Por Jesús Saínz
El arroz (palabra de origen árabe: Ar-ruzz) es la semilla de la planta Oryza sativa. Se trata de un cereal utilizado como alimento básico en muchas culturas culinarias (sobre todo en la asiática, así como en algunas de América Latina). Es nada menos que el segundo cereal más producido en el mundo, tras el maíz.
Por Jesús Sáinz Maza
Científico
La del arroz es una planta básica para la mitad de la población mundial, pero tiene el riesgo de que puede llegar a acumular altos niveles de arsénico en sus semillas.
El arroz acumula arsénico, tanto por las condiciones de crecimiento como por su propia biología. El cultivo a menudo se da en campos de arroz inundados, donde el arsénico se convierte en arsenito, un compuesto que tiene un gran parecido químico al ácido silícico. Las plantas de arroz captan el ácido silícico a través de sus raíces. El silicio hace que las plantas de arroz sean rígidas, lo que les permite permanecer en posición vertical en condiciones de alta humedad y además les permite protegerse de las plagas. El arsénico también se encuentra como arseniato, que imita al fosfato, un nutriente para la planta. Así, al mismo tiempo que el arroz consigue su dosis de silicio y fosfato, está adquiriendo accidentalmente arsénico en las dos formas mencionadas.
La toxicidad por arsénico es particularmente problemática en zonas del sudeste de Asia, donde la gente bebe agua contaminada con arsénico y come arroz como alimento básico de su dieta. En algunos lugares se riega y cocina el arroz con la misma agua rica en arsénico que se bebe. Aunque el riesgo mayor de toxicidad está relacionado con la concentración que hay en el arroz y la cantidad de arroz que comen. Un estudio reciente en Bengala (India) mostró que concentraciones altas de arsénico en el arroz se asociaban a una elevada toxicidad en los seres humanos. Una investigación financiada por el gobierno federal de EE.UU. reportó que hay una conexión entre el consumo de arroz y elevados niveles de arsénico en la orina. Esto sugiere que muchas personas en Estados Unidos pueden estar expuestas a niveles de arsénico potencialmente dañinos vía el consumo de arroz. Aunque normalmente el consumo de arroz no crea problemas. Es más, las poblaciones que consumen cantidades de arroz elevadas tienen tasas de enfermedades inferiores y dietas más saludables. Pero cuando se consume arroz contaminado por un periodo largo de tiempo, el arsénico puede provocar lesiones de la piel y cáncer. Además, la toxicidad por arsénico tiene el problema económico adicional de que disminuye significativamente el crecimiento de la planta.
Debido a dichos problemas, se ha investigado cómo se acumula en el arroz y se ha descubierto que la planta tiene mecanismos para disminuir la acumulación de arsénico. Investigadores con sede en Corea y Japón han demostrado que una proteína del arroz llamada OsABCC1, una proteína transportadora de elementos, previene que el arsénico dañe los tejidos vegetales secuestrándolo en vacuolas que se utilizan para su aislamiento. El arsénico potencialmente perjudicial se captura en estos contenedores de residuos celulares en lugar de almacenarse en los granos de arroz.
Se ha demostrado que los niveles de la proteína OsABCC1 están correlacionados inversamente con los niveles de acumulación de arsénico, a más proteína menos arsénico en el arroz. Los investigadores buscan ahora plantas de arroz que expresen niveles muy altos de la proteína protectora, y, si es necesario, se plantean alterar genéticamente la planta para que produzca más proteína OsABCC1.
Para atajar los problemas de toxicidad y productividad del arroz, la solución más conveniente es ya sea encontrar en la naturaleza o crear mediante ingeniería genética una planta de arroz que almacene el arsénico en las vacuolas. En caso de que haya suerte, puede darse el caso de que en alguno de los muchos cultivares de arroz que hay en el mundo, una planta con más de 40.000 variedades, se halle uno que elimine efectivamente el arsénico.
Para localizar este cultivar, que probablemente existe, se analizarán los niveles de expresión del OsABCC1 en cultivares de arroz. Si se encuentra un cultivar que exprese altos niveles de OsABCC1 y secuestre con eficiencia el arsénico, quizás se pueda hibridar con las variedades de arroz más utilizadas e interesantes comercialmente. La tarea sería entonces el generar un híbrido con tuviera los rasgos deseados, incluyendo la eliminación del arsénico. Adicionalmente, se siguen buscando otros genes que contribuyan a la eliminación del arsénico en el arroz.
En caso de no encontrar cultivares adecuados, se están explorando métodos de ingeniería genética para hacer que los sistemas de transporte de la planta sean más eficaces eliminando elementos tóxicos. Por último, se están investigando otras plantas, por ejemplo los helechos, para caracterizar su capacidad de reducir los elementos tóxicos en los suelos, un proceso llamado fito-extracción. La planta conocida como helecho escalera es muy eficaz eliminando elementos tóxicos y se está estudiando su uso para limpiar suelos contaminados. Por supuesto, los helechos utilizados para descontaminar tendrían que ser incinerados o llevados a un sitio para residuos tóxicos.
RECUPERANDO MATERIALES
Por Jesús Sáinz Maza
Organismos sintéticos
(Publicado en 2008)
Craig Venter es un científico fuera de lo común. Dejó el Instituto Nacional de la Salud de los EEUU, descontento con su política académica, para crear un instituto privado y, posteriormente, una empresa que fue la primera en secuenciar el genoma humano. Secuenció su propio genoma que ha sido el primero, no anónimo, hecho público. Ahora, mediante una Fundación y un Instituto sin ánimo de lucro creados por él y que llevan su nombre, acaba de lograr el primer genoma sintético y la metodología para crear genomas artificiales. Además, tiene sentido del humor. Una científica, gran amiga mía, María Antonia Martín-Gallardo o “Toñi” para los amigos, trabajó con él en la época pionera. Solía burlarse de Venter diciéndole que era muy fácil encontrar el gen de la inteligencia, para ello solo había que localizar cuál le faltaba a él. Por lo que me contó, le hacía gracia su descaro.
La prensa de todo el mundo se ha hecho eco de su nuevo gran hallazgo. La creación de un genoma sintético abre las puertas a la creación de organismos artificiales. El paso siguiente sería reemplazar el genoma de una bacteria por un genoma sintético. Este paso es crucial, y parece ser que bastante difícil aunque no imposible; El verano pasado lo lograron aunque utilizando un genoma no sintético. Hay científicos que creen que lo podrían conseguir en los próximos seis meses. Otros científicos estiman que para el año 2014 se habrá creado un genoma humano sintético. La utilidad de lograr organismos artificiales, bacterias de diseño, sería enorme. Inicialmente se crearía una bacteria que fuera capaz de metabolizar residuos de petróleo para limpiar la contaminación. Otras aplicaciones posibles serían el crear bacterias para eliminar CO2, para generar compuestos químicos o bioquímicos, carburantes, fármacos, etc.
El impacto económico de dichos logros podría ser de miles de millones de dólares. El impacto social sería enorme e incalculable. Lo sorprendente es que ningún gobierno se haya preocupado de regular dicha actividad, y que haya sido el propio científico junto a un grupo de especialistas en bioética quienes hayan publicado un informe con las normas para una actividad científica ética. Estamos viviendo momentos muy relevantes para la ciencia. El mito de Frankenstein pronto podría ser una realidad… Esperemos que no acabe como en la película.
