Quizás has oído hablar de la “carne de laboratorio”, pero ¿una «fruta de laboratorio»? Investigadores de Fruit of Knowledge, un proyecto conjunto de las universidades de Wageningen y Utrecht, han logrado cultivar tomates íntegramente in vitro —saltándose la fase vegetativa y prescindiendo de hojas, tallos, raíces y luz— al reimaginar un nuevo sistema de desarrollo de un fruto a partir de células meristemáticas florales en un medio de cultivo nutritivo dentro del laboratorio.
Vertical Farming Daily / 24 de julio.- A primera vista, los tomates que crecen en el laboratorio de Lucas van der Zee no parecen estar del todo fuera de lugar. Pero lo que falta marca la diferencia: no tienen hojas, tallos, raíces ni luz. Estos frutos crecen a partir de flores colocadas en una solución nutritiva a base de azúcar, sin necesidad de una planta completa. «No intentamos recrear la naturaleza», afirma van der Zee. «Nos preguntamos qué funciones necesitamos realmente para que crezca una fruta y cómo aislarlas».
Esta pregunta es la base de Fruit of Knowledge, un proyecto colaborativo entre la Universidad de Wageningen y la Universidad de Utrecht que busca producir fruta cosechable directamente a partir de células madre vegetales, omitiendo por completo la fase vegetativa. En lugar de optimizar el crecimiento de toda la planta en un entorno de alta tecnología, van der Zee y su colaborador Niels Peeters intentan reconstruir la producción de fruta desde el nivel celular.
Deconstruyendo la planta
El equipo piensa en términos de funciones, no de estructuras. En lugar de cultivar una planta completa para obtener un tomate, se centran en las acciones biológicas necesarias para producir únicamente el fruto. El resultado es un sistema modular de cinco etapas:
1. Material de partida
El tejido se obtiene de una semilla, un callo o un embrión. El equipo también puede regenerar tejido vegetal a partir de células somáticas mediante fitohormonas.
2. Formación del meristemo
El tejido se trata con citoquininas para estimular el desarrollo de un meristemo, la zona de células madre responsable del crecimiento de nuevos órganos. En condiciones naturales, el meristemo produciría tallos y hojas.
3. Inducción de la floración
Mediante señales hormonales, se fuerza al meristemo a florecer prematuramente, saltándose la fase habitual de crecimiento vegetativo. «Estimulamos el meristemo para que forme una flor directamente», afirma van der Zee. «Ese es el verdadero cambio en la lógica del desarrollo».
4. Desarrollo del fruto
Una vez que una flor se ha formado y es polinizada o estimulada químicamente, comienza a dar fruto. El tomate en desarrollo se transfiere a un medio estéril de azúcar y nutrientes. Los nutrientes se absorben a través del tallo cortado; nunca se forman raíces.
5. Control de la contaminación
Los azúcares constituyen un medio de cultivo ideal no solo para plantas, sino también para bacterias y hongos. Controlar la contaminación es crucial. «Básicamente, se crea un paraíso para los microorganismos», señala van der Zee. «Mantenerlos alejados es la mitad del desafío».
Suministro de nutrientes sin raíces
Sorprendentemente, la ausencia de raíces no ha supuesto un obstáculo importante para la absorción de nutrientes. Simplemente colocar el tallo de la flor en el medio ha demostrado ser eficaz. Los nutrientes se absorben a través del tejido vascular del fruto mientras el tallo permanezca funcional. «Se forma tejido cicatricial, pero no parece dificultar la absorción», explica van der Zee. «El sistema funciona bien, al menos con los tomates».
Esto imita los principios utilizados en los biorreactores de inmersión temporal, comunes en el cultivo de tejidos vegetales, donde los tejidos se sumergen periódicamente en un medio de cultivo y luego se exponen al aire para su oxigenación.
Floración sin plantas
Mientras van der Zee se centra en el desarrollo del fruto, el investigador Niels Peeters, con sede en Utrecht, trabaja en el aspecto molecular de la inducción floral. Su función es generar flores directamente a partir de células vegetales indiferenciadas, incluso sin una planta madura.
«Si uso un trozo de tallo, sigue creciendo y se convierte en una flor, como si recordara lo que estaba haciendo», declaró Peeters a la revista Wageningen Resource. «Cómo lo recuerda es un misterio. Eso me intriga».
Estos avances permiten al equipo eludir una de las etapas que más energía y recursos consume en cualquier sistema de cultivo: la fase vegetativa temprana. También abren la puerta a ciclos de cultivo in vitro mucho más rápidos, lo que permite múltiples eventos de floración en una fracción de tiempo.
Una plataforma flexible y en evolución
El sistema aún está en desarrollo y persisten los desafíos. Las frutas cultivadas completamente in vitro sin ninguna parte del tallo adherida tienden a permanecer pequeñas.
«Con un segmento del tallo principal aún adherido, hemos visto que la fruta crece tanto o más que en la planta», afirma van der Zee. «Sin él, el crecimiento es limitado. Seguimos investigando la causa».
Cada cultivar se comporta de forma diferente en cultivo. Esta variabilidad es una limitación, pero el equipo la asume. «No existen reglas universales en biología», afirma van der Zee. «Cada especie, incluso cada tipo de tejido, responde a su manera. Por eso, esto nunca será algo sencillo. Es un arte».
Hacia un nuevo tipo de sistema
Van der Zee cree que, a largo plazo, los sistemas frutícolas podrían diseñarse como plataformas de fermentación: optimizados para características específicas, escalables y adaptables a diferentes entornos y cultivos. Creo que el espacio de diseño es muy amplio. Se podría pasar de biorreactores de estilo biotecnológico a algo que se parezca más a una granja vertical, pero sin iluminación.
Por ahora, el objetivo es validar cada etapa del sistema y probar su flexibilidad. Pero las implicaciones ya son claras: si la fruta puede crecer a partir del tejido meristemático, sin suelo, raíces ni luz, la definición de agricultura podría tener que cambiar. «No se trata de imitar la planta», afirma van der Zee. «Se trata de comprender qué hace posible una fruta y diseñar un sistema para ello».