Susana Castillo Lagos

Estudiantes de la Facultad de Biología ganaron primero y segundo lugar en ExpoCiencias Nacional 2010

Sus investigaciones buscan cultivos más sustentables y producir, a bajo costo, un tipo de azúcar que puede ser consumida por diabéticos

Lograr, a gran escala, cultivos sustentables en los que no se necesiten abonos ni fertilizantes químicos; producir, a bajo costo, un tipo de azúcar que pueda ser consumida por diabéticos y que, además, prevenga la caries. Aunque en México ambos escenarios parecen ser mera ficción, las investigaciones de un par de universitarios están aportando datos significativos que podrían hacerlos realidad.

Del 21 al 23 de septiembre de 2010, Flor Inés Arias Sánchez y Neftaly de Jesús Cruz Mireles, estudiantes de la Facultad de Biología de la Universidad Veracruzana (UV), presentaron sus respectivos proyectos en la fase regional ExpoCiencias Veracruz-Tabasco 2010, realizada en el Museo Interactivo de Xalapa (MIX). Neftaly obtuvo el primer lugar en el Área de Biología y Flor el segundo.

Dicho logro les valió el pase directo al evento ExpoCiencias Nacional, realizado del 6 al 9 de diciembre de 2010 en el Centro de Convenciones de Tlaxcala.

“Fueron más de 300 proyectos de distintas áreas, tanto de ciencia como de tecnología. Flor y yo, que estamos en el Área de Biología con distintos proyectos derivados de nuestras tesis de licenciatura, participamos con jóvenes del Distrito Federal, Zacatecas, Puebla y Veracruz, entre otros”, dijo Neftaly.

El proyecto de Flor Inés ganó el segundo lugar a nivel nacional y será expuesto en julio de 2011 en Bratislava, Eslovaquia.

“Fue seleccionado para representar a México y a la UV en la ExpoCiencias Internacional 2011, en la cual participan jóvenes con intereses científicos y tecnológicos de todos los países del mundo”, relató la universitaria.

Neftaly de Jesús Cruz obtuvo el primer lugar y representará a México en el Encuentro Internacional de Semilleros de la Investigación, el cual tendrá lugar en octubre de este año, en Colombia.

El evento es organizado por el Movimiento Internacional para el Recreo Científico y Tecnológico (MILSET, Mouvement International pour le Loisir Scientifique et Technique), organización no gubernamental interesada en el desarrollo de la cultura científica entre los jóvenes.

El potencial de las leguminosas
A Neftaly le interesa extrapolar a otras plantas un proceso que las leguminosas realizan de manera natural, con la finalidad de lograr cultivos en los que no se necesiten agroquímicos.

La investigación, titulada “La participación de PI3P en la simbiosis entre Phaseolus vulgaris y Rhizobium”, se enfoca a estudiar cómo el producto de una enzima (PI3P) interfiere en la asociación entre bacterias que se encuentran en el suelo (pertenecientes al género Rhizobium) y las raíces de las plantas de frijol (Phaseolus vulgaris).

“Lo que planteo con este proyecto es tratar de entender los procesos celulares y moleculares bajo los cuales se lleva a cabo esa simbiosis”, expresó.

Es a través de dicha interacción que las plantas de frijol no necesitan abonos ni fertilizantes químicos; al asociarse con el Rhizobium obtienen el nitrógeno que estas bacterias fijan y lo emplean para llevar a cabo sus procesos vitales, como el crecimiento o la producción de semillas y frutos.

“Quiero entender el proceso de simbiosis para, a mediano o largo plazo, extrapolarlo a otras plantas de importancia económica que de manera natural no lo hacen.”

Cruz Mireles comentó que los productores que optan por una agricultura sustentable utilizan leguminosas para aumentar el potencial de sus tierras y cosechas: “Las intercalan (sembrándolas) con otros cultivos para que el suelo no pierda nutrientes”.

Explicó que el fosfatidilinositol-3 fosfato (PI3P) es el producto de una enzima que, según lo observado en el estudio, es sumamente importante para que se logre la mencionada simbiosis: “El PI3P es un segundo mensajero, conocido así en vías de señalización celular. Si no existe, la simbiosis no se puede llevar a cabo”. Hay muchos otros elementos involucrados, pero apenas están en proceso de dilucidar su función.

“Si se quiere extrapolar el proceso seguramente vamos a necesitar al PI3P, pero lo que busco es entender todos los procesos celulares y moleculares que llevan a cabo la simbiosis; para entender qué otras moléculas juegan un papel importante se requieren otros estudios.”

Esta investigación no pierde de vista las alteraciones ecológicas provocadas por el hombre en materia agropecuaria y por ello, si el universitario continuara con el proyecto, los resultados contribuirían a disminuir la contaminación de los suelos y los costos de producción.

No sería necesario invertir en agroquímicos, los cultivos serían más orgánicos y, principalmente, la tierra no se contaminaría. Además, el proyecto toma en cuenta el crecimiento demográfico calculado para futuras décadas.

“Se estima que para 2050 habrá una población de nueve mil millones de personas y será necesario satisfacer su demanda de alimentación. Por ello se busca la forma de desarrollar tecnologías sustentables en la producción de alimentos.”

Neftaly comenzó a trabajar en esta investigación hace más de dos años, cuando cursaba el tercer año de su carrera. Su interés por estudiar a las plantas lo llevó a conseguir una beca para realizar una estancia en el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en el laboratorio del investigador Federico Sánchez, experiencia que sentó las bases de lo que sería su tesis de licenciatura.

“Este mismo proyecto lo llevé al Congreso Nacional de Genética, en octubre de 2010, donde obtuvo el primer lugar a mejor proyecto del nivel licenciatura.”

Por el momento el estudiante se retiró de los laboratorios y experimentos para darle difusión a su investigación, con la finalidad de buscar apoyos que le permitan continuarla y concluirla.

“Hasta el momento el proyecto ha sido bien recibido, con buenos comentarios. Lo que me han recomendado es que siga adelante, que lo desarrolle como investigación de maestría para cumplir con el objetivo de tener toda la información necesaria para poder, idealmente, llevar esta propiedad (que caracteriza a las leguminosas) a otras plantas”, concluyó.

Al ser una fuente primordial económica de proteína vegetal, el frijol ha sido históricamente uno de los cultivos más importantes a nivel mundial.

En un contexto más cercano, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), en su publicación Panorama de la Seguridad Alimentaria en América Latina y el Caribe 2010, reporta que “los países de Centroamérica y el Caribe enfrentan enormes desafíos en producción de alimentos, particularmente en granos básicos (maíz, frijol, arroz y sorgo) que son la fuente principal de alimentación de su población”.

En México, según cifras de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa), en 2008 el consumo pér capita de frijol era de 12 kilos por persona. Sirvan estos datos para tener una idea más clara de la relevancia que tiene el trabajo de este universitario.

Azúcar para diabéticos
“Identificación de levaduras con potencial biotecnológico alto por medio de técnicas moleculares” es el nombre del proyecto que engloba los intereses de investigación de Flor Inés Arias Sánchez.

Ella trabajó con una levadura que fue aislada por especialistas del Instituto Tecnológico de Veracruz (ITV), obtenida en el ingenio El Carmen, de Veracruz.

Lo interesante de la levadura es que además de producir etanol en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno), en condiciones aeróbicas (utilizando oxígeno) tiene la capacidad de producir xilitol, un tipo de azúcar que por su estructura molecular puede ser consumida libremente por personas que padecen diabetes, sin causarle ningún daño. Además, ayuda a prevenir la caries.

“Actualmente la producción de xilitol es muy costosa porque se obtiene por síntesis química. Lo que pretendemos es obtenerla por síntesis biotecnológica haciendo uso de un microorganismo”. Para ello, especificó “en vez de utilizar sustratos sintéticos se ocupa un sustrato natural utilizando un ser vivo y éste genera el producto deseado”. En este caso, el xilitol se produciría a partir del contacto entre la levadura y el bagazo de caña.

“En Veracruz hay 22 ingenios azucareros, donde diariamente se producen toneladas y toneladas de bagazo; éste es considerado un residuo industrial pues no se ocupa.”

Sin embargo, el así llamado desecho está compuesto por muchas fibras, entre las cuales se encuentra la lignocelulosa: “Si se la das como ‘comida’ a la levadura, la levadura transforma el bagazo en xilitol”. De esta forma, destacó Flor, algo que es considerado basura se convertiría en un producto con altísimo valor agregado.

“Sabemos que de manera natural la levadura produce xilitol, creemos que si manipulamos los genes que se encargan de este proceso, los rendimientos aumentarán considerablemente. Sin embargo, para poder manipular seres vivos a nivel genético es muy importante identificarlos plenamente a nivel de especie.”

Relató que el trabajo con el microorganismo fue complicado porque tenía características particulares de dos grupos diferentes de levaduras: “Lo que hice fue aplicar técnicas moleculares para identificarlas, comparando las secuencias de algunos de sus genes con los genes equivalentes en todas las especies de levaduras”.

En su tesis, Flor explica que en las comunidades microbianas la diferenciación e identificación taxonómica a nivel de especie es un reto teórico y técnico. Señala que en el caso de las levaduras es notable ya que a pesar de su gran importancia médica y su notable potencial biotecnológico, sólo se ha descrito un pequeño porcentaje de todas las especies que existen.

Teniendo en cuenta todos los factores que amenazan a la biodiversidad mundial, continúa, es probable que en poco tiempo muchas de esas especies se extingan sin haber sido descritas. Por ello, afirma, las técnicas moleculares son una opción para resolver dicha problemática.

El objetivo de su trabajo fue identificar, a nivel de especie, un aislado autóctono (natural) de levadura, denominado IEC5-ITV, obtenido por investigadores del ITV, con quienes mantiene una estrecha relación su directora de tesis, Beatriz Palmeros Sánchez, académica e investigadora de la UV.

Flor refiere que antes de que ella identificara la cepa a nivel molecular hubo un par de experimentos basados en pruebas bioquímicas y morfológicas que, aunque aportaron información importante, no lograron identificar a la cepa a nivel de especie.

Gracias a sus investigaciones, concluyó que “el aislado de levadura IEC5-ITV pertenece a la especia Candida tropicalis” y que “la utilización de técnicas moleculares con fines taxonómicos, además de rápidas y eficientes, tienen un poder de resolución elevado, ya que permiten establecer relaciones filogenéticas hasta el nivel subespecie”.

Ahora que la especie está identificada se podrían empezar los experimentos para aumentar –vía manipulación genética– el rendimiento de la levadura en la producción de xilitol.

Respecto de las observaciones que los jurados de ExpoCiencias le hicieron sobre su proyecto, la universitaria comentó: “Lo consideraron oportuno; me dijeron que para el caso de Veracruz era bueno que hubiera investigación vinculada a problemáticas sociales”. No hay que olvidar que la entidad ocupa, desde hace varios años, los primeros lugares en obesidad y diabetes a nivel nacional.

Cabe señalar que para Veracruz, en la zafra 2008-2009, la Unión Nacional de Cañeros reportó una producción de cuatro millones 677 mil 276 toneladas de bagazo.

Para tener una idea más clara del potencial que esto representa, actualmente se obtienen 0.6 gramos de xilitol por gramo de sustrato. Lo ideal, expuso Flor, sería llegar a 0.9 o a un gramo, pero apenas se están realizando los experimentos al respecto.

Invertir en investigación
Trabajar con ingeniería genética y biología molecular es caro pues se requieren técnicas vanguardistas. No obstante, “además de un buen recurso económico debes contar con el equipo adecuado”, expresó Neftaly a propósito de cuánto cuesta –en términos materiales– emprender proyectos de investigación como los que él y Flor desarrollaron.Con base en su experiencia, comentó que los universitarios deben aprovechar al máximo los recursos con los que cuenta la institución: “Tal vez no hay todos los laboratorios y equipos requeridos, pero la UV tiene convenio con otras instituciones de educación superior donde pueden llevarlos a cabo”.

Él, por ejemplo, consiguió una beca para realizar parte de sus experimentos en el Laboratorio de Biotecnología de la UNAM.

Flor respaldó la postura de su compañero: “Creo que en todos los laboratorios siempre hacen falta muchísimos recursos. No hay grupo de investigación que no se queje por falta de financiamiento”.

En su caso, toda la investigación la hizo dentro de las instalaciones de la Facultad de Biología, en el Laboratorio de Toxicología.

“Si en los institutos puede haber recursos limitados, en la Facultad lo son aún más. Aunque eso hace que algunos procedimientos sean más lentos, porque tienes que ocupar técnicas más tardadas habiendo otras más sofisticadas, pero eso no es una limitante para hacer trabajos de muy buena calidad y eso es lo que vale la pena”, opinó.

Tanto ella como Neftaly coincidieron en que la formación que recibieron en la UV es de buena calidad: “No nos sentimos limitados por los recursos y creemos, sin afán de ser arrogantes sino con base en los resultados obtenidos, que los proyectos que hemos realizado son buenos, porque a los eventos en los que estuvimos también acudieron estudiantes de universidades que son consideradas las más importantes del país y lo que nosotros hicimos destacó”.

Asimismo, aseguraron que la Universidad ofrece muchas oportunidades de desarrollo: “Hay varios trámites con los que tienes que lidiar siempre, pero lo importante es que consigues el apoyo”.

Flor platicó que en 2009, durante un intercambio que hizo en la UNAM, se percató que en dicha institución no cuentan con un sistema de becas como el de la UV, de que su movilidad nacional no es tan alta y la internacional es casi nula.

“Les sorprende muchísimo que en la UV, teniendo un buen promedio, puedes conseguir intercambios incluso fuera del país. Este tipo de experiencias son importantes pues uno valora su universidad solamente cuando conoces otras. Finalmente te das cuenta de que la educación recae en ti, no en la institución”, aseguró.

Para los universitarios es necesaria una mayor inversión en ciencia: “El país debería aumentar el porcentaje del Producto Interno Bruto (PIB) que destina a la investigación.

En México, la Ley de Ciencia y Tecnología recomienda destinar mínimo el uno por ciento del PIB a actividades de investigación científica y desarrollo tecnológico.

Contrario a dicho señalamiento, el presupuesto para 2011 para apoyar la ciencia, la tecnología y la innovación en el país asciende a 47 mil 781 millones de pesos, lo que equivale al 0.4 por ciento del PIB.

Flor Arias Sánchez y Neftaly Cruz Mireles, de la Facultad de Biología de la UV