CIENTÍFICOS LATINOS PROPONEN DESCONTAMINAR SUELOS CON BACTERIAS FERMENTADORAS DE LECHE

Científicos de la Universidad Autónoma de Zacatecas en México (UAZ), en colaboración con expertos del Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos, en Argentina, buscan hacer uso de colonias de bacterias conocidas como Lactobacillus bulgaricus para recuperar suelos contaminados por agentes tóxicos, como metales pesados.

El doctor Cuauhtémoc Araujo Andrade, investigador de la Unidad Académica de Física de la UAZ, manifestó que la investigación busca aprovechar las propiedades que permiten que las Lactobacillus bulgaricus capturen a otras bacterias dañinas para impedir su actividad patógena en el organismo humano. Pero ahora se busca que esa cualidad sea aprovechada para que tales microorganismos capturen iones de metales pesados que contaminan suelos y aguas.

Araujo Andrade manifestó que la aportación de la UAZ consistió en emplear un novedoso método fotónico (basado en el uso de luz infrarroja) para obtener información acerca de cómo es que esas bacterias interaccionan con distintos tipos de iones metálicos, y así optimizar la biorremediación de los suelos. De esa forma, se determinó la eficacia de las Lactobacillus bulgaricus a fin de atrapar a los metales pesados y descontaminar diversos ecosistemas de manera biológica.

El investigador de la casa de estudios zacatecana manifestó que el empleo de Lactobacillus bulgaricus para la descontaminación de suelos representa una alternativa inocua, económica y natural, capaz de lograr la descontaminación de suelos en zonas mineras del país, o de aguas contaminadas cuya polución se origine por los desechos industriales.

Araujo Andrade agregó que gracias a la sinergia de la institución argentina y la UAZ, se ha documentado que uno de los factores más relevantes que permiten una óptima descontaminación del suelo se refiere al tamaño del radio de los iones contaminantes, ya que cuanto mayor sea éste en los metales hay más eficiencia en el secuestro iónico por parte de las bacterias.

Otro de los avances que permitirán emplear las Lactobacillus bulgaricus de manera más eficaz, reside en la observación de que algunas colonias de bacterias son más efectivas que otras para secuestrar metales, por ello, tales resultados podrían fungir como base en el objetivo de criar colonias específicas de esas bacterias en el objetivo de lograr la biorremediación.

AVANCES IMPORTANTES EN EL ENTENDIMIENTO DE LA SIMBIOSIS RHIZOBIUM-LEGUMINOSAS PARA SU FUTURA APLICACIÓN BIOTECNOLÓGICA

Es bien sabido que en los nódulos de las raíces de las leguminosas se encuentran bacterias, por lo general los miembros del género Rhizobium, que rompen el fuerte enlace triple entre las moléculas de nitrógeno en el aire y  vuelven a empaquetar los átomos de nitrógeno en compuestos químicos que la planta puede utilizar. A cambio, la planta suministra a las bacterias con la energía necesaria en forma de azúcar para dividir las moléculas de nitrógeno.

Las asociaciones leguminosas-rhizobium generan más nitrógeno para las plantas que todos los fertilizantes industriales utilizados en la actualidad, y proporcionan la cantidad adecuada de nitrógeno en el momento adecuado.

Por el contrario, la mayor parte del fertilizante sintético aplicado a los campos agrícolas se desperdicia, mojando el suelo y yendo hacia los cursos de agua o evaporándose a la atmósfera en forma de óxido nitroso, convirtiéndose en un riesgo ambiental y un riesgo para la salud.

Los agricultores ya pueden comprar biofertilizantes ricos en rhizobium para aumentar la formación de nódulos y mejorar la calidad del suelo sin fertilizantes sintéticos. Pero los científicos están comenzando a hablar de cultivar plantas de reingeniería para que, como las leguminosas, tengan los sistemas de fijación de nitrógeno, ya sea como nódulos en las raíces o en las propias células de la planta.

Para ello, los científicos necesitan entender los mecanismos biológicos de fijación de nitrógeno tan a fondo como un mecánico entiende las válvulas y pistones del motor de un coche. La diferencia es que la maquinaria biológica es demasiado pequeña para ser visible a simple vista.

La ciencia dio un paso más cerca a este objetivo hace poco, cuando un equipo de la Universidad de Washington en St. Louis elaboró ​​la estructura de una proteína llamada NolR que actúa como un interruptor maestro de apagado para el proceso de nodulación. Mediante la construcción de un modelo atómico exacto de la proteína, ellos fueron capaces de ver exactamente cómo reconoce y encaja éste en los genes para evitar que las bacterias se embarquen en una vida como simbionte.

El proceso de nodulación es muy raro. En primer lugar, las plantas y las bacterias  del suelo se involucran en un diálogo molecular para asegurarse de que son socios compatibles. La planta huésped libera un cóctel de sustancias químicas llamadas flavonoides que son percibidos por una proteína bacteriana llamada NodD, el cual activa los genes nod (de nodulación). Juntos, los genes nod expresan una molécula grande y compleja llamada factor nod.

El factor nod desencadena en la planta la facultad para que esta cree un circuito de infección, o un tubo a través del cual las bacterias se desplazan profundamente en la raíz , en donde están envueltos en una membrana que la planta ha sintetizado y secuestrado en vesículas dentro de las células de la corteza de la raíz de un nódulo. El metabolismo de estas bacterias e incluso su capacidad de reproducción están tan alterados que son como diferentes organismos, por ello son llamados bacteroides en lugar de bacterias.

Los científicos que trabajaron en la genética de la formación de nódulos en la década de los 80s y principios de los 90s, identificaron a NodD, un interruptor maestro de encendido para los genes nod, y a NolR, un interruptor maestro de apagado que actúa incluso en términos más generales, apagando los genes nod , NodD, y otros genes necesarios para la vida como un simbionte.
Segun Joseph Jez, PhD y profesor asociado de biología en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington, las bacterias tienen la capacidad de activar un montón de genes para la nodulación y la simbiosis, pero es necesario mantenerlos apagados el tiempo en que son de vida libre y ese es el papel que cumple la proteína NolR.
El trabajo que llevan a cabo estos cientificos consiste en averiguar cómo se pliega la larga y filiforme molécula de proteína en sí misma para formar una maraña de hélices y cintas, y luego cómo la molécula plegada cabe en el ADN y se une con él.
Desafortunadamente, el plegamiento de las proteínas es un problema notoriamente difícil, uno aún más allá del alcance de los cálculos por ordenador. Así que la mayoría de las estructuras proteicas están siendo resueltas por cristalización de la proteína y luego irradiación del cristal con rayos X para localizar los átomos dentro de él.
Jez y luego Lee tomaron el reto de cristalizar la proteina NolR. Lee decidió empezar por el principio eligiendo una secuencia de ADN unida a NolR, ordenando ese corte de ADN, y luego tratando de cristalizar la mezcla de la proteína y el ADN juntos.
Esto debería haber sido más difícil que la cristalización de la proteína sola , pero, para su sorpresa, resultó ser más fácil. Los datos de baja resolución que Lee obtuvo del complejo proteína-ADN hizo más fácil para los científicos interpretar los datos de alta resolución de la proteína sola.
La proteína resultó tener lo que se llama un motivo hélice-giro-hélice que se encuentra comúnmente en las proteínas que se unen al ADN. La doble hélice de ADN tiene un surco mayor y surco menor que corren por la doble hélice como las roscas de un tornillo. Muchas proteínas que se unen al ADN  lo hacen a través del surco mayor más amplio.
El surco mayor es el que está abierto, y se puede ajustar una hélice de proteínas en ese surco. La naturaleza utiliza este dominio hélice-giro-hélice como una forma de posicionar las hélices en los surcos mayores. La proteína es un dímero, por lo que tiene dos hélices que están separadas perfectamente para ponerse una en cada uno de los dos surcos mayores consecutivos.
Para actuar como un interruptor maestro, la NolR tiene que ser capaz de reconocer y unirse a muchos genes diferentes. Es capaz de hacer eso porque cada uno de los genes lleva la misma secuencia de nucleótidos, llamada una secuencia de consenso, en algún lugar a lo largo de su longitud. En este caso, hay dos de tales secuencias en los surcos mayores consecutivos en todos los genes a los que NolR se une.
Los científicos están satisfechos con su progreso , pero sólo les ha hecho tener más ganas de cristalizar la otra proteína : el interruptor maestro de encendido, NodD.

INVESTIGADORES MODIFICAN GENÉTICAMENTE ÁRBOLES PARA HACER MAS FÁCIL LA PRODUCCIÓN DE PAPEL ENTRE OTROS BENEFICIOS

Investigadores han manipulado genéticamente árboles que serán más fáciles de descomponer para producir papel y biocombustible, un avance que supondrá el uso de menos productos químicos, menos energía y creación de menos contaminantes ambientales.

Uno de los mayores impedimentos para la industria de la  pulpa y el papel, así como la industria emergente de los biocombustibles es un polímero que se encuentra en la madera conocida como la lignina. La lignina constituye una parte sustancial de la pared celular de la mayoría de las plantas y es un impedimento para el procesamiento de la pulpa, del papel y de biocombustibles. Actualmente la lignina debe ser removida, un proceso que requiere significativamente de productos químicos y de energía, además de producir residuos indeseables.

Los investigadores utilizaron la ingeniería genética para modificar la lignina y hacerla más fácil de romper sin afectar negativamente a la fuerza del árbol. Shawn Mansfield, profesor de Ciencias de la Madera de la Universidad de Columbia Británica indica que están modificando los árboles para que sean procesados ​​con menor energía y menos productos químicos , y en última instancia recuperar más carbohidratos de la madera que en la actualidad.

Los investigadores habían intentado previamente hacer frente a este problema mediante la reducción de la cantidad de lignina en los árboles por supresión de genes, que a menudo resultó en árboles con retraso en el crecimiento o eran susceptibles al viento, la nieve, a las plagas y patógenos.

La estructura de la lignina naturalmente contiene enlaces éter que son difíciles de degradar. Los científicos utilizaron la ingeniería genética para introducir enlaces éster en la cadena principal de la lignina los cuales son más fáciles de descomponer químicamente.

La nueva técnica permite que la lignina pueda ser recuperada más eficazmente y usada en otras aplicaciones, tales como adhesivos, fibras de carbono y aditivos para pinturas.

La estrategia de modificación genética empleada en este estudio también podría utilizarse en otras plantas como los pastos los cuales podrían ser utilizados como un nuevo tipo de combustible que reemplace al petróleo.

La modificación genética de este tipo es un tema polémico, pero hay maneras de asegurar que los genes en cuestión no se diseminen al bosque. Estas técnicas incluyen cultivos bajo control lejos de bosques nativos, así la polinización cruzada no sea posible; introducción de genes para hacer solo árboles masculinos o femeninos o en su defecto, plantas estériles; y talar los árboles antes de que alcancen la madurez reproductiva.

En el futuro, los árboles modificados genéticamente podrían ser plantados como un cultivo agrícola, y no en los bosques nativos. El álamo es un cultivo con potencial energético para la industria de los biocombustibles debido a que el árbol crece rápidamente y en tierras agrícolas marginales. 

Por ultimo, Mansfield opina que nuestra sociedad es dependiente del petróleo  pues confiamos en el mismo recurso para todo, desde teléfonos inteligentes a la gasolina. Se tiene que diversificar y aliviar la presión de los combustibles fósiles. Árboles y plantas tienen un enorme potencial para contribuir carbono a nuestra sociedad.

DESCUBREN UNA PROTEÍNA QUE PERMITE AUMENTAR LA COSECHA DE TOMATE EN CONDICIONES DE LABORATORIO

Investigadores argentinos y brasileros descubrieron una proteína que permite duplicar el índice de cosecha en plantas de tomate en condiciones de laboratorio mediante la producción de frutos más pesados y en mayor cantidad.

Se trata del producto de un gen que regula el envío de azúcares desde las hojas a los frutos. Así, el descubrimiento de la función de la proteína SPA (Sugar Partition Affecting) abre las puertas al desarrollo de nuevas estrategias para el aumento de la producción de alimentos, señaló la autora principal del trabajo, Luisa Bermúdez.

Por su parte, el investigador adjunto del CONICET (Argentina) y jefe del grupo de genómica estructural y funcional de especies de Solanáceas del Instituto de Biotecnología del INTA Castelar, Fernando Carrari, agregó que este descubrimiento es un aporte modesto al entendimiento de la funcionalidad del genoma de esta especie ya que se trata de entender el rol de un solo gen que, en términos agronómicos, pareciera tener una función importante ya que modifica parámetros productivos.

Al silenciar el gen, la eficiencia en la exportación de azúcares desde las hojas hacia los frutos se duplica ya que, al utilizar los mismos recursos por hectárea (fertilizantes, agroquímicos, riego, etc.), su rendimiento aumenta considerablemente.

Según explicó la investigadora del CONICET que se desempeña en el INTA Castelar, luego de la fotosíntesis, la cantidad de sacarosa que llega a los frutos es regulada, entre otros mecanismos, por complejos proteicos en los cuales participa la SPA y, si bien hay muchos otros factores que afectan este transporte, lo que se vio es que cuando se altera los niveles de esta proteína en tomate, ese pasaje se ve afectado.

De esta manera, cuando los investigadores lo silenciaron se dieron cuenta de que se desarrollaban mayor cantidad de frutos que en las plantas donde estaba expresado.

Esta funcionalidad, o falta de ella, podría ser de gran utilidad para los productores que buscan incrementar cada vez más la eficiencia de los cultivos mediante distintas estrategias relacionadas con el manejo del suelo, la utilización de agroquímicos y las mejoras genéticas.

Bermúdez destacó que estas actividades, al margen de aumentar la producción, alcanzan un punto en el que la cantidad de insumos deja de ser limitante ya que genéticamente estas plantas están programadas para producir una determinada cantidad de frutos.

Por ello, el análisis funcional de los genomas, en combinación con estrategias de ingeniería genética, buscan identificar factores clave relacionados con la calidad y el rendimiento, con el fin de mejorar las especies que se cultivan actualmente a partir de la alteración de genes que ya se encuentran presentes en esa especie, por lo que no son consideradas transgénicas.

En este sentido, sólo en el tomate se conocen hasta hoy cerca de 130 genes candidatos que se encuentran asociados con caracteres de interés agronómico y el equipo de trabajo argentino-brasilero se concentró en los que estaban más relacionados con una mayor productividad y mejor calidad nutricional.

Pero también descubrieron que el gen que produce la proteína SPA estaba relacionado con otros procesos que determinan cuánto carbono fijado por la planta se exporta a los frutos y cuánto es utilizado en los tejidos fotosintéticos.

Actualmente, los equipos argentino y brasilero trabajan en la generación de una patente que les permita probar la existencia y eficacia de esta proteína en ensayos a campo. En este sentido, Bermúdez manifestó que lo esperable es que en esas condiciones las plantas se comporten de la misma manera que lo hicieron en las pruebas de laboratorio ya que la función de la proteína no parece estar directamente relacionada con factores abióticos.

Por último, la investigadora aclaró que, si bien aún no se han realizado pruebas organolépticas sobre los frutos, se observó que algunos contenidos de azúcares se modificaron en los frutos, por lo cual esto podría redundar, a su vez, en tomates con gusto diferencial. 

DESCUBREN EN LA ANTÁRTIDA UNA BACTERIA CAPAZ DE INHIBIR LA TOXICIDAD DE UN METAL CONTAMINANTE

Bacterias aisladas en suelos de la Antártida son capaces de reducir casi en un 100% la presencia de la forma química de un tipo de metal que afecta algunos ecosistemas. El hallazgo, realizado por investigadores de Argentina y de Malasia, sienta las bases para el desarrollo de procesos de saneamiento de ambientes afectados por la actividad humana.

Los científicos hallaron que bacterias de la cepa Pseudomonas DRY1 inhibieron en un 95% el efecto contaminante del molibdato, un metal proveniente de la industria siderúrgica y asociado a otras actividades humanas como la minería, diversos procesos de catálisis industriales y a la inhibición de los procesos de corrosión, indicó el doctor Walter Mac Cormack, director del Departamento de Microbiología Ambiental y Ecofisiología del Instituto Antártico Argentino (IAA) y uno de los autores principales del estudio.

Las bacterias DRY1 fueron aisladas de suelo en el área de la base científica Carlini, en la Isla 25 de Mayo del archipiélago antártico de las Shetlands del Sur. Por eso, pueden crecer y actuar en condiciones extremas, como mínimas invernales de 22ºC bajo cero y máximas estivales que excepcionalmente alcanzan los 10ºC.

Mac Cormack explicó que además de la temperatura, estos suelos son extremos porque poseen muy bajos niveles de nutrientes, son muy secos y están altamente irradiados por rayos ultravioletas.La bacteria estudiada incorpora el molibdato y modifica su estado con una serie de enzimas reductasas.

Mac Cormack señaló que si se debe trabajar sobre aguas contaminadas, se pueden construir reactores con esa cepa bacteriana inmovilizada de modo que el agua fluya a través de esa matriz como una red. En el caso de la limpieza de suelos, existen otras alternativas que varían de acuerdo al tipo de contaminante, el mecanismo de acción de los microorganismos y las condiciones ambientales requeridas.