Cathie Martin, en la vanguardia de la biotecnología vegetal

Históricamente, los estudios realizados con plantas han tenido gran relevancia en beneficio de la humanidad; por ejemplo, en aspectos relacionados con la medicina o la alimentación, aunque en muchas ocasiones no se haya apreciado. Entrado el siglo XX, los conocimientos sobre el metabolismo vegetal, esto es, el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en una planta, empezaron a descifrase mejor y a proporcionar herramientas que han permitido amplificar múltiples facetas del reino vegetal y de nuestra vida.

En este contexto, es interesante recordar los trascendentes trabajos realizados por las biólogas Muriel Wheldale (1880-1932), y unos años después por Rose Scott-Moncrieff (1903-1991). Estas científicas investigaron tanto la herencia como la biosíntesis de ciertos pigmentos vegetales llamados antocianinas, que proporcionan a las flores, frutos y hojas un color rojo, púrpura o azul intenso.

Las antocianinas son las responsables de estos coloreados.

Para sus estudios, primero Wheldale y posteriormente Scott-Moncrieff, emplearon métodos procedentes de la genética y de la bioquímica. Así, lograron que a partir de los años veinte y treinta del siglo pasado empezara a comprenderse que los genes controlan los procesos bioquímicos en plantas. Este aspecto tuvo una enorme transcendencia, pues de su mano nacieron la biología molecular y luego la ingeniería genética.

El papel de los pigmentos vegetales

En las últimas décadas, el interés por los pigmentos antocianos se ha intensificado debido sobre todo a la confirmación de sus propiedades farmacológicas y terapéuticas. Valga recordar que están presentes en frutos como arándanos, cerezas, moras, grosellas, fresas, uvas rojas, ciruelas y un largo etcétera. En los mamíferos, cuando se ingieren alimentos vegetales con antocianinas, éstas permanecen intactas durante su paso desde el tracto digestivo al torrente sanguíneo, razón por la cual su consumo puede tener un impacto directo sobre la salud.

Hoy se sabe que las antocianinas son moléculas antioxidantes que contribuyen a evitar daños celulares, y por lo tanto son una herramienta importante para prevenir ciertas enfermedades como las cardiovasculares, las degenerativas asociadas a la vejez, así como ciertos tipos de cáncer. Tienen, además, propiedades antiinflamatorias y actúan contra la diabetes y la obesidad. Incluso pueden aumentar la agudeza visual. En suma, ejercen en nuestro organismo valiosos efectos beneficiosos que, con las tecnologías actuales, los biólogos y biólogas intentan aprovechar lo máximo posible. Acerquémonos, pues, a una de las figuras hoy más destacadas en este ámbito.

Cathie Martin, una  innovadora científica

Cathie Martin, nació en Gran Bretaña el 20 de abril de 1955. Se graduó en botánica y fisiología vegetal, y es doctora en bioquímica por la Universidad Cambridge. Actualmente dedica sus esfuerzos a investigar cómo pueden enriquecerse ciertos cultivos vegetales para mejorar la dieta y abordar diversas enfermedades que afectan a las personas.

Cathie Martin.

En el año 1983, cuando era una joven investigadora, Cathie Martin se unió al departamento de genética en el John Innes Horticultural Institute (JIHI), en Norwich, al este de Inglaterra, para trabajar sobre la biosíntesis de pigmentos antocianos en la especie de Antirrhinum majus, una pequeña planta mediterránea conocida como «boca de dragón», típica de zonas pedregosas y utilizada en jardinería. En una entrevista, realizada en diciembre 2016, la científica relataba que «durante largo tiempo trabajé con Antirrhinum majus porque estaba interesada en el control genético del color de la flores».

A partir de la década de 1980, la investigadora, que también es profesora de la Universidad de East Anglia (perteneciente al grupo de universidades líderes británicas de investigación intensiva), ha dirigido un amplio rango de proyectos relacionados con la biología vegetal. Bajo su orientación, han salido a la luz numerosas tesis doctorales y trabajos postdoctorales. Actualmente es una creativa e innovadora biotecnóloga ampliamente conocida y muy respetada entre sus colegas.

Durante casi veinte años, Cathie Martin ha colaborado en la edición de revistas especializadas de alto impacto. Ha sido editora de The Plant Journal (1996-2000), co-editora de The Plant Cell (2000-2008) y editora jefa de The Plant Cell (2008-2014). A lo largo de este tiempo, y en el presente, dedica sus esfuerzos a promocionar el campo del metabolismo vegetal y sus aplicaciones. En estos momentos es editora asociada de otra acreditada revista, Plant Physiology.

En sus siete años como editora jefa de The Plant Cell, la científica se mostró muy interesada en ampliar el rango de manuscritos publicados, especialmente en relación con el área del metabolismo de las plantas. En una entrevista publicada en 2018 en la revista Current Biology, Martin explicita que «bajo el título Teaching Tools in Plant Biology (Herramientas de enseñanza en biología vegetal), inicié una nueva sección de artículos científicos dirigidos a facilitar la docencia de la biología vegetal con el fin de estimular a los alumnos, tanto universitarios como de bachillerato, a estudiar esta materia y apreciar la importancia de las plantas en todos los aspectos de nuestra vida».

En relación a su actividad como directora jefa de un grupo de investigación del JIHI (John Innes Horticultural Institute, centro que en la actualidad es líder de Europa en investigación sobre biología vegetal, ver: Cathie Martin lab), la científica subraya su creciente interés en profundizar sobre las antocianinas «ya que en los últimos diez años han vuelto a emerger como un ámbito de enorme importancia, sobre todo debido al papel protector en la salud humana y los efectos de estos valiosos pigmentos en la dieta».

Además, la investigadora nos recuerda que «en el área de  los colorantes naturales las antocianinas están reemplazando con notable rapidez a los sintéticos, no solo porque son más seguras, sino también por su calidad de alternativas naturales promotoras de la salud».

Tomate morado. Imagen: Wikimedia Commons.

En una entrevista realizada en febrero de 2015, Cathie Martin señala que su objetivo de los últimos años se ha centrado en desarrollar frutos y plantas que sean más saludables. «Todas las evidencias siguen confirmando que comer frutas y vegetales ofrece considerables ventajas. Y esos beneficios se deben, en gran parte, a la existencia de compuestos específicos en la fruta con propiedades que realmente pueden reducir el riesgo de lo que llamamos enfermedades crónicas como ciertos cánceres, enfermedades cardiovasculares y metabólicas como la diabetes tipo II».

No obstante, las plantas con compuestos de alto valor ya sea medicinal, nutritivo o de otro tipo, son a menudo difíciles de cultivar y, sobre todo, requieren un largo tiempo para obtener los productos deseados. Afortunadamente, sin embargo, la exitosa expansión en las últimas décadas de una tecnología novedosa y altamente prometedora, la ingeniería genética, está permitiendo generar plantas enriquecidas con determinados compuestos de manera mucho más efectiva y rápida que la tradicional.

Experta conocedora de la citada tecnología, Cathie Martin ha organizado un amplio equipo de investigación con el fin de aplicar la ingeniería genética a las antocianinas y aprovechar los mencionados efectos favorecedores sobre la salud humana de estos pigmentos, en los cuales insiste la investigadora, no han hecho sino confirmarse con el tiempo. Uno de los logros más fructíferos de este equipo ha sido la producción del llamado tomate morado, una variedad de tomate genéticamente modificado rico en antocianinas. Su éxito resultó tan espectacular que ha dado la vuelta al mundo, llamando la atención tanto de los especialistas como de la gente en general. Creemos que un resultado tan notorio merece la pena analizarlo aquí con un poco más de detalle.

La ingeniería genética en la producción de plantas con mayor valor nutritivo

Desde que en 1977 la científica estadounidense Mary Dell-Chilton (1939) y sus colaboradores, publicaran la obtención por primera vez de una planta genéticamente modificada, los avances de esta sorprendente tecnología en los vegetales han sido formidables. El número de plantas así producidas no ha parado de aumentar desde entonces.

Recordemos que la ingeniería genética permite modificar las características hereditarias de un organismo mediante la transferencia de genes ajenos, o sea, procedentes de otro ser vivo de distinto origen. Se trata de una biotecnología capaz de generar tanto plantas como animales dotados de nuevas facultades, llamados por ello transgénicos o genéticamente modificados.

Ciruelas transgénicas. Imagen: Wikimedia Commons.

Usando la ingeniería genética, Cathie Martin y su equipo consiguieron obtener tomates transgénicos, esto es, según explica la científica, «dotados con el mismo pigmento, antocianina, presente en las moras, arándanos y otros frutos de este color […]. Estos tomates adquieren un color púrpura o morado».

Como relata Carlos Fresneda, corresponsal en Londres de El Mundo, el nuevo tomate ha sido fruto del trabajo de trescientos científicos de una decena de países, coordinados por el Centro John Innes, donde se ha llevado a cabo la mayor parte de la investigación.

En pocas palabras y sin entrar en detalles técnicos, el equipo investigador consiguió transferir desde plantas de Antirrhinum a plantas de tomate dos genes que regulan la producción de antocianinas, a las que las flores, insistimos, deben su pigmentación púrpura. Los tomates resultantes, ricos en antocianinas tanto en su piel como en su pulpa, pueden resultar de gran utilidad dado que, apunta C. Martin, la dieta que sigue la mayoría de la gente no garantiza la suficiente ingestión de esos benéficos pigmentos. Como referencia, la científica indica que «el equivalente en antocianinas a dos de estos tomates serían en torno a setenta gramos de arándanos, a veces difíciles de conseguir ya que no se dispone de ellos durante todo el año».

En una entrevista realizada en diciembre de 2016, la investigadora relata que el trabajo con el tomate surgió porque «conocí a una médica italiana que me enseñó lo importante que son las antocianinas en la dieta, especialmente en la dieta mediterránea. Pensé que esto podía ser para mí una aproximación diferente para comprender mejor la biosíntesis de los pigmentos vegetales, y por tanto comencé a colaborar con ella sobre los beneficios que éstos representan para la salud humana. Escogimos el tomate porque es relativamente fácil de obtener, hay muchas líneas mutantes disponibles, ¡y me encanta comerlos!»

En otra conversación pública, de las numerosas que Cathie Martin ha sostenido dada la popularidad alcanzada por los tomates morados, ante la pregunta sobre el método seguido para convertir un fruto rojo en uno púrpura, la investigadora respondía: «Los genes que usamos para hacer ingeniería son esencialmente interruptores que activan la producción de pigmentos en lugares en que normalmente no se producen.  Es decir, estos mismos pigmentos se sintetizan en las hojas de los tomates cuando sufren estrés. Si las plantas de tomates no se riegan, se forman pigmentos púrpura, aunque a niveles muy bajos, en las hojas».

Dr. Kalyani Kallam, Professor Cathie Martin y Dr. Ingo Appelhagen. Imagen: The John Innes Centre.

Y la experta continúa explicando: «Lo que hemos hecho es insertar dos genes que funcionan como interruptores impulsando la ruta molecular que conduce a la síntesis de esos pigmentos en el fruto. Básicamente solo hemos desplazado el sitio donde un compuesto metabólico se produce desde las hojas al fruto. De hecho, ciertas especies silvestres contienen algunas antocianinas en la piel de sus tomates, pero no en su interior por lo que no alcanzan niveles tan altos como los genéticamente modificados» (entrevista, febrero de 2015).

Los tomates morados en la dieta de modelos animales

Con el fin de analizar los posibles efectos de los tomates genéticamente modificados en la dieta, los investigadores realizaron una serie de experimentos con ratones.

Como ha publicado la revista Neofronteras, para comprobar las posibles  propiedades anticancerígenas de estos tomates los investigadores, en primer lugar, modificaron unos ratones, silenciado el conocido como gen p53 (en este caso, silenciar significa impedir que el gen se exprese, o sea, que funcione). Se trata de un gen relacionado con el proceso del desarrollo de tumores cancerígenos que, cuando se silencia, el individuo portador desarrolla diversos tipos de cáncer, en especial linfomas, acabando por morir a edad temprana.

Estos ratones, con el gen p53 inactivo y por lo tanto particularmente susceptibles al cáncer, se dividieron en tres grupos en función de su dieta. A unos se les dio una dieta normal, a otro se les enriqueció la dieta con un 10% de tomates secos normales y al tercero con un 10% de tomates morados secos. Los expertos detectaron entonces que no hubo diferencias estadísticas significativas entre los dos primeros grupos, pero sí entre el tercer grupo y el resto, cuyos individuos vivieron en promedio 182 días en lugar de la media habitual de 142. Demostraban así que los ratones que recibieron una dieta enriquecida con tomates morados resultaban más longevos.

En palabras de Cathie Martin, pronunciadas en una entrevista que le realizaron en febrero de 2015, «hemos demostrado experimentalmente en lo que podríamos llamar estudios preclínicos que los tomates morados pueden frenar la tasa de progresión del cáncer en modelos animales con esta enfermedad». Además, continúa la experta, también hemos probado que dichos tomates tienen capacidad para proteger ante la arterioesclerosis, cuando se los incluye en la dieta.

Breve nota final acerca del debate sobre los transgénicos

Aunque la ingeniería genética ha sido y es muy beneficiosa para el progreso del conocimiento y para nuestro bienestar, también es cierto que sus aplicaciones no están exentas de riesgos. Es ampliamente conocido que esta tecnología es fuente desde hace años de intensos debates en nuestra sociedad.

Acerca de los peligros de las plantas genéticamente modificadas y su empleo en la alimentación humana, Cathie Martin sostiene: «creo que la ingeniería genética en sí misma es una tecnología establecida como neutral. Los riesgos en términos de seguridad solo dependen del rasgo que se pretenda modificar». La científica se muestra convencida de que «si bien es posible utilizar un rasgo que sea perjudicial, me parece que nuestros tomates han demostrado ser saludables».

Arroz blanco y arroz dorado genéticamente modificado. Imagen: Wikimedia Commons.

En defensa de la neutralidad de la tecnología, afirma categórica: «Es el rasgo o la característica que se pretende modificar lo que se debe examinar y regular». Y finalmente añade, haciendo hincapié en la necesidad de señalar con claridad el origen de los productos alimenticios, «la gente que no desee alimentos genéticamente modificados, muy bien, puede no comprarlos. Pero debemos permitir que cada uno haga su elección». Y argumenta que la ingeniería genética, al igual que otras potentes tecnologías, puede y debe emplearse en beneficio de la humani­dad. Son los propios científicos quienes más obligados están a controlar sus aplicaciones. Pero lo primero a combatir socialmente es la ignorancia capaz de llevarnos a prohibir lo que no se debe, o a legislar erróneamente con consecuencias desastrosas. Una temática y unas trayectorias en las que cabe, sobre todo, priorizar las sendas de progreso con mucho sentido de solidaridad responsable, evaluando los daños colaterales y los balances beneficios-costes.

Referencias

Entrevistas

Sobre la autora

Carolina Martínez Pulido es Doctora en Biología y ha sido Profesora Titular del Departamento de Biología Vegetal de la ULL. Su actividad prioritaria es la divulgación científica y ha escrito varios libros sobre mujer y ciencia.

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