A nivel mundial, las plagas destruyen aproximadamente 30 por ciento de los sembradíos y, para controlarlas, los agricultores emplean todo tipo químicos; sin embargo, éstos resultan nocivos para el ambiente y el ser humano, además de que provocan que los insectos evolucionen y se hagan cada vez más resistentes.
Por esta razón, generar un insecticida ecológico que ataque sólo a la fauna nociva, respete la benéfica (como las abejas) y sea inocuo para peces, aves, reptiles y mamíferos (incluido el hombre), ha sido el objetivo de muchos equipos científicos. El grupo liderado por la doctora Alejandra Bravo de la Parra, del Departamento de Microbiología Celular del Instituto de Biotecnología de la UNAM, ha trabajado en el estudio de proteinas insecticidas con estas características.
Ante la inminente crisis alimentaria, es necesario controlar las poblaciones de insectos plaga. El principal problema es que estos desarrollen resistencia al tratamiento insecticida. Por ello, Bravo y su grupo generaron nuevas toxinas que ahora matan tambien a los insectos que han desarrollado resistencia.
Dicho logro es particularmente relevante, y este fue uno de los aspectos considerados por el jurado del Premio L’Oréal-UNESCO para Mujeres en la Ciencia a la hora de conceder esta distinción a la doctora, quien se une así al selecto grupo de 57 investigadoras galardonadas por la empresa especializada en cosméticos y el organismo de la ONU.
El desarrollo de la profesora universitaria es tan importante, que su hallazgo fue publicado en la revista científica más prestigiosa del mundo, Science. De esta manera, Bravo no sólo pone a México a la cabeza en lo que a insecticidas biológicos se refiere, sino que su hallazgo ya fue patentado por la UNAM y actualmente son varias las compañías que desean obtener una licencia para su fabricación.
“Este interés no es gratuito, responde a que ya se sabe que los insectos evolucionarán a tal grado, que dentro de poco los insectos resistentes a toxinas de Bacillus thuringiensis serán un problema y este bioinsecticida ya no servirá para controlar las plagas. Afortunadamente, a partir del trabajo que realizamos en la Universidad Nacional, junto con el doctor Mario Soberón, sabemos que estamos listos para encarar ese escenario”, comentó la también participante del Programa de Biotecnología para América Latina y el Caribe, de la Universidad de las Naciones Unidas (UNU-Biolac).
“Que 20 años no es nada”
En 1981, el profesor de la escuela de Ciencias Biológicas de la Universidad de Manchester, Roger J. Wood, escribió: “Probablemente nunca más se pueda alcanzar un control químico de los insectos similar al logrado entre 1945 y 1965”, en especial por la rápida resistencia que estos seres desarrollan ante cualquier sustancia que les resulte nociva.
La magnitud de este problema se ha incrementado a tal grado, que en 1989, el doctor James Mallet, en ese entonces profesor del Departamento de Entomología de la Universidad Estatal de Mississipi, lanzó (a través de un artículo publicado en la revista Trends in Ecology and Evolution) una pregunta que cimbró a la comunidad científica: “¿Los insectos han ganado la batalla contra los insecticidas?”.
Por esta razón, Alejandra Bravo se interesó en trabajar con toxinas insecticida capaces de matar diversos insectos de manera selectiva, que pudieran ser ingeridas por el hombre sin menoscabo de su salud y que fuesen amigables con el ambiente al ser biodegradables. Por ello, su trabajo se ha enfocado a entender cómo funcionan estas toxinas.
Sin embargo, por más novedoso que este descubrimiento pueda parecer, en realidad es resultado de los trabajos que la académica inició hace 20 años. Justo cuando el profesor Mallet auguraba que la guerra contra los insectos estaba perdida, Bravo daba los primeros pasos para demostrar que esto no era cierto.
Desde principios del siglo pasado ya se comenzaba a hablar de bacterias capaces de matar insectos (en particular la conocida como Bacillus thuringiensis, o Bt) e incluso se realizaban experimentos al respecto, pero sólo superficialmente, porque a ningún científico se le había ocurrido indagar sobre los mecanismos que lo hacen posible.
“Nadie se había preocupado por entender, a nivel molecular, cómo se producía el fenómeno. Los investigadores habían observado que el intestino de los insectos reventaba, pero fuera de esto, no sabían nada, así que mis primeras preguntas fueron cómo es que estas bacterias matan, por qué, por qué sólo a estos animales y por qué no son tóxicas para humanos”.
Quienes conocen a Bravo la describen como una mujer “sumamente curiosa”, y precisamente esta cualidad fue la que la llevó a profundizar en las propiedades del Bt y dar una explicación satisfactoria de cómo era que este microorganismo acababa con ciertos bichos. “Fue en México donde se realizaron, por primera vez, estos estudios y, desde entonces, la UNAM se volvió precursora y líder de todo lo que se ha realizado posteriormente en este campo”, aseveró.
Tiene “poca química” con los insectos
“Dedicarse a la ciencia es una actividad obsesiva, porque intentar explicarse algo consume toda nuestra atención”, comentó Bravo, quien recordó aquella época en la que, sin literatura previa o trabajos similares para retroalimentarse, se aventuró a descifrar cómo es que la bacteria Bacillus thuringensis aniquila insectos.
“Esa es una de las maravillas de nuestra actividad, saber que estamos en las fronteras del conocimiento para, desde ahí, comenzar a construir algo nuevo”, agregó la profesora.
Después de una larga serie de estudios, Bravo encontró que el Bt produce una serie de toxinas que, para matar, deben ingresar al tracto digestivo del insecto para después solubilizarse en un pH altamente alcalino (como el que hay en el interior de los lepidópteros, pero no en mamíferos, aves, peces y reptiles).
Una vez en el organismo, una pequeña parte de estas toxinas se desprende y libera una sección que tiene el nombre de fracción tóxica.
“Posteriormente, esta fracción se une con los receptores del insecto, es decir, con proteínas que están en su intestino. Lo que encontramos es que cuando la toxina se une al primer receptor, se desprende un pedacito llamado hélice-alfa 1, y así quedan expuestos componentes que son altamente hidrofóbicos, lo que favorece que se junten varias toxinas para formar un oligómero”, explicó la profesora.
El proceso final se da cuando este complejo de proteínas se une con el segundo receptor. Es ahí cuando el oligómero se pega a la membrana de las células del intestino del animal y perfora las células. A través de estos boquetes comienzan a fluir iones y agua, provocando que el intestino reviente.
Sin embargo, la acelerada evolución de las plagas sigue siendo una preocupación constante, incluso entre quienes se dedican a la biotecnología, porque como escribió el profesor Mallet en su artículo de 1989: “Se ha documentado resistencia al insecticida biológico Bacillus thuringiensis, e incluso a insecticidas diseñados para cosechas específicas”.
Al igual que el entomólogo James Mallet, uno de los problemas que detectó Bravo es que muchos insectos eran inmunes a las toxinas Bt, porque carecían del receptor que provoca que el fragmento de la toxina que libera la fracción tóxica se desprenda, anulando así su poder letal.
“Fue entonces cuando se me ocurrió, ¿y si cortamos ese segmento de la toxina desde un principio? En realidad, la idea es simple, pero concebirla fue complejo, sobre todo porque recorrimos un camino que nadie más había andado”, comentó Bravo.
“Una vez que recortamos ese pedazo proteínico, lo que siguió fue administrar la toxina a insectos resistentes al Bt. Así comprobamos nuestras sospechas, habíamos creado oligómeros que perforan el intestino de los insectos y encontrado la clave para crear un nuevo insecticida”.
Ingeniería genética al servicio de la ecología
Una de las grandes ventajas de este hallazgo es que es específico, porque las toxinas que matan a una variedad de insectos son inocuas para las demás.
“Esto nos permite desarrollar insecticidas que ataquen a las mariposas Spodoptera frugiperda (la plaga más importante del maíz en México), pero que no hagan absolutamente nada a la mariposa monarca, por ejemplo”.
La profesora universitaria mencionó que estas toxinas se pueden expresar en plantas genéticamente modificadas, aunque también pueden ser administradas a los insectos vía aerosol o incluso en perlas que flotan en el agua.
Esta última presentación está pensada para acabar con las larvas de mosquito que habitan en depósitos líquidos, lo que representaría una gran ayuda para controlar a estos animales transmisores del dengue y otras enfermedades.
“Todo esto, que suena complicado, en realidad es muy sencillo gracias a la tecnología actual. Por ejemplo, para generar una toxina truncada lo que hicimos fue eliminar la región que codifica para la hélice alfa-1 de nuestra toxina, produciendo un ácido desoxirribonucleico más corto. Sin esta región, lo metemos en un plásmido que luego colocamos en la bacteria para que ésta exprese lo que queremos. Son técnicas tan sencillas que cualquier estudiante de licenciatura (en Biología) fácilmente las comprende”.
Orgullosamente universitaria
Para Alejandra Bravo, recibir el Premio L’Oréal-UNESCO es un buen pretexto para hacer un alto y reflexionar sobre su trayectoria. “Todo lo que he alcanzado no lo he hecho yo sola, gran parte depende de los profesores que me dieron el conocimiento, y de todos los alumnos y la gente que trabaja conmigo”.
El galardón busca ser un reconocimiento a la larga lista de aportaciones de las mujeres a la ciencia; sin embargo, además de dar a conocer este mensaje, Bravo quiere transmitir uno más, el de la importancia de la UNAM a nivel mundial.
Por ello, cuando el 4 de marzo de 2010 reciba su premio, junto con las otras cuatro galardonadas (una por cada región geográfica), al agradecer pondrá en primer lugar a la Universidad, “porque es una institución muy sólida que me dio la mejor carrera, me brindó las mejores instalaciones para hacer investigacion de frontera y me apoyó para emprender una trayectoria que sólo podría haber desarrollado aquí”.
Mientras aguarda ese día, Bravo confía en que en la Universidad se generarán descubrimientos igual de importantes que el suyo, y en el corto plazo.
“Cuando yo era estudiante, clonar un gen era una labor de toda una vida, hoy clonamos uno a diario, es impresionante cómo avanza la ciencia, ahora esperemos a ver qué es lo que nos depara el futuro”.
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