación que disfrutamos daña al árbol haciéndolo vulnerable a los herbívoros.

El cianuro esencialmente sofoca las células, reemplazando el oxígeno en las mitocondrias, bloqueando la conversión de la energía contenida en los enlaces de las moléculas de nutrientes en ATP, el biológico moneda energética. Es por eso que el final llega tan rápido a los animales que tienen la mala suerte de morder una nuez de la muerte.

Amygdalin disfrutó de la fama con otro nombre en la década de 1970: laetrile, la cura para el cáncer que se afirma que proviene de huesos de albaricoque, el compuesto la distinción de ser uno de los mejores ejemplos de charlatanería médica. El laetrilo también se ha promocionado como «vitamina B17», aunque no es una vitamina.

Más interesante fue el papel de la amigdalina en la «muerte por melocotón», practicada en Egipto en el segundo milenio, cuando los pozos se usaban para envenenar a sacerdotes declarados traidores. Los químicos aislaron por primera vez el compuesto, a partir de almendras, a principios del siglo XIX. Pertenece a una clase de toxinas naturales llamadas glucósidos cianogénicos que producen más de 3000 especies de plantas.

Encontrando frutos secos más dulces

Hace exactamente un siglo, experimentos que recuerdan al propio Gregor Mendel revelaron que un solo gen controla el amargor o dulzor de las almendras.

En un artículo publicado en Genetics, «El factor de amargura en la almendra dulce», Meyer J. Heppner describió los experimentos que realizó desde 1916 hasta 1919 en la granja de la Universidad de Davis. , California. Estaba tratando de retrasar la floración unos días para permitir que los árboles sobrevivieran a las heladas tardías.

Los números de los cruces reproductores que Heppner instaló me llevaron directamente a los guisantes de Mendel: 32 cruces produjeron 602 árboles, de los cuales 243 florecieron durante el período de estudio, dando 208 con almendras dulces y 59 con almendras amargas.

Para un genetista, esa es una proporción mendeliana clásica de 3: 1, lo que indica que una versión del rasgo es dominante, y uno recesivo. El hecho de que «amargo» sea recesivo explica por qué aparece de forma inesperada, al igual que los guisantes arrugados de Mendel.

Heppner lo explicó: «Hay una proporción casi perfecta de 3: 1, 3.028: 0.972. Esta estrecha aproximación a la relación teórica de monohíbrido mendeliano indica que todas las variedades de almendras representadas en los cruces anteriores son heterocigotas para la dulzura del grano. Deben tener la constitución genética Bb, donde b representa el factor amargo como carácter recesivo y B el factor dulzor, como carácter dominante … es posible que haya ocurrido una mutación en el almendro amargo con el almendro dulce como resultado . ”

Así que Heppner estaba tratando de seleccionar para los florecientes posteriores y en su lugar encontró nueces más dulces. Los investigadores eventualmente nombrarían inteligentemente el gen que imparte dulzura cuando el mutante es «semilla dulce». Aparentemente, la amargura puede surgir de nuevo cuando las abejas transportan polen que lleva «b» a los óvulos que llevan «b» en las flores.

Fue la reaparición de los rasgos recesivos lo que inspiró el trabajo de Mendel. Pero lo teórico también es práctico. Cada temporada se deben probar (probar) árboles nuevos y descartar los que tienen almendras amargas. Fue un desperdicio. Mantenga ese pensamiento.

El enfoque genómico

Encontrar la fuente del dulzor fue un Cuando los investigadores descubrieron que los dos genes cuyos productos proteicos son necesarios para sintetizar la amigdalina no diferían entre los árboles amargos y los dulces, buscaron genes que controlan la expresión de esos genes. Es un poco como dos personas que usan el mismo Una prenda de vestir, como una bufanda, de formas completamente diferentes.

Las proteínas llamadas factores de transcripción controlan si otros genes están activados o desactivados. El ensamblaje de la secuencia del genoma del almendro revelaría genes de factores de transcripción que podrían explicar para la distinción entre ¿frutos secos amargos y dulces?

De hecho, dentro del genoma de la almendra, cinco genes de factores de transcripción se agrupan en un cromosoma. Se llaman bHLH, que significa «hélice-bucle-hélice básica», la forma tridimensional que permite a estas proteínas activar y desactivar conjuntos de genes específicos, controlando sus actividades.

De los cinco genes bHLH, solo uno, bHLH2, se enciende o apaga de manera diferente en los árboles que producen almendras dulces y amargas. Así que es el gen del «núcleo dulce» tan buscado.

Un pequeño error genético, cambio de una citosina (C) a una timina (T), altera un aminoácido en el factor de transcripción de una manera que impide que adopte la forma normal, pares apilados. Como resultado, los dos genes de la amigdalina no se activan, cortando el camino bioquímico hacia el amargor. Las almendras son dulces.

Además de resolver el misterio del origen de las sabrosas almendras, el nuevo trabajo identificó variaciones en las secuencias de ADN que rodean al gen bHLH2. Estos pueden incorporarse en una prueba de diagnóstico para seleccionar plántulas que producirán plantas con nueces dulces, en lugar de tener que cultivar árboles de tres a cinco años para ver si las nueces son tóxicas o dulces. De esta manera, los investigadores pueden seleccionar o modificar otros genes sin preocuparse por la aparición del rasgo de amargura recesiva, ahorrando en costos y en el uso de la tierra.

Las implicaciones reverberan más allá de los populares frutos secos.Los investigadores sugieren un enfoque genómico para detectar toxinas temprano en otras plantas, incluido el gosipol en el algodón (un anticonceptivo masculino), las antocianinas antioxidantes en las fresas, linamarina y lotaustralina que producen cianuro en la yuca y saponinas que hacen que la quinua sea amarga.

¿Mi parte favorita de la historia de las almendras? La demostración del genio de científicos como Gregor Mendel, cuyas observaciones y experimentos inteligentes, sin la ayuda de la tecnología, revelaron sin embargo las leyes mismas de la naturaleza.