Fitorremediación con plantas transgénicas

Lucía Garrido Miranda y Raquel Iriarte Cortés, alumnas de Biotecnología Vegetal, tercer curso del Grado en Biotecnología en la Universidad Pública de Navarra. Profesor: Dr. Dr. Jorge Poveda Arias.

Plantas al rescate

Un mundo ausente de plantas sería un mundo ausente de mañanas con café, noches de lectura, inviernos abrigados por algodón y veranos refrescados por sandía. Por necesitarlas, las necesitamos hasta para respirar… Pero ¿qué pensarías si te dijera que las plantas pueden realmente salvar al planeta de la inexorable destrucción humana? Efectivamente, se ha visto que muchos vegetales presentan la capacidad de sobrevivir en medios contaminados y revertir su situación a las condiciones originales, previas al deterioro debido a la actividad humana. Además, empleando herramientas biotecnológicas, se pueden modificar las características de estas plantas (plantas transgénicas) para fomentar su potencial de superheroínas medioambientales.

El proceso por el cual las plantas remedian la contaminación de suelos, agua y sedimentos se conoce como “fitorremediación”. Se basa en la explotación de las capacidades biológicas de las plantas y de sus microorganismos asociados para recuperar los entornos contaminados. Se descubrió en la década de los 80, al ver que algunas plantas eran capaces de almacenar gran cantidad de metales pesados en sus tejidos, como si de aspiradoras guardando el polvo se tratasen. ¿Sabías que los girasoles, o como los denominan los científicos, Helianthus annuus, además de producir pipas son capaces de absorber petróleo de los suelos contaminados? ¿Y que la violeta o Viola baoshanensis puede acumular un elemento cancerígeno como el cadmio, a la vez que servir como perfume o remedio medicinal?

Hoy en día está de moda lo “eco”, y ¿qué puede haber más ecológico que descontaminar única y exclusivamente con plantas? La fitorremediación, además de ser económicamente rentable y de larga duración, permite tratar residuos altamente peligrosos que no se pueden tratar de ningún otro modo. Pero los superhéroes también cometen errores… Los contaminantes, una vez en el interior de las plantas, pueden modificar la cadena trófica. Por otro lado, el mantenimiento de las especies vegetales en ambientes de toxicidad es más complejo y los tiempos para conseguir unos niveles de acción adecuados son bastante largos. No hay que preocuparse por estos “fallos” ya que para eso está la genética, o mejor dicho, la ingeniería genética.

Modificando el ADN de determinadas plantas mediante la introducción de genes con una “receta de limpieza eficaz del medioambiente”, podemos conseguir plantas transgénicas expertas en descontaminación. Imaginemos que queremos descontaminar un terreno con cobre. Sabiendo que las plantas de guisantes (Pisum sativum) tienen un gen llamado PsMTA que acumula metales, se puede introducir en el material genético de otra planta que sobreviva mejor en ese ambiente, como Arabidopsis thaliana, la planta más estudiada en la literatura científica, y así mejorar la acumulación del cobre, cuya toxicidad es responsable de enfermedades como la cirrosis e incluso el Alzhéimer. Sin embargo, no es estrictamente necesario que el gen en cuestión sea de origen vegetal. Por ejemplo, se ha demostrado que plantas transgénicas de tabaco que contienen el gen humano P450 2E1, eliminan el tricloroetileno liberado por productos de limpieza de grasa, que tiene un efecto potencialmente dañino sobre el corazón y el hígado; y que la detoxificación de herbicidas es posible con plantas de patata transformadas con genes de rata (P450 CYP1A1).

FIGURA: Ejemplos de transformación genética en fitorremediación

Las plantas, a diferencia de nosotros, no necesitan cocinar, ya que son capaces de producir su propio alimento. Únicamente, necesitan tomar un poco el sol, captar CO2 (parte del que exhalamos) y absorber sales minerales y agua del suelo. Del mismo modo, pueden absorber a través de sus raíces cualquier sustancia contaminante que se encuentre disuelta en agua, es decir, cualquier molécula hidrofílica o amiga del agua (del griego hydros, ‘agua’, y philia, ‘amistad’). Estas sustancias son capaces de atravesar directamente los escudos que rodean las células vegetales, sus paredes celulares, llegando al interior de las células que van a ser las fábricas en las que se transformen químicamente. Pero no todas las sustancias tienen el superpoder de atravesar paredes… Hay otras moléculas, como el caso de los metales, que necesitan la ayuda de unas proteínas transportadoras que se encuentran en las membranas y que hacen de puente, permitiendo el paso al interior de la célula.

Existen cuatro estrategias principales que usan las plantas para limpiar el planeta de nuestra insensatez egocéntrica. La más importante se llama “fitoextracción”, en la que las plantas absorben metales y otros contaminantes del suelo a través de sus raíces. Existen casos en que la acumulación ha sido tan grande que hasta los mineros se han aprovechado consiguiendo metales de interés alejados de las minas, esto se conoce bajo el nombre de biominería. Una de las superheroínas involucradas en este sector sería la coliflor transgénica con un gen de levadura (CUP1) para eliminar compuestos de cadmio. Otras formas de dejar impoluto el medio sería inmovilizando los contaminantes en las raíces vegetales o degradándolos mediante compuestos liberados también por las raíces, estrategias conocidas respectivamente como “fitoestabilización” y “fitodegradación”. Aquí la protagonista sería la planta de arroz degradadora de herbicidas gracias a un gen humano. Por último, existen plantas transgénicas, que aportan su granito de arena “bebiendo” los compuestos tóxicos y liberándolos a la atmósfera en una forma mucho más ecológica, a modo de “bio-exhalo”. En esta estrategia de “fitovolatilización” destaca Arabidopsis thaliana, que gracias a un gen bacteriano (merB), es capaz de exhalar a través de sus hojas mercurio volatilizado, que se trata de una forma menos agresiva para el medio.

FIGURA: Estrategias de fitorremediación

«El clima está cambiando, nosotros también deberíamos”. «No hay PLANeta B». “Tenemos una única misión: proteger y entregar el planeta a la próxima generación”. Todos nosotros hemos escuchado alguna vez estas frases, pero lo que ninguno nos imaginábamos es que las plantas podrían ser parte de ese cambio, de ese plan para combatir el cambio climático. La fitorremediación y su capacidad de captar, transformar y eliminar contaminantes puede ser clave en esta lucha, al igual que la modificación genética de las plantas, que facilita y amplifica el efecto de este “superpoder”. ¿Serán las plantas las que nos salven?

Referencias

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