Seguridad alimentaria

Investigadores de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, han encontrado una manera prometedora de evitar la pA�rdida de millones de toneladas de cultivos por un hongo cada aA�o, ofreciendo el potencial de mejorar drA?sticamente la seguridad alimentaria, especialmente en los paA�ses en desarrollo. El enfoque del equipo utiliza plantas de maA�z transgA�nicas que producen pequeA�as molA�culas de ARN que evitan que los hongos produzcan aflatoxinas, sustancias altamente tA?xicas que pueden hacer que toda una cosecha sea insegura para el consumo humano, incluso en pequeA�as cantidades.

Aunque deberA?n realizarse primero amplios ensayos en el campo antes de que se pueda aplicar de manera generalizada la nueva tA�cnica en entornos agrA�colas en todo el mundo, los resultados del estudio, publicado en ‘Science Advances’, mostraron que las plantas de maA�z transgA�nicas infectadas con el hongo suprimieron los niveles de toxina por debajo de los lA�mites detectables.

Los cultivos de todo el mundo son susceptibles a la infecciA?n por hongos de varias especies de ‘Aspergillus’, un hongo que produce metabolitos secundarios conocidos como aflatoxinas. Se ha implicado a estos compuestos en el retraso del crecimiento de los niA�os, incremento del riesgo de cA?ncer de hA�gado y hacer a las personas mA?s susceptibles a enfermedades como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) y la malaria.

A diferencia de Estados Unidos, donde los cultivos destinados al consumo humano son sometidos a pruebas de aflatoxina e incinerados una vez que los niveles se aproximan a 20 partes por billA?n (equivalente a una gota de agua en un tanque de 22.000 galones), no hay pruebas disponibles en muchas partes del mundo en desarrollo, especialmente en A?frica, donde millones de personas dependen de consumir lo que cosechan.

AllA�, se han medido niveles de toxinas de hasta 100.000 partes por billA?n, dice la lA�der del estudio Monica Schmidt, profesora asistente en la Escuela de Ciencias Vegetales de la UA y miembro del Instituto BIO5 de la UA. «La aflatoxina es una de las toxinas mA?s potentes del planeta –afirma Schmidt–. Por lo general, no matarA? a una persona directamente, pero puede hacerle caer muy enfermo».

Financiada por la FundaciA?n Bill y Melinda Gates, Schmidt y su equipo se dispusieron a estudiar si podrA�a emplearse un mecanismo biolA?gico de origen natural llamado interferencia de ARN como arma contra la toxina de ‘Aspergillus’. Este enfoque, llamado silenciamiento genA�tico inducido por el huA�sped (HIGS, por sus siglas en inglA�s), se basa en trabajos anteriores de otros expertos que descubrieron que durante el proceso infeccioso, la planta huA�sped y el hongo intercambian pequeA�as molA�culas de A?cido nucleico. «Cuando leA� sobre esto en la literatura, pensA�: ‘A?por quA� no podemos hacer un caballo de Troya para apagar esa toxina?’ –relata Schmidt, que ha estado trabajando en este proyecto durante aA�os–. Introdujimos una construcciA?n de ADN modificado en el maA�z que pasa el ARN al hongo cuando infecta la planta de maA�z».

Las plantas modificadas del maA�z llevan un modelo genA�tico para pequeA�as molA�culas del ARN, cada una solamente de cerca de 20 pares de bases de largo, solamente en los granos comestibles, no toda la planta. «El maA�z estA? produciendo constantemente ese ARN durante todo el desarrollo del grano –explica Schmidt–. Cuando los granos entran en contacto con el hongo, el ARN se mueve hacia el hongo».

Una vez dentro de las cA�lulas fA?ngicas, las molA�culas de ARN en forma de horquilla se emparejan con secuencias diana correspondientes del propio ARN del hongo que codifican una enzima necesaria para la producciA?n de toxinas, en un proceso llamado interferencia de ARN. Esto hace que la producciA?n de toxinas se apague, pero no afecta de ninguna otra manera al hongo, que continA?a creciendo y viviendo en el maA�z, aunque de manera inofensiva.

El enfoque de HIGS tiene una ventaja distintiva sobre los esfuerzos existentes por mantener la aflatoxina fuera de la cadena alimentaria humana, ya que impide que el hongo forme la toxina en primer lugar, mientras que la cosecha estA? creciendo en el campo, en lugar de proteger los cultivos sA?lo despuA�s de haberlos cosechado y almacenado.

Entre estos tratamientos estA?n los ventiladores accionados por energA�a solar que expulsan hacia fuera el aire de las instalaciones de almacenaje o sellan cultivos en bolsas de almacenaje enormes que crean las condiciones sin aire, de forma que el hongo no puede crecer. Otros investigadores han intentado cultivar variedades de maA�z que expresan proteA�nas antifA?ngicas, pero como no se conocen muchas proteA�nas antifA?ngicas, estos esfuerzos han tenido un A�xito limitado, segA?n Schmidt.

Otra estrategia, iniciada por el coautor del estudio Peter Cotty, patA?logo de InvestigaciA?n de Plantas en el Departamento de Agricultura de Estados Unidos y la Escuela de Ciencias Vegetales de la UA, ha explorado la pulverizaciA?n de plantas de cultivo con cepas de ‘Aspergillus’ que no producen aflatoxina, impidiendo asA� que sus parientes patA?genos se establezcan en las plantas.

La estrategia HIGS resulta prometedora porque es altamente especA�fica y dirigida a su efecto, explica Schmidt, y podrA�a aplicarse tambiA�n a otros cultivos. En sus experimentos, el equipo infectA? las plantas de maA�z con ‘Aspergillus’ y las dejA? crecer durante un mes. Mientras que las plantas de control no tratadas llegaron a niveles de toxina de entre 1.000 y 10.000 por mil millones, los niveles de toxina eran indetectables en las plantas transgA�nicas.

«El lA�mite de detecciA?n no es cero, pero es lo suficientemente bajo como para que el maA�z sea seguro para comer», afirma Schmidt. El equipo dio un paso mA?s e investigA? la expresiA?n genA�tica global en los granos para ver si las plantas transgA�nicas de maA�z tienen efectos secundarios no deseados, en cuyo trabajo se implicA? el laboratorio del coautor Rod Wing, tambiA�n de la escuela de UA de Ciencias de las Plantas, para comparar millares de transcripciones del ARN entre los granos de control no transgA�nicos y los granos transgA�nicos.

El equipo no encontrA? una sola diferencia significativa en tA�rminos de expresiA?n gA�nica diferencial entre los granos transgA�nicos y no transgA�nicos. Schmidt seA�ala: «Esta planta de maA�z serA�a como cualquier otra. El A?nico rasgo que la distingue es su capacidad para detener la producciA?n de toxinas, no deberA�a tener otros efectos, pero obviamente, se necesitarA?n muchas pruebas antes de que puedan crecer en los campos».

Su equipo eligiA? la revista de acceso abierto ‘Science Advances’ especA�ficamente para dar a conocer sus avances porque el equipo quiere «que cualquiera con una conexiA?n a Internet pueda acceder a los resultados, especialmente en A?frica, donde la aflatoxina es un gran reto para la seguridad alimentaria».