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En el marco del Día Mundial de la Biotecnología, celebrado el 16 de junio, cuatro investigadores del Centro de Investigación en Química Avanzada (CIQA), del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnología (Conahcyt), presentaron cuatro líneas de investigación que se desarrollan en México y en las que ya aplican herramientas biotecnológicas para grandes campos de beneficio social y ecológico.
Los investigadores del Centro Público de Investigación, fundado en 1976 en Saltillo, Coahuila, presentaron sus avances en cuatro grandes campos de acción:
1) Aprovechar y conservar plantas del desierto para generar hules y fibras 2) Para generar grandes volúmenes de metabolitos de interés industrial como aromáticos, pigmentos u otros reactivos, a partir de cultivos celulares de raíces u otros fragmentos de plantas, sin empobrecer su existencia en vida silvestre 3) Para generar biomateriales que ayuden a reparar lesiones de médula espinal, así como fármacos y vacunas, con procesos biotecnológicos y 4) Para probar la producción de plásticos biodegradables, fabricados a partir del azúcar comestible, que es un producto que presenta actualmente un excedente en el mercado.
Los expertos y doctores Ana Margarita Rodríguez, Ileana Vera Reyes, Omar Fabela Sánchez y Héctor Ricardo López González, con largo recorrido académico y sólida experiencia en campo, laboratorio e industria, participaron en un ejercicio de balance y divulgación de la Biotecnología, que busca sensibilizar a las personas no especializadas en ciencia sobre la gran ayuda que puede proporcionar este campo para encarar algunos de los desafíos más importantes que encara la humanidad.
La Biotecnología es un campo de conocimiento relativamente joven, si se le compara con otras áreas de la ciencia que tienen siglos en construcción. La Biotecnología ha crecido con fuerza desde los años 70s y México se ha mantenido activo al incorporar y aportar avances.
La biotecnología puede desempeñar un rol valioso y positivo en la conservación y el desarrollo sostenible del semidesierto mexicano. Un ejemplo que sirve para sostener esta afirmación es el trabajo de la doctora Ana Margarita Rodríguez Hernández, investigadora del Departamento de Biociencias y Agrotecnología de CIQA.
Ella ha trabajado en la ecoregión llamada Desierto de Chihuahua, que no sólo se limita al estado de la República mexicana que lleva ese nombre, sino que se extiende desde Arizona, Nuevo México y Texas, en Estados Unidos; hasta Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, Durango, Zacatecas y San Luis Potosí, en México.
Rodríguez Hernández presentó sus estudios, con marcadores moleculares, para conocer la distribución, diversidad y tamaño de poblaciones de dos plantas que han desarrollado estrategias de adaptación a las condiciones climáticas extremas del desierto y que generan productos de posible aprovechamiento industrial: el guayule (Parthenium argentatum) que produce un hule natural, y la lechuguilla (Agave lechuguilla), que producen una fibra que puede ser combinada con aditivos naturales, como el orégano, para producir materiales de embalaje biodegradables y antimicrobianos.
“Estos trabajos son ejemplo de que la biotecnología es una rama amplia y multidisciplinaria que permite a los seres humanos enfrentar los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo, como el de la conservación. En el caso del guayule y la lechuguilla, nuestras investigaciones abren la posibilidad de usar estas plantas de manera sustentable sin perturbar al ecosistema”, indicó la doctora Ana Margarita.
En el interior de cada ser vivo ocurren procesos para absorber nutrientes y desechar materia que fue transformada pero que esa especie en particular no puede aprovechar. A nivel molecular, esas sustancias se llaman metabolitos y la humanidad ha aprendido a utilizar metabolitos generados por bacterias y plantas.
La doctora Ileana Vera Reyes, quien es Investigadora por México, en el Departamento de Biociencias y Agrobiotecnología de CIQA, hizo una exposición sobre cómo la biotecnología puede servir para comprender la cascada de señales y procesos que ocurren dentro de una planta para elaborar un metabolito; para después imitar esos procesos en laboratorio pero sin necesidad de usar grandes cantidades de plantas; lo cual podría devastar áreas naturales.
La exposición de la doctora Vera Reyes explicó cómo se pueden cultivar en laboratorio algunos tejidos de planta, por ejemplo multiplicar sólo los tejidos de una raíz, y después hacer que esas células produzcan metabolitos secundarios mediante biorreactores.
Esos procesos, que son el foco de estudio y experimentación de Ileana Vera, pueden servir para producir compuestos tan diferentes como medicamentos antibióticos, antitumorales, hormonas como la insulina o moléculas aromáticas o colorantes, entre muchos otros.
“De este modo, la biotecnología permite trasladar a la industria el conocimiento de procesos que ocurren en la naturaleza, sin usar toda la planta y con el menor impacto ambiental”, dijo la investigadora de CIQA.
La primera empresa que ofreció productos generados con biotecnología nació en 1976. Fue Genetech. Su aportación revolucionaria fue modificar genéticamente a microorganismos para que, como parte de sus procesos metabólicos, liberaran insulina. Esa hormona, que ha salvado la vida de millones de personas con diabetes, antes tenía que se extraída de páncreas de cerdos y luego purificada para ser inyectada a seres humanos. Con la biotecnología el proceso se hizo mucho más seguro y rápido.
Esta explicación fue presentada por el doctor Omar Felipe Fabela Sánchez, Investigador por México, del Departamento de Química Macromolecular y Nanomateriales, del CIQA, quien trabaja en el uso de biotecnología para desarrollar biomateriales que puedan ayudar a tratar a personas con lesión en la médula espinal; que es fundamental para la motricidad humana.
“En la actualidad, está enfocado en atención a la salud el 51 por ciento de todos los recursos que se invierten en proyectos de biotecnología, a nivel mundial. No sólo se usa para generar nuevas vacunas, como vimos durante la pandemia de COVID19, sino antibióticos, métodos de diagnóstico portátiles, biomateriales e ingeniería de tejidos. En 10 o 15 años también se espera que sea más común y menos costoso el trabajo con terapias génicas”, indicó el doctor Fabela Sánchez.
Otro campo en el que la biotecnología podrá aportar soluciones transformadoras a la humanidad es en la producción de materiales plásticos, pues actualmente se realizan principalmente con derivados del petróleo que no son biodegradables, pero en un futuro próximo podrían ser sustituidos por plásticos biodegradables fabricados con materiales que surjan de la transformación del azúcar comestible.
Lo anterior fue expuesto por el doctor Héctor Ricardo López González, investigador experto en Procesos de Polimerización, de CIQA.
El profesor López González explicó que hace 25 años se empezaron a generar fibras de plástico biodegradable procedentes del maíz y de las fibras de desecho agrícola. Esas materias primas vegetales generan residuos lignocelulósicos, que después eran fragmentados químicamente para producir azúcares y esos azúcares eran la materia prima para procesos biotecnológicos que generaran plásticos.
“Ahora, estamos trabajando directamente con el azúcar como una plataforma biotecnológica que nos permitiría iniciar directamente muchos de esos procesos biotecnológicos y dar un uso nuevo al azúcar, que ha sido señalada como causa de muchos problemas de salud, pero que también enfrenta problemas por exceso de oferta en el mercado y la llegada de otros endulzantes”, detalló el doctor Héctor Ricardo López.
En el año 2003, se afirmaba que la biotecnología se podía agrupar y describir con tres colores: roja, enfocada a temas de salud; verde, especializada en atender problemas ambientales, y blanca, para generar nuevos productos industriales. Así fue descrito ese año por la microbiólogoa Rita Colwell, quien era Presidenta de la Fundación Nacional para la Ciencia, de Estados Unidos.
Para el año 2023, la Biotecnología ya usa 10 colores para describir su especialidad: 1) Roja: medicina; 2) Marrón: ciencias de la Tierra; 3) Gris: atención a contaminación; 4) Verde: agrícola; 5) Blanca: industria; 6) Azul: investigación marina; 7) Dorada: bioinformática y nanotecnología; 8) Amarilla: nutricional, 9) Violeta: bioseguridad y bioética, y 10) Negra: bioterrorismo y bioarmamento.
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