"El secreto no es correr detrás de las mariposas... Es cuidar el jardín para que ellas vengan a ti."
Mário Quintana
Las plantas han estado siempre presentes en la historia de la humanidad, y ahora son más importantes que nunca. Tienen capacidades intrínsecas extraordinarias que, de amplificarse o modificarse, mejorarían enormemente la salud humana, el ecosistema del planeta y la bioproducción de una manera sostenible y escalable. Las especies vegetales ya proporcionan más del 25 % de los medicamentos más relevantes desde el punto de vista clínico, secuestran el 30 % del CO2 emitido cada año y su ingeniería genética puede permitir la seguridad alimentaria (Wang & Demirer 2023).
Es por lo anterior que la biología sintética y la biotecnología han tenido en la mira la manipulación y explotación de plantas y tejidos vegetales. Ha habido enormes avances, por ejemplo, en la ingeniería genética vegetal, que ha logrado especímenes con fenotipos robustos y predecibles.
El control preciso de la expresión genética es clave para diseñar el modelo genético de la mejora de los cultivos. El objetivo de la biología sintética es crear o recrear de manera confiable y consistente los sistemas vivos. Por lo tanto, el paso inicial y necesario es establecer un catálogo de partes intercambiables y versátiles para la construcción de circuitos genéticos, muchos de los cuales han sido diseñados por la microbiología. La comunidad vegetal ha diseñado una abundante serie de interruptores sintéticos regulados por luz y químicos para el control de la iniciación de la transcripción genética. Es decir, es posible dirigir la producción de ciertas sustancias en las plantas con la sencilla manipulación de su ambiente.
Los sistemas reguladores generalmente involucran un ligando, un receptor y un sistema de factor de transcripción. Entendiendo qué es cada parte, es muy intuitivo el funcionamiento de un sistema regulador de este tipo. El ligando es una molécula que se une a un receptor específico; el receptor es una proteína que detecta la presencia del ligando; y el factor de transcripción es otra proteína que se activa al unirse el receptor y el ligando. En este punto se inicia la transcripción y, por tanto, la expresión de un gen. Se han diseñado diversos ligandos endógenos y no originarios de plantas para que se conviertan en sistemas reguladores inducibles eficaces en las plantas. Los ligandos no originarios de plantas suelen ser deseables para eliminar los posibles efectos en otros receptores que pueden resultar de las respuestas naturales de las plantas a los ligandos de origen vegetal. Dado que los ligandos no originarios de plantas son elementos genéticamente distantes, es menos probable que interactúen con los receptores endógenos no deseados, aumentando así el control sobre el organismo.
Sea como fuere, la importancia de los reguladores genéticos en las plantas radica, sobre todo, en su uso para la producción de sustancias de interés. En 1989, se produjo la primera proteína recombinante (una inmunoglobulina) en hojas de tabaco. Desde entonces, se han realizado muchos esfuerzos de investigación y se han cosechado muchos logros en la agricultura molecular, que se refiere al uso de plantas como una fábrica para producir proteínas recombinantes, vacunas, moléculas pequeñas u otros productos con un valor terapéutico o comercial potencial.
La bioproducción en sistemas microbianos, desde la expresión de un solo gen hasta la ingeniería metabólica, tiene las ventajas de ser respetuosa con el medio ambiente, requerir menos energía y presentar un trasfondo genético diverso, en comparación con la síntesis química. Un desafío en la agricultura molecular es que la producción en un huésped que no es el productor natural de un determinado producto puede disminuir el rendimiento. Por ejemplo, las plantas de Nicotiana benthamiana, que es una planta modelo ampliamente utilizada en biotecnología vegetal, se han utilizado como biofábricas de feromonas de polilla. Esto con el propósito de confundir a los machos y reducir las tasas de apareamiento, pero se observó que los altos niveles de producción de feromonas iban acompañados de una reducción del crecimiento de las plantas, lo que causaba plantas enanas.
Las técnicas de agricultura molecular, asimismo, pueden ser proyectadas por medio de otras técnicas biotecnológicas, como la micropropagación in vitro. Esta consiste en recuperar explantes de una planta madre, que no son más que pequeñas muestras de tejido vegetal, para generar clones cultivados en condiciones controladas y asépticas dentro de recipientes de vidrio. Es similar a un cultivo con esquejes, pero en pequeño. La micropropagación permite producir clones en masa de una planta, que en este caso sería aquélla con la modificación genética.
Cuando se dice que las plantas son más relevantes que nunca, es por dos motivos. En primer lugar, nunca ha existido tanta información y tecnología para aprovecharlas. Y, en segundo lugar, ese aprovechamiento de las plantas es necesario para concebir un futuro. La biotecnología vegetal promete ser una bandera en asuntos como la producción sostenible de alimentos, la síntesis de fármacos y la preservación del medio ambiente. Una humanidad más extensa exige plantas más grandes. (jorgequirozcasanova@gmail.com)