miércoles, 15 de abril de 2015

Olores genéticamente modificados

- ¿A qué huelen las nubes?
- Pues no lo sé. (¿A nada?)
- ¿Y las rosas?
-  Pues a rosas (¿no?) 
[...] 




La tecnología de la transgénesis se puede aplicar a microorganismos, animales y plantas, incluidas aquellas de interés alimentario, normalmente con el fin de obtener cualidades nuevas o mejoradas. En el caso de los microorganismos, el objetivo suele ser la producción de una molécula de forma rápida, segura y con bajo costo. Quizá los más aceptados son los microorganismos modificados genéticamente, sin los cuales, ciertamente, la vida sería un poquito más complicada, especialmente para determinados enfermos. No olvidemos que, por poner un ejemplo, la insulina obtenida a partir de microorganismos modificados fue la primera proteína recombinante aprobada como fármaco en 1982. Más barata de producir, potente y segura que las generaciones anteriores obtenidas de páncreas de vacas o cerdos y gracias a la cual, hoy en día supone un tratamiento asequible para cualquiera que la necesite. 

Desde esos años '80, la biotecnología no ha hecho más que avanzar a pasos agigantados y las aplicaciones son cada vez más numerosas e interesantes. Muchas de ellas, incluso necesarias (cultivos de interés agronómico resistentes a condiciones ambientales adversas como la sequía, a plagas, vacunas obtenidas de plantas, fármacos, y un largo etcétera). 

En los alimentos, la biotecnología, como sabéis no es algo nuevo. Ya llevamos miles de años haciéndola, aunque claro, ellos no la llamaban así. Igual no sabían ni la repercusión que tendría en la humanidad. Pero ya se obtenían alimentos usando microorganismos y los procesos metabólicos llevados a cabo por estos. Desde el vino hace 8000 años (se ha encontrado en Armenia una bodega datada en el año 6000 a.C) hasta la industrialización del primer yogur en el año 1919*


Timeline de algunos de los alimentos obtenidos por biotecnología. Fuente\\ Ginkgo Bioworks. 


* A pesar de que algunas fuentes refieren el año 1919 como el primero en el que el fundador de la casa Danone, Isaac Karasso comercializó el yogur, lo cierto es que en La Vanguardia de 1911 no solo aparecía publicidad sobre el producto, sino dónde adquirirlo. ¿Qué habrá sido de ese comercio?


Anuncio aparecido en "La Vanguardia" de Barcelona en 1911.
Fuente http://www.historiacocina.com
Alimento vigoroso desinfectante intestinal.... !


Entre los microorganismos, las levaduras han estado constantemente sujetas tanto a modificación genética como a selección artificial, con el fin de obtener cepas más eficientes en la elaboración del vino y el pan. Saccharomyces cerevisiae es la especie microbiana más importante en la transformación del mosto de uva en vino. Hablamos de la misma especie responsable de la producción del pan, la cerveza, los destilados alcohólicos y, fuera del ámbito occidental, de múltiples procesos fermentativos de productos naturales.
Características deseables y no deseables en la selección de levaduras
para producción de vinos de calidad. Fuente \\ Acenología
Mejoradas como iniciadores de la fermentación del vino, capaces de producir fermentaciones con baja concentración de azúcar residual, buena tolerancia al etanol, temperatura, capacidad de fermentar a altas presiones, etc. Si en algo ha avanzado la enología es sin duda en la posibilidad de controlar los microorganismos responsables de la fermentación. De hecho (cómo ha pasado el tiempo!) hace ya 3 años que os comenté hablando del vino ecológico, que Bodegas Terras Gauda se convirtió en la primera bodega gallega que ofrece un albariño con levadura patentada, tras cuatro años de colaboración con el CSIC. Los investigadores consiguieron modificarla genéticamente introduciendo el gen LIS de la planta Clarkia breweri en la levadura vínica S. cerevisiae. Este gen codifica la enzima linalol linasa, que a su vez es responsable de la síntesis del linalol. De este modo se consigue que en el transcurso del proceso de fermentación, la levadura sea capaz de producir novo linalol. Este componente está asociado al aroma afrutado y floral que pueda presentar un vino. [Tabla ampliable de compuestos químicos y olores relacionados]. El resto de las pruebas realizadas han mostrado que la modificación genética no ha provocado ningún cambio en la capacidad fermentativa del vino, es decir, las levaduras han mantenido el mismo ritmo de crecimiento, producción de etanol o consumo de azúcar que las levaduras convencionales.

Del conocimiento surgen aplicaciones. Y el uso de levaduras para mejorar un aroma también puede ser enfocado para crearlo...

Ginkgo Bioworks fue fundada en 2008 y tiene su sede en Boston. Está especializada en el desarrollo de microorganismos para producir ingredientes cultivables como aromas, fragancias, cosméticos y edulcorantes. O dicho de otro modo, produce ingredientes de origen microbiano. Los investigadores trabajan directamente con los perfumistas para crear nuevas fragancias. 

El aceite de rosa es un componente clásico del perfume. Tradicionalmente, las rosas se cultivan en grandes campos en Bulgaria o Turquía, luego son recogidas a mano y destiladas para extraer el aceite aromático. La ventaja principal que otorga este sistema de cultivo microbiológico, es el ahorro que supone respecto al procedimiento tradicional. Tanto la calidad como el precio de las rosas pueden fluctuar mucho de un año a otro, influenciado por factores como los desastres naturales, la escasez de mano de obra, enfermedades que afecten al cultivo o, simplemente, una estación de crecimiento pobre. Las materias primas pueden oscilar entre 10-100 $ por kilo. 


Valle de las rosas. Bulgaria. Fuente

Y ¿qué es lo que hacen? Han utilizado una levadura y la han modificado genéticamente para obtener el aroma de las rosas. Entre el principio y el fin, el proceso se ha basado en identificar cuáles son los enzimas responsables de la producción de su olor y modificar el genoma de la levadura para que lleve a cabo las reacciones metabólicas necesarias para producir esos mismos compuestos químicos. No solo usan los genes de las rosas, sino también del maíz o del jacinto que hacen el mismo trabajo. Esto se debe a que en muchas ocasiones, se han encontrado genes de otra especie pero muy relacionados (con el gen en cuestión de la rosa) que funcionan mejor en levadura y tienen la misma función. 

¿Os suena Chloé? (Me encanta) Pues es un cliente de la compañía francesa Robertet, compañía que se ha asociado con Ginkgo Bioworks para utilizar sus ingredientes naturales en sus fragancias. A pesar de lo que pueda parecer, los expertos de esta compañía están convencidos de que hay un mercado para las fragancias procedentes de hongos. Es cierto que el aroma a rosa se puede reproducir utilizando sustitutos sintéticos creados a partir de la mezcla de 4 ó 5 productos químicos, sin embargo. los perfumistas de la compañía creen que el uso de hongos está a la altura del olfato de grandes expertos capaces de reconocer los perfumes de alta gama. 

Aproximadamente cada mes, Ginkgo envía muestras de las cepas a los perfumistas de Robertet. Ellos las evalúan y mandan el informe a Ginkgo, pidiendo que el aroma sea más fuerte, más débil, que jueguen con las cualidades florales, almizcladas o afrutadas. Una vez que reciben el visto bueno de los perfumistas y han aprobado esas cepas, los científicos de Ginkgo crearán una sola cepa de levadura con todas las modificaciones genéticas que conducen a un único aroma idéntico a rosas. 

[Si seguís leyendo, al final os contaré algo sobre un perfume que creó esta empresa] 

Si pensamos en las ventajas del uso de microorganismos para la creación de aromas, además de la pasta que se ahorrarían en todo el proceso de obtención (recordad lo de recoger las rosas a mano, destilar, transportar...), también serían fragancias consistentes, de mayor calidad y duración, ya que todo se llevaría a cabo en un ambiente controlado.  Además, supone una importante mejora respecto a la gran mayoría de perfumes sintéticos, que son producidos a partir de productos petroquímicos. aquel. Incluso ya tendría nombre Parfum Extinctio.
Por otro lado, en algún momento se podría lograr algo que hoy por hoy es complicado: conseguir aromas que imiten compuestos de flores de difícil obtención, como es el caso de orquídeas de la selva que no se dejan cultivar fuera de su medio. O ir más allá... Están buscando muestras de flores silvestres de la Edad de Hielo que se hayan conservado en el permafrost. Si han sobrevivido fragmentos de ADN, los investigadores podrían desarrollar una cepa de levadura que imitara la fragancia de plantas que están extinguidas. Oler a una planta que no existe en la actualidad. Tiene su aquel.

Aunque hay cientos de compuestos responsables de la fragancia entre las diferentes variedades de rosa, los más comunes y característicos son:
  • Citronelol. También encontrado en velas de citronela. Aporta un olor dulce.
  • Geraniol. Refuerza el aroma de rosas.
  • Nerol. Proporciona el olor a fresco en las rosas.
  • Farnesol. Este compuesto de olor dulce en combinación con los tres anteriores dan rosas su olor característico.
  • Linalol. A menudo se utiliza en productos de limpieza con fragancias florales.
  • Eugenol. También se encuentra en las hojas de laurel y aceite de clavo, tiene un olor picante.
  • Óxido de rosa. Tiene un olor a hierba; refuerza la fragancia inicial a rosas o aporta una nota superior

































[...] 
-  ¿Y a qué huele la levadura?
- A rosas. 



Lo que os quería comentar de Robertet es que es una casa francesa de bastante renombre. Sin embargo, en 2012 creó algo no exento de polémica. Anunciaba la salida de un perfume llamado Prends-moi (Llévame) cuya propiedad era hacer perder peso a la persona que lo usaba. Ya había 6000 mujeres en lista de espera para comprarlo. La compañía avisaba que no era un fraude ni un producto milagro porque estaba basado en investigaciones sobre aromaterapia y neurocosmética (¿esto qué es??). 
Aquí va la explicación científica [sic]: el secreto del perfume se encuentra en la betaphroline, un compuesto que induce la liberación de endorfina-β, asociada al placer,  a través de los queratinocitos (células que representan el 90% de la piel), disminuye el estrés, la ansiedad y elimina las ganas de comer, enviando un mensaje de placer y saciedad al cerebro y ayudando a no caer en la tentación de picotear entre comidas.

Además contiene un complejo adelgazante de cafeína, extractos de carnitina y espirulina, un alga que activa dos enzimas involucradas en el proceso de la quema de grasas.

El perfume salió en versión masculina y femenina, en un formato unisex a un precio aproximado de 40-50 euros. Ni idea del éxito obtenido pero siempre habrá quien afirme que le ha funcionado ¿verdad? ;-)



martes, 24 de febrero de 2015

Dicen que no hablan las plantas...

Hoy se conmemora el 178º aniversario del nacimiento de Rosalía de Castro. Representante destacada del Romanticismo español y del Rexurdimiento gallego, etapa cultural de la historia de Galicia que se desarrolló a lo largo del siglo XIX y que tuvo como característica principal la revitalización de la lengua gallega como vehículo de expresión social y cultural. 

Escribió el poema "Dicen que no hablan las plantas", un canto a la necesidad de sueños e ilusiones, incluyéndolo en su libro "En las orillas del Sar". Publicado en 1884, un año antes de su muerte, es el único que escribió íntegramente en castellano.







Y vosotros diréis ¿Y qué tiene que ver esto con la ciencia? Bueno, pues he aprovechado este poema para rememorar la figura de Rosalía de Castro. [Acabo de descubrir que una de sus hijas se llamaba Amara]. Me gusta la poesía y hasta escribo de vez en cuando, pero además de traerla hoy aquí, quería que me sirviera este poema como nexo de unión a la charla que di en Naukas Bilbao 2014. No he tenido ocasión de ponerla antes y en ella traté un tema apasionante, objeto de bastante escepticismo aún dentro de la propia comunidad científica. Parece que cada día surgen nuevas evidencias que apoyan que las plantas puedan ser inteligentes. La temática es Neurobiología Vegetal. ¿Las plantas pueden sentir? ¿Pueden tomar sus propias decisiones?


Hoy en día, la comunicación entre plantas, por ejemplo, está fuera de toda duda. 






Os dejo una entrevista a Stefano Mancuso, del que hablo en la charla.

Y vosotros ¿Qué pensáis?


sábado, 14 de febrero de 2015

Posiblemente, la historia de amor más antigua del mundo...

Hace no poco tiempo, más de 400 millones de años, que comienza esta historia. En el origen de las plantas terrestres. Claro, hemos de recordar, que por aquel entonces, la Tierra era muy diferente de como la conocemos ahora, en cuanto a paleoclima, paleogeografía de los continentes y por supuesto, biodiversidad. Pero aún así, allá por la era Paleozoica, en el Ordovícico (445-485 Ma) y Cámbrico Superior (544-500 Ma), se inicia la colonización de las plantas a los ambientes terrestres, aquellas primeras briófitas, (descendientes de las algas verdes y predecesores de los actuales musgos, entre otros) que colonizaron suelo.

Mucho verde, pero todo marino. Hasta ahora.

Diorama del periodo Ordovícico. Bajo el mar. Fuente

Diorama del periodo Cámbrico. Bajo el mar. Fuente

Sigamos imaginando. En aquel momento, seguramente las primeras plantas terrestres sufrieron las latitudes extremas de alguna de las masas continentales junto con las elevadas concentraciones de CO2 (20 veces superiores a las actuales), la falta de filtros de radiación UV, fuertes oscilaciones térmicas y posiblemente fotoperíodos largos (tanto de luz como de oscuridad). Todo esto, pudo condicionar sin duda, sus estrategias vegetativas y reproductoras. 

Nos situamos en el tránsito entre el Ordovícico y el Silúrico (445-447 Ma) y es ahora cuando tuvo lugar el segundo de los mayores eventos de extinción de la Historia. Toda esta biodiversidad se vio sorprendida por una profunda glaciación, que esquilmó gran parte de la vida marina (trilobites, braquiópodos, bivalvos, etc). Extinguió el 85% de la fauna, y dificultó los intentos de seguir colonizando el ambiente terrestre por parte de plantas y hongos. 

Quizá fueran esas condiciones las que hicieron que comenzara esta historia de amor. Como dice una de las canciones de mi admirada Vanesa Martín "Porque el momento de encontrarnos llegó en plena tormenta, y aunque mis velas te buscaban mi dirección estaba quieta..."

Micorrizas teñidas de azul en la raíz de una planta.
Vesículas, arbúsculos e hifas intrarradicales.  Fuente
Pues sí. El origen de los hongos micorrícico arbusculares, también llamados micorrizas y de los cuales os hablé aquí, es tan antiguo como las propias plantas terrestres. Y seguramente sea el primer ejemplo de simbiosis sobre tierra firme de la que se tiene evidencia científica. El carácter heterótrofo (necesita alimentarse de materia orgánica de otros organismos) de estos hongos les condicionaba a obtener su fuente carbonada a partir de otros organismos. 

Algún día se conocieron en medio de estas condiciones ambientales. O los presentaron, quién sabe. A pesar de su diferencia de tamaño, hubo feeling. Ella era alta, verde, esplendorosa y saludable. Él, pequeñito pero seguro de sí mismo. Y la conversación terminó en algo así:  

(La) PLANTA: Hmmm, está bien. Puedes colonizarme. Soy dulce, así que daré todo el azúcar que requieras y el espacio que necesites para crecer y expandirte. Más vale que te conformes con eso porque no puedo darte más y tú me necesitas a la fuerza.
(El) HONGO: Acepto. Me parece justo. A cambio, yo te daré fósforo. Una vez que esté dentro de ti, creceré tanto, que con mis brazos -micelio fúngico- te proporcionaré nutrientes y agua que de otra manera no conseguirías. Y cuando haya sequía, sal en el suelo, frío, un herbívoro o algo que te perturbe (que a mí también lo hará), intentaré protegerte. 

La micorriza incrementa el sistema radical de la
planta de cientos a miles de veces su tamaño!

Y dio comienzo una maravillosa historia de amor. Básicamente, en esto consiste la simbiosis micorrícica. 

Localidad de Rhynie. Fuente 
Se ve que no les ha debido ir nada mal. Han basado su relación en el respeto, la comunicación y la confianza. Han cumplido ese pacto respetuosamente, porque 400 millones de años después, ahí están, juntos y sin apenas haber evolucionado, al menos por parte del hongo, porque las plantas sí que se han diversificado muchísimo .

El fósil más conocido y determinante, recibe el nombre del lugar donde fue encontrado. Es el fósil Rhynie, de unos 408 Ma. Procede de un yacimiento paleontológico de principios del Devónico, Rhynie Chert, localizado en los alrededores de la ciudad escocesa de Rhynie, a unos 50 Km de Aberdeen. Este yacimiento constituye un ecosistema per se gracias a la acción de agentes naturales que garantizaron su conservación. La importancia de este fósil a pesar de que no es el más antiguo encontrado, radica en que sí demuestra la relación amorosa. Queda constancia de la simbiosis ya que se aprecian las estructuras simbióticas del hongo, los arbúsculos, formaciones dentro de las células con forma de arbolitos, donde tiene lugar el intercambio de nutrientes. 


Estructura del hongo del fósil Rhynie (arriba) y actual (abajo).
408 millones de años (Principio del Devónico)

Es posible que haya documentos que evidencien la existencia del hongo también en Suecia en el periodo Sirúlico, pero los más antiguos proceden de la Formación Guttenberg, de la dolomita de Wisconsin, datada del Ordovícico Medio. El hallazgo se sitúa entre hace 460 y 455 millones de años y lamentablemente no demuestra el amor entre ambos, sino simplemente, que ya rondaba por ahí. 

Formas y tamaños de esporas del hongo fósil y actual. 
Adaptado de Redecker et al. 2000


Como veis, hay amores que duran y aunque haya pasado el tiempo, mucho tiempo, han sabido adaptarse a los cambios y las nuevas condiciones que supone la evolución en 400 millones de años. Se han hecho fuertes juntos, y a pesar de ser tan distintos y venir de familias tan lejanas filogenéticamente, por su propio bien, han sabido desarrollar un lenguaje (bioquímico y molecular) que les permite ser un equipo. Han respetado su espacio y funciones. Actualmente, siguen siendo una pareja bien avenida y superan con éxito la mayoría de los problemas a los que tienen que hacer frente. A veces el medio es implacable y les sorprende con períodos de sequía, de frío, de salinidad o algún vecino molesto como un patógeno o herbívoro decide visitarles alterando sus vidas. Es entonces cuando se dan la mano, y juntos, siguen adelante... como siempre han hecho.


                                                                                        Whitesnake. Is this love (1987)


Nota: Algunas metáforas usadas en este texto se basan en la personificación para darle el punto de humanidad a la historia.

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Más info:

  1. Honrubia M. Las micorrizas: una relación planta-hongo que dura más de 400 millones de años- Anales del Jardín Botánico de Madrid. Vol. 66S1: 133-144, 2009 rjb.revistas.csic.es/index.php/rjb/article/download/334/328
  2. Porcel et al. (2012). Salinity stress alleviation using arbuscular mycorrhizal fungi. A review. Agron Sustain. Dev 32:181–200
  3. Redecker et al. (2000) Glomalean Fungi from the Ordovician. Science 289: 1920-1921

miércoles, 11 de febrero de 2015

Fiesta de la primavera, suicidio homeopático y otros "suicidios" transgénicos

Vale que no era la conocida y vergonzosa fiesta de la primavera de Granada, que congrega a casi 20.000 jóvenes convocados por redes sociales, con el único fin de beber alcohol y ver quién la pilla antes y más gorda. Ah no, que es una fiesta para que los jóvenes celebren la entrada de la primavera... No creeríais lo que he visto allí. 

Tradicional Fiesta de la Primavera de Granada donde más de 10.000 jóvenes celebran algo. ¿La primavera?

Y tampoco era una cita para el suicidio homeópatico donde un grupo de personas se reúnen para demostrar que los preparados homeopáticos, lejos de curar, no hacen absolutamente nada, mas que dejarte un cargante sabor pastoso en la boca debido a la sobredosis de azúcar.




Posiblemente se parezca más a esto último, porque a fin de cuentas, lo que querían demostrar era su inocuidad. 

El pasado domingo día 8, cientos de chinos fueron invitados a través de internet a probar el arroz transgénico en restaurantes de 23 ciudades de China en un intento para promover la comida transgénica entre el público. Wu Xingchuan, redactor jefe de la página web de ciencia, scipark.net, (os adelanto que está en chino) y organizador de la actividad lo que pretendía era transmitir el mensaje de seguridad a los que aún dudan del arroz transgénico.





La variedad del arroz probado en los restaurantes era la cepa transgénica Bt 63 desarrollada por investigadores de la Universidad Agraria de Huazhong en Wuhan. El arroz Bt produce la proteína Cry1Ab, encargada de reducir el el daño causado por el ataques de plagas como el taladro asiático de tallo rosa (Sesamia inferens), el taladro de arroz asiático (Chilo suppressalis) o el taladro de tallo amarillo (Tryporyza incertulas), entre otros. "Bt" hace alusión a Bacillus thurigiensis, bacteria productora de esta proteína que actúa como insecticida natural. 


En noviembre del año pasado, salió publicado un estudio llevado a cabo por un equipo de científicos liderado por Huang Song. En él se analizaron los efectos en ratas (Sprague-Dawley) del consumo durante 90 días de harina de arroz Bt comparada con los efectos de la alimentación con harina convencional MH86. Como ellos mismos dicen en su artículo:

"In order to prove the safety, GMOs must be subjected to toxicological tests, including animal feed trails by the applicants, and a risk assessment must be performed by the EFSA. That is, only organisms or products that are evaluated as safe by EFSA can be allowed to enter the market by the European Union Commission"

Que viene a decir en pocas palabras que para demostrar la seguridad de los OMGs se deben someter a pruebas de toxicología y que la EFSA debe realizar un informe de evaluación de riesgos, de manera que solo los organismos o productos que la EFSA considere seguros, se permitirán su entrada en el mercado por la Comisión de la Unión Europea. 

Pues bien. El estudio, en el que se llevaron a cabo controles de tejidos, no encontró diferencias significativas entre los grupos relacionadas con el tipo de alimentación. Los valores relativos a la salud de los animales, el peso corporal y el consumo de alimentos fue equivalente entre los distintos grupos, independientemente de si su dieta estaba basada en arroz Bt o convencional. Se encontraron diferencias mínimas en los parámetros hematológicos y bioquímicos en las muestras de sangre, siempre dentro de los valores normales para el tamaño y género de las ratas. Concluyeron no sólo que el consumo de arroz Bt no implica ningún riesgo adicional al de el arroz convencional, sino que además es tan nutritivo como el no transgénico

El arroz Bt 63, junto con otra cepa, la Huahui 1, recibió el certificado de seguridad en enero para su producción durante otros cuatro años, después de que los certificados iniciales caducaran en noviembre. Este es sólo el primer paso en el proceso de comercialización del arroz transgénico. Se requieren otros tres certificados, entre ellos uno de producción y otro de venta, expedidos por el Comité de Bioseguridad del Ministerio de Agricultura.

Chen Xiwen, subdirector del Grupo Piloto Central de Trabajo Rural, dijo la semana pasada que el hecho de que las dos variedades de arroz transgénico no hayan sido aprobadas para su cultivo comercial muestra la actitud cauta del país hacia los alimentos transgénicos. "Queremos probar la seguridad del arroz durante otros cuatro años. En este sentido, no es la ciencia la que ha fallado en proporcionar un veredicto sobre su seguridad. Los medios de comunicación no lo han reconocido ", dijo. 

Queda claro que una vez más, la seguridad de los transgénicos basada en la ciencia, no es el motivo de su rechazo. El informe de seguridad lo tienen. Cientos de chinos lo han probado y no se ha reportado ningún caso clínico desfavorable desde ese día. Veremos en qué queda la cosa.

El arroz es una de las variedades más importantes en las que los científicos están trabajando ya que es una fuente clave de calorías en las regiones rurales de todo el continente asiático. En países como Bangladesh, Camboya y Vietnam más del 60% de las calorías diarias de sus habitantes provienen del arroz. Además, datos recientes indican que el 8% de los productores de arroz en China, sufren de intoxicación aguda relacionadas con pesticidas. Por lo tanto, los aproximadamente 16 millones de agricultores que sufren enfermedades de intoxicación aguda cada año pueden beneficiarse del uso de la tecnología y la consiguiente reducción de la exposición a plaguicidas. Por otro lado, mejorando sus valores nutricionales (como en el caso del arroz dorado) se podría acabar con muchas enfermedades a causa de la dieta alimentaria. 


Fuentes: 
JiKun Huang et al. (2015) Impact of insect-resistant GM rice on pesticide use and farmers’ health in China. Science China Life Sciences