Post escrito por Tamara Martín, alumna del Máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.
Querido lector y lectora, antes de comenzar, me gustaría que te posicionaras en una situación hipotética: Imagina que un día como otro cualquiera decides ir al súper a comprar unas cuantas verduras, y cuando llegas, observas que hay escasez de productos frescos. Perplejo/a, decides consultar a algún trabajador/a y te cuenta que están teniendo problemas de abastecimiento debido a que los agricultores están luchando contra un patógeno desconocido que está acabando con los cultivos… Parece apocalíptico e impensable, ¿no? Estamos acostumbrados a tener enormes facilidades para adquirir cualquier producto básico incluso con un simple clic sin salir de casa… Pero… ¿Sabías que anualmente se pierde el 40% de la producción de cultivos básicos como el maíz o el trigo debido a enfermedades producidas por patógenos y plagas? De esta cifra, los virus causan pérdidas anuales de más de 25 mil millones de euros.
Estos datos me recuerdan a la gran crisis que vivimos en España con el virus de la tristeza de los cítricos en 1957, cuando se produjo la muerte de unos 35 millones de naranjos y mandarinos injertados sobre naranjo amargo. Durante muchos años, los científicos trataron de obtener material vegetal libre del virus y gracias a ellos pudimos salvar la citricultura española. Aunque ahora lo contemos como algo que pasó hace mucho tiempo, lo cierto es que el cambio climático puede provocar alteraciones en los patrones de dispersión de las enfermedades y la aparición de otras nuevas, lo que supone una amenaza para la seguridad alimentaria.
En nuestro laboratorio, dirigido por Alberto Carbonell, estamos trabajando para poner a punto una herramienta biotecnológica que, entre otras aplicaciones, trata de ayudar a los cultivos a hacer frente a este tipo de enfermedades. Antes de explicarte en qué consiste, permíteme refrescar unos conceptos básicos: El ADN y el ARN. Por un lado, el ADN es la molécula que contiene la información necesaria para el funcionamiento de los seres vivos, y la cual a su vez está ordenada en pequeñas unidades denominadas genes. Sin embargo, la información de cada gen, para poder ser entendida por la maquinaria celular, debe pasar a una molécula intermediaria denominada ARN mensajero (ARNm), la cual contiene la información necesaria para fabricar una proteína que será la encargada de realizar la función. Este proceso, como comprenderás, está finamente controlado en las células, y entre los muchos mecanismos que existen se encuentra el silenciamiento génico.
El silenciamiento génico es un proceso que permite controlar qué genes deben expresarse (dar lugar a ARNm). En esta regulación participan un tipo de molécula de ARN muy particular, el ARN interferente (ARNi), el cual, aunque no contiene información para producir proteínas, es muy similar al ARNm, por lo que pueden interaccionar entre sí uniéndose. Y es aquí donde ocurre la magia, porque cuando interaccionan, el ARNi actúa como una "tijera" molecular que produce la degradación del ARNm, evitando la síntesis de proteínas. ¿No te parece alucinante? Gracias a este proceso la célula puede regular su desarrollo y adaptarse a sus necesidades en cada momento.
Para las plantas el silenciamiento génico se ha convertido en una de las principales defensas que tienen frente a los virus, ya que han sido capaces de desarrollar moléculas de ARNi que pueden reconocerlos inequívocamente y así poder evitar la enfermedad. ¿A que ya no te parece tan simple esa lechuga que te comes en la ensalada? Sin embargo, y desgraciadamente, a veces esta defensa no se da, o al menos no eficientemente para frenar al virus.
Afortunadamente, la ciencia siempre sale a nuestro rescate, y a día de hoy los científicos somos capaces de sintetizar moléculas de ARNi artificiales muy similares y específicas del gen o virus que queremos silenciar, ya que, de no serlo, podríamos atacar a genes que son esenciales para la vida. En concreto, nosotros estamos poniendo a punto una herramienta biotecnológica que consiste en producir grandes cantidades de ARNi y aplicarlas a los cultivos… ¡Usando un simple espray! ¿Quieres saber cómo lo hacemos? Entonces… ¡Sigue leyendo!
Para conseguir la obtención de grandes cantidades de estas moléculas, a día de hoy no existe ninguna máquina que lo haga, al menos de forma económica, pero gracias a la invención del investigador José Antonio Darós éste ya no es un problema. Su laboratorio ha conseguido poner a punto un sistema de producción de ARNi a partir del cultivo de la bacteria Escherichia coli, la cual presenta un metabolismo muy rápido y es capaz de producir grandes cantidades de ARNi en poco tiempo, y, sobre todo, a muy bajo coste.
Actualmente estamos tratando de poner a punto la forma en la que aplicar estas moléculas. Idílicamente, lo más sencillo sería aplicar directamente el ARNi sobre la planta y esperar a que pueda absorberse e incorporarse en sus células. Sin embargo, el ARNi es muy frágil, puede degradarse fácilmente y no ser absorbido por la célula. Por ello, entre nuestras alternativas está el usar nanopartículas, que son unas estructuras microscópicas con una dimensión menor a la de 100 nanómetros sobre las que depositar el ARNi, para así protegerlo y facilitar su entrada al interior celular. Gracias a estas nanopartículas, con un simple espray podríamos obtener "superplantas" resistentes a muchos virus, como, por ejemplo, el virus de la tristeza.
Aunque nos queda mucho camino por recorrer, está claro que, debido a que la esencia de la técnica consiste en la aplicación de ARNis y que su producción a gran escala ya hemos conseguido solventarla, esta tecnología nos permitiría responder de manera rápida y efectiva a la obtención de ARNis frente a nuevos virus. Además de esta importantísima aplicación, esta tecnología puede aportar grandes ventajas económicas en la agricultura ya que además nos permitiría modular el desarrollo de las plantas, como, por ejemplo, el tiempo de floración. Los cítricos y otras leñosas necesitan incluso años para llegar a la madurez, florecer y dar frutos, por lo que poder controlar el tiempo de floración podría incrementar los rendimientos. Pero la mayor ventaja de esta tecnología es que no requiere de la obtención de plantas transgénicas y por tanto podría aplicarse en los países de la UE. Por todas estas razones, la aplicación exógena de ARNis es, sin lugar a dudas, una alternativa sostenible y respetuosa con el medio ambiente que probablemente en unos años esté a un solo "flis" del alcance de nuestros agricultores.
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