Las plantas de resurrección en la lucha contra el crecimiento poblacional y el cambio climático

Durante gran parte de nuestra historia, la población humana se ha mantenido estable salvo algunos cambios en prolongados períodos de tiempo. Sin embargo, en los últimos siglos los avances científicos y tecnólogicos han permitido un crecimiento exponencial que a principios del S.XIX permitió alcanzar por primera vez las 1.000 millones de personas. Este número se duplicó a finales del primer tercio del S.XX, habiéndose multiplicado casi por cuatro en poco menos de un siglo.

Las predicciones con respecto a este aumento de población son diversas: hay quienes defienden que los números se habrán estabilizado para mediados de siglo en una población próxima a la actual, algo menos de 8.000 millones de personas, mientras que otros piensan que seguirán aumentando hasta superar los 10.000 millones sobre 2050.

En este contexto, una de las principales problemáticas que se plantean es la falta de recursos para alimentar a tal población, especialmente si tenemos en cuenta el aumento de zonas áridas a consecuencia del cambio climático.

Algunos científicos, como la profesora sudafricana Jill Farrant, creen que la clave se encuentra en las conocidas como “plantas de resurrección”, que reciben este nombre debido a que pueden perder hasta un 95% del agua celular y sobrevivir a condiciones extremas como las que se dan en las sequías durante meses o incluso años, de forma que al recibir agua vuelven a crecer en un corto período de tiempo.

Según Farrant, que habló de esta problemática en una charla TED en diciembre de 2015, hoy en día se conocen 135 especies de plantas con flores con esta capacidad. Estudiando los mecanismos utilizados por estas plantas, se ha encontrado viabilidad en la modificación genética (lo que sería simplemente “añadir” en cultivos como el trigo, el arroz o el maíz, que constituyen el 95% de nuestra alimentación de procedencia vegetal, genes de las “plantas de resurrección”).

De esta forma, se lograría paliar en cierta medida la falta de alimentos que se prevee venga asociada al incremento poblacional, fomentando además una disminución en el gasto de agua, casi tres cuartas partes del cual se requiere para su uso en la agricultura actual.

Los fagos en la lucha contra la resistencia bacteriana a los antibióticos

La resistencia bacteriana a los antibióticos, como hablamos en la entrada de abril, es una de las mayores problemáticas a las que se enfrenta la sociedad actual. La investigación y la concienciación son consideradas herramientas clave en su mitigación, pero recientemente hay quienes consideran la posibilidad de recurrir a los “fagos” o “virus devoradores de bacterias” para acabar con las bacterias resistentes.

El origen de esta idea no es reciente. Se remonta a principios del S.XX, época previa al descubrimiento de los antibióticos en la que las compañías farmacéuticas vendían preparados compuestos por virus para tratar afecciones bacterianas. El médico canadiense Felix d’Herelle los denominó “bacteriófagos” (literalmente, “devoradores de bacterias”) y los utilizó para desarrollar una serie de medicamentos virales.

No obstante, la llegada de los primeros antibióticos, cuya producción era mucho más sencilla y eficaz, llevó al abandono de los fagos.

Casi cien años más tarde, en la actualidad, la adaptación de las bacterias a numerosos antibióticos ha llevado a muchos a pensar en retomar la utilización de aquellos fagos, que tan útiles se consideraron en su momento, para tratar infecciones resistentes a los mismos. Su modo de actuación en principio es sencillo: localizan la infección y la destruyen inyectando su ADN en el interior de las bacterias, donde se reproducen y acaban provocando su rotura.

Se trata, no obstante, de tratamientos muy específicos, ya que cada virus infecta a bacterias de cepas concretas, lo cual supone al mismo tiempo el inconveniente de encontrar el “fago” adecuado (que requeriría su aislamiento y un complejo análisis entre las que podrían ser miles de opciones iniciales) y la ventaja de dificultar el desarrollo de resistencias por parte de las bacterias. Otra ventaja con la que cuentan los fagos es la facilidad de su modificación por medio de ingeniería genética debido a su sencillo genoma, lo que permitiría mejorar su acción antibacteriana.

Sabiendo esto y a pesar de los riesgos y de la división de opiniones con respecto a su auténtica eficacia, muchos piden la aprobación de este tratamiento por parte de las agencias reguladoras para enfrentarse a infecciones que no presenten otra solución, como son las causadas por bacterias resistentes a los antibióticos.

En cualquier caso, será un proceso lento y complejo, especialmente mientras las compañías farmacéuticas sigan encontrando una mayor rentabilidad en la producción tradicional de antibióticos.

La edición de bases en la lucha contra las enfermedades genéticas

El ADN o ácido desoxirribonucleico es un ácido nucleico con las instrucciones genéticas necesarias en el desarrollo y funcionamiento de los organismos vivos y algunos virus. Se trata de un polímero (macromolécula formada por unidades más simples denominadas monómeros) de nucleótidos, cada uno de los cuales se encuentra a su vez formado por un glúcido (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina, timina, citosina o guanina: A, T, C o G, respectivamente) y un grupo fosfato. La disposición de las bases, que se sitúan A-T y G-C, codifica la información genética.

Los genes contienen el ADN y un cambio en uno o varios genes debido a una mutación (que podría ser tan simple como el cambio de una base por otra que no debería estar allí) podría desembocar en una enfermedad genética.

Recientemente se han producido avances que podrían permitir corregir mutaciones puntuales y en teoría, curar ciertas enfermedades genéticas que afectan a millones de personas en todo el mundo simplemente “reescribiendo” el ADN. Hablamos de la edición de bases, que tiene su origen en un mecanismo que las bacterias desarrollaron hace tres mil millones de años para combatir las infecciones virales, conocido en la actualidad como “CRISPR”.

CRISPR se fundamenta en la acción de una proteína que ejerce de “tijeras moleculares”, llamada así porque cuenta con la capacidad de “cortar” el ADN. Estas tijeras pueden ser programadas para buscar, unirse a y cortar una secuencia específica del ADN.

No obstante, en la mayoría de mutaciones puntuales la simple acción de cortar una secuencia no conllevaría mejora alguna, ya que la función alterada por dicha mutuación debería ser restaurada.

Durante una charla TED, el químico David R. Liu habló sobre la máquina molecular que desarrolló en 2016 junto a algunos de sus estudiantes, que no existe en la naturaleza y que llamaron “editor de bases”, la cual mediante los mecanismos programables de búsqueda de las tijeras CRISPR convierte directamente unas bases (letras) en otras en lugar de cortar el ADN: en concreto es capaz de transformar la “C” en “T” y la “G” en “A” y con ello de enfrentarse a un 14% de las aproximadamente 35.000 mutaciones puntuales conocidas.

Para atajar otros cambios (“A” en “G” y “T” en “C”) había que crear una nueva clase de editor de bases, que en teoría podría curar casi la mitad de dichas mutaciones. Aunque la inexistencia de una proteína capaz de hacerlo dificultó la situación, se terminó creando y con ella el segundo editor de bases, con el mismo mecanismo que el primero, en 2017.

Hoy, los editores de bases se han popularizado en todo el globo en el campo de la investigación biomédica, con miles de pedidos y cientos de artículos científicos. Aunque siendo su invención tan reciente todavía no se han probado en ensayos clínicos en humanos, los resultados en animales en casos de afecciones como la distrofia muscular, cierta clase de sordera congénita o un determinado tipo de enfermedad cardiovascular son prometedores en cuanto a su aplicación en seres humanos en un futuro próximo.

Esther Lederberg

Esther Lederberg fue una microbióloga y pionera en genética bacteriana nacida en 1922 en Nueva York (Estados Unidos), donde se graduó en Bioquímica en Hunter College en 1942. 

Finalizó el Máster en Genética en la Universidad de Stanford (California, Estados Unidos) en 1946, año en que también se casó con el biólogo Joshua Lederberg, que en el futuro se llevaría gran parte del reconocimiento por el trabajo realizado conjuntamente con su mujer y de quien se divorciaría en 1966.

En 1950 defendió en la Universidad de Wisconsin (Wisconsin, Estados Unidos) su tesis doctoral: “Control genético de mutabilidad en la bacteria Escherichia Coli”. En ese mismo año, Lederberg logró aislar el "bacteriófago ג" (lambda) o "fago ג", un virus que infecta a Escherichia Coli y cuyo comportamiento hasta entonces era desconocido.

Los bacteriófagos son virus capaces de infectar bacterias y reproducirse en su interior. Sin embargo, el fago ג en lugar de multiplicarse, incorpora su material genético al cromosoma bacteriano y va pasando de generación a generación sin causar daños (ciclo lisogénico). Ante situaciones límite como la escasez de nutrientes, produce partículas víricas que terminan causando lisis (ruptura) y la muerte de la bacteria, liberando virus que infectarán nuevas células (ciclo lítico). Las conclusiones que Lederberg obtuvo de su trabajo permitieron demostrar la transferencia horizontal de genes, muy relacionada con la resistencia bacteriana a los antibióticos.

En años posteriores, Lederberg realizó muchas otras aportaciones como la técnica de replicación de placas bacterianas o el descubrimiento del factor de fertilidad.

En 1974 fue nombrada directora del Centro de Referencia de Plásmidos de Stanford. Se retiró en 1985.

Lederberg murió en 2006 en Stanford. Se elaboró una Memorial Website dedicada en la que se reunieron testimonios destacando su alta dedicación e implicación, que rara vez se tradujeron en el reconocimiento merecido.