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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Pesticidas verdes de ARN.

Pesticidas de ARN - Quilo de ciencia Podcast - CienciaEs.com

El empleo de pesticidas en la agricultura constituye, sin duda, un problema medioambiental de gran importancia. No obstante, el empleo de pesticidas e insecticidas es, por el momento, indispensable si pretendemos generar suficiente alimento para la población mundial. Incluso con el empleo de estas sustancias, las pérdidas económicas causadas por plagas u organismos patógenos de las plantas se estiman en unos 100.000 millones de dólares al año. Estas pérdidas son crecientes y podrían llegar a alcanzar hasta más de 500.000 millones de dólares en pérdidas anuales en un futuro no muy lejano.

El control de las plagas que afectan a las plantas cultivables requiere de la fumigación masiva de los campos con sustancias químicas que suponen una amenaza para la salud humana y de otros organismos beneficiosos, como pueden ser los insectos polinizadores. Ante esta situación, se hace necesario el desarrollo de nuevos métodos de control de plagas que se dirijan contra los organismos concretos que deseamos controlar, respeten a otros organismos no dañinos y, al mismo tiempo, supongan un mucho menor riesgo para la salud y el medio ambiente que los pesticidas actuales.

Una estrategia que podría ser empleada para el control de organismos patógenos para las plantas sería la vacunación, tal y como como hacemos nosotros y con los animales domésticos para defendernos de bacterias y virus. Un grave problema para hacer realidad esta idea es que las plantas carecen de un sistema inmune como el de los animales y la vacunación, tal y como la conocemos, no sería eficaz.
Sin embargo, que las plantas carezcan de un sistema inmune similar al nuestro no quiere decir que carezcan de sistema inmune por completo. Si esto fuera así, las plantas no podrían sobrevivir frente al constante ataque de los microrganismos. Es cierto que las plantas, a diferencia de los animales, carecen de células de las defensas que patrullan continuamente el organismo en busca de potenciales patógenos que pretendan invadirlas. No obstante, la investigación en biología molecular ha revelado que las plantas poseen un sistema inmune basado en mecanismos moleculares.

Un sistema molecular muy utilizado por las plantas para defenderse del ataque de algunos microrganismos es el formado por ácido ribonucleico (ARN) de doble hebra. Recordemos que el popular acido desoxirribonucleico (ADN) está formado siempre por dos hebras de “letras” complementarias, mientras que el ARN suele estar formado por una sola hebra de esas “letras”. Sin embargo, las células pueden generar también ARN de doble hebra, el cual no participa en la transmisión y traducción de la información genética contenida en el ADN, como hace el ARN de una hebra, sino que cumple una función reguladora de cómo esta información es utilizada.

Interferencias defensivas

El ARN de doble hebra, cuando es generado, suele desencadenar el silenciamiento de la información genética. Si la secuencia de letras es complementaria a la de un fragmento de ADN o a la de un ARN de hebra simple, el ARN de doble hebra se convierte en el denominado ARN de interferencia o ARNi, el cual interfiere con la transmisión de la información desde el ADN a las proteínas.

En el caso de un intento de invasión de una planta por un virus, las células invadidas por este microrganismo pueden generar ARN de doble hebra que va a interferir con la transmisión de la información desde el genoma del virus a la producción de las proteínas que este necesita para reproducirse en el interior de la célula. Estos ARN de doble hebra constituyen, por tanto, un mecanismo molecular de defensa de las plantas frente al ataque de muchos virus.

El conocimiento anterior sugiere que, si tratamos a las plantas con ARNs de doble hebra producidos de manera artificial, tal vez estas moléculas pudieran ayudar a las plantas a generar con ellos ARNi y a defenderse de algunos virus, los cuales les causan graves enfermedades. En efecto, los estudios realizados hasta la fecha han demostrado que la fumigación de plantas con ARN de doble hebra dirigido contra el ADN de un virus concreto potencia la generación de ARNi, el cual protege a las plantas contra la infección de ese virus, aunque no protege contra otros tipos de virus.

El ARN de doble hebra fumigado que no acaba siendo incorporado por las plantas es, además, rápidamente degradado de forma natural en el medio ambiente y no plantea problemas a otros organismos. Así pues, esta nueva manera de evitar el contagio y la diseminación de plagas concretas parece mucho más amigable para el resto de organismos y el medio ambiente, e incluso tanto o más eficaz que los pesticidas que podemos llamar de “fuerza bruta”, que afectan indiscriminadamente a muchos otros organismos, además del que se pretende combatir.

No obstante, un serio obstáculo para poder llevar a la práctica esta nueva estrategia de control de plagas era que se carecía de un sistema de producción a escala industrial de ARN de doble hebra. Este era producido con cierta facilidad en los laboratorios, pero siempre en pequeñas cantidades, absolutamente insuficientes incluso para tratar un pequeño huerto particular. Investigadores de las universidades de Estrasburgo y de Helsinki, apoyándose en estudios que han realizado durante más de una década, han solucionado ahora este problema y han desarrollado un sistema de producción de ARN de doble hebra capaz de generar grandes cantidades de estas moléculas. Junto con el conocimiento de la secuencia de ADN obtenido de numerosos virus que atacan a las plantas, este nuevo método puede desembocar en el inicio de una nueva era para el tratamiento de las plagas que afectan a las plantas de cultivo, una era que promete ser más respetuosa con el medio ambiente y con los organismos beneficiosos que lo habitan.

Referencia: Annette Niehl et al. (2018). Synthetic biology approach for plant protection using dsRNA. Plant Biotechnology Journal (2018), pp. 1–9. doi: 10.1111/pbi.12904.

Más información en el Blog de Jorge Laborda

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
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Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VIII. Jorge Laborda

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