iD-Speech: El mundo oculto de las toxinas naturales y su relación con la diversidad de los bosques tropicales

Charla: María José Endara Ph.D., profesora e investigadora titular en el Centro para la Investigación de la Biodiversidad y Cambio Climático (BIOCAMB) de la Universidad Indoamérica. Doctora en Biología graduada en The University of Utah.

En un país megadiverso como el Ecuador, existe una amplia variedad de ecosistemas, destacando entre ellos los bosques tropicales que albergan una infinidad de organismos fascinantes con miles de formas y colores, así como un mundo de compuestos químicos escondidos entre su vegetación. Es precisamente en estos bosques donde se centró una científica ecuatoriana, María José Endara, quien se ha enfocado en la interacción entre las plantas de la selva tropical y los herbívoros, especialmente los insectos, intentado responder las principales inquietudes dentro de la ecología local. También, ha buscado aplicaciones de la ciencia básica en la diversidad de los bosques para el beneficio del planeta y los humanos. Esta relación va mucho más allá de una simple batalla entre insectos y plantas por su supervivencia, pudiendo explicar la diversidad de vegetación existente. Además, las toxinas que se encuentran en las plantas podrían ser utilizadas como compuestos activos para la realización de medicamentos cuyo mecanismo de acción sería efectivo para diversas enfermedades. A continuación, hablaremos del trabajo de una científica a quien la biodiversidad de la selva la ha cautivado y llevado a pensar en el uso de los recursos de la naturaleza de forma sustentable para el avance científico, social y económico de un país tan maravilloso como es el Ecuador.

Un sistema de defensa y contra-defensa entre plantas y herbívoros

Los bosques tropicales son el hogar de cerca del 50% de las plantas y herbívoros de la Tierra (sin tomar en cuenta los océanos) [1][2]. Existe una batalla sin fin entre estos dos grupos para poder sobrevivir; sin embargo, lo curioso es el impacto que esta lucha genera en la selva y en el planeta, más allá de las aplicaciones dentro del campo médico y agrícola que podemos conseguir de esta relación. Cualquiera pensaría que la selva, al poseer una inmensa variedad de especies vegetales, representaría el paraíso culinario para los herbívoros, especialmente insectos; nada más lejos de la realidad. Resulta que las plantas, al ser organismos sésiles (que no pueden moverse), necesitan de otros mecanismos que les permitan defenderse de sus predadores. De esta forma, han evolucionado para desarrollar un sistema de síntesis y producción de toxinas letales contra los insectos, provocando que estos puedan alimentarse apenas de un porcentaje muy bajo de toda la vegetación existente en la selva. Tal ha sido la sofisticación de este sistema que el 50% del peso seco de la hoja de las plantas corresponde a toxinas. Esto nos demuestra que la naturaleza sigue siendo el sintetizador estrella de compuestos químicos, los cuales tendrían aplicaciones importantes. Además, cabe mencionar que el sistema perfeccionado por las plantas para defenderse es bastante inteligente, puesto que utilizan métodos específicos, directos e indirectos. Por otro lado, los insectos no pueden quedar obsoletos en sus mecanismos de supervivencia y es por ello que a la par han desarrollado contra-defensas.

Investigaciones en torno a la diversidad de los bosques tropicales

María José ha mencionado brevemente las investigaciones en las que se encuentra centrada junto a su grupo de trabajo. Una de ellas busca las razones que podrían explicar cómo las nuevas defensas han evolucionado; por ejemplo, plantear genes regulatorios o estructurales que estén detrás de este fenómeno. Por otro lado, tratan de encontrar respuesta a las preguntas más importantes dentro de la ecología: “¿qué controla diversidad de la vegetación?” o “¿cómo es posible que en un espacio tan pequeño coexistan tantas especies de plantas juntas?” La respuesta a estas interrogantes precisamente estarían en la defensa que las plantas han adoptado frente a los herbívoros. Estos herbívoros optarán por alimentarse de plantas “más comunes” y dejarán a las especies “más raras”, especializando sus contra-defensas hacia las plantas comunes, dando la oportunidad a que plantas de distintas especies crezcan y se desarrollen.

Toxinas de plantas como principios activos para medicamentos

Otra de las investigaciones en la que se han enfocado es en encontrar la manera de cuidar la selva, preservando su diversidad a través de la ciencia básica, además de encontrar un uso sustentable de los recursos naturales. Parecería difícil explicar el interés y la motivación que esta científica tiene por las especies vegetales dentro de la selva. Sin embargo, lo fascinante de este estudio consiste en la aplicación que podemos encontrar en los compuestos que son fabricados por las plantas para defenderse. Estas toxinas químicas infinitamente diversas pueden ser utilizadas como principios activos en diferentes medicamentos. De esta forma, la naturaleza vendría a ser el laboratorio más eficaz en sintetizar compuestos útiles para la industria farmacéutica. María José y su grupo de investigación han planteado esto como una oportunidad de utilizar los recursos naturales de una manera sustentable, evitando tanto la tala de árboles como los asentamientos humanos en la selva, optando por una aplicación que tenga mucho menos impacto.

Bioprospección en los bosques tropicales: un impacto científico, ecológico, médico y social

María José se ha propuesto realizar una metodología de bioprospección (descubrimiento de drogas) en la selva amazónica ecuatoriana, basándose en investigaciones panameñas, en las cuales se ha impulsado el estudio de estas toxinas de manera progresiva. Es decir, desde la colección de las plantas, extracción de los compuestos y bioensayos de enfermedades, identificación de los compuestos, hasta ensayos en animales. De esta forma, los países megadiversos como Panamá o Ecuador no solo serían fuente de materia prima, sino partícipes de estudios que los posicionarían como países mucho más reconocidos en ciencia y mercado.

Además, el uso de los recursos naturales impulsa la generación de empleo (incluso en mayor cantidad de lo que genera la deforestación) y la concienciación de los habitantes sobre la preservación de los bosques tropicales. Según las investigaciones panameñas, se han encontrado principios activos útiles para utilizarlos en cáncer, VIH, enfermedades tropicales como la malaria, la leishmaniasis, entre otras, con mecanismos de acción distintos a los que se conoce de los fármacos ya existentes. Es así que, María José junto a su grupo se encuentra llevando a cabo la bioprospección con plantas de la Amazonía ecuatoriana.

Para finalizar, me gustaría mencionar una frase de la genetista Mary-Claire King: “La tarea más abrumadora para nosotros no es abordar nuevos descubrimientos, sino integrarlos en un contexto social significativo” [3]. Precisamente, porque María José Endara no sólo se embarcó en un viaje de descubrimiento sobre enigmas encerrados en la vasta vegetación de la selva, sino que además se ha concentrado en encontrar una aplicación que sea beneficiosa para nuestro planeta y nuestra sociedad. Afortunadamente, científicas como ella impulsan proyectos de excelencia científica en nuestro pequeño y tan diverso país.

Referencia principal:

Endara, M. (2020, 16 de septiembre). “El mundo oculto de las toxinas naturales y su relación con la diversidad de los bosques tropicales”. [Webinar iD-Speech: El mundo oculto de las toxinas naturales y su relación con la diversidad de los bosques tropicales]

Referencias secundarias:

[1] Zhu, F., Poelman, E.H. and Dicke, M. (2014). Insect herbivore‐associated organisms affect plant responses to herbivory. New Phytol, 204: 315-321.

[2] Arbor Day Foundation. (2020). Animals and Plants of the Rain Forest.

[3]Elliot, E. (2017). Women in science: Mary-Claire King. The Jackson Laboratory.

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