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Año Internacional de la Química

De las moléculas a los organismos

La riqueza de la biodiversidad de las selvas brasileñas también se ve reflejada en las sustancias

LAURA TEIXEIRACuando se hace referencia a la biodiversidad, una de las mayores riquezas de Brasil, lo que viene a la mente suelen ser plantas y animales, en una enorme variedad de formas, colores, tamaños y tipos. Casi nadie piensa en las moléculas que, con una diversidad igualmente extraordinaria, conforman todo ese patrimonio natural. Entre los pocos conscientes de la importancia de la química se encuentran los disertantes del cuarto encuentro del ciclo de conferencias organizado por la FAPESP y la Sociedad Brasileña de Química, que celebra el Año Internacional de la Química. Vanderlan Bolzani, de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Araraquara, Carlos Alfredo Joly y Anita Marsaioli, ambos de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), embelesaron el día 19 de julio a un público compuesto en gran parte, a pesar de hallarse en vacaciones, por alumnos del Instituto Técnico de Barueri. La presencia de estos jóvenes llenos de interés fue muy apreciada por los conferencistas, que no dejaron pasar la posibilidad para referirse a la diversidad oculta y apuntar campos de trabajo e investigación prometedores.

“Uno de los objetivos planteados en el marco del Año Internacional consiste en promover la reflexión acerca de la importancia de la química para la sostenibilidad”, comentó Dulce Siqueira Silva, de la Unesp de Araraquara, y coordinadora del día. Un buen punto de partida, retomado por los tres disertantes. El botánico Carlos Alfredo Joly se refirió precisamente a la sostenibilidad. Joly es coordinador del Programa Biota, de la FAPESP, que durante sus primeros 10 años de actividad en inventarios sobre biodiversidad de los ecosistemas paulistas demostró de qué modo el conocimiento científico puede ayudar a su preservación (lea el texto). Y de hecho lo está haciendo. Los mapas producidos por el Biota para señalar áreas destinadas a la conservación y restauración en la sabana y en el bosque atlántico en el estado de São Paulo (lea en Pesquisa FAPESP nº 141), sumados a las directrices publicadas en un libro, terminaron por ayudar a la Secretaría de Medio Ambiente en lo que hace al perfeccionamiento de la legislación. Según el profesor de la Unicamp, hasta ahora 19 instrumentos legales utilizan las informaciones que suministró el Biota. “Eso raramente sucede”, dijo Joly, “y el conocimiento reunido también se utilizó para delimitar áreas destinadas al cultivo de la caña de azúcar en el estado”. Es más, este ejemplo promovió iniciativas similares en otros estados y a nivel nacional, además de generar cooperaciones en América Latina y África. El Programa Biota cuenta con garantía de continuidad hasta el año 2020.

Incluso originando productos tales como los mapas, los listados de especies están lejos de ser considerados el fin de la tarea. Algunos proyectos del Biota, tal como el coordinado por el propio Joly, apuntan a estudiar los ámbitos terrestres, todavía poco conocidos. “Debemos describir los ciclos del carbono, del agua, de los nutrientes, comprender de qué modo los cambios climáticos afectan a los ecosistemas y los servicios que ellos ofrecen”, advirtió el botánico. Y recordó que el territorio del bosque atlántico se encuentra ocupado por las mayores capitales brasileñas, como son Río de Janeiro y São Paulo, y alberga a alrededor de 125 millones de personas. “Solamente quedó un 10% de esa selva, y es de allí que proviene el agua para toda esa población”. Un ejemplo de los serios problemas causados por la reducción de la selva es el estado de la provisión de agua al estado de Río de Janeiro, realizada principalmente desde la represa de Paraibuna, ubicada a 320 kilómetros de la capital fluminense. “Ya no existe agua en las cercanías”, afirmó.

eduardo cesarCarlos Alfredo Joly, Anita Marsaioli y Vanderlan Bolzanieduardo cesar

Para comprender el funcionamiento del bosque atlántico, el grupo coordinado por Joly se encuentra abocado al estudio de zonas con un gradiente de altitud que va desde el nivel del mar, en Ubatuba, hasta los mil metros de altura, en São Luiz do Piraitinga. “Marcamos 21 mil árboles de 625 especies”, relató. Los resultados revelan que el bosque atlántico es muy distinto de la selva amazónica en cuanto a la forma de almacenamiento del carbono. Fundamentalmente en las regiones más altas, la selva húmeda típica de la región sudeste almacena más carbono debajo del suelo que encima de él. En esas zonas de montaña, gran parte de la materia orgánica que cae -tal como ramas y hojas- se descompone lentamente, debido al frío. “Caminamos sobre un suelo blando, que en realidad no es suelo, sino turba”, comentó. Estas regiones son, por ello, muy susceptibles a los procesos de cambios climáticos. Con el calentamiento global, esa materia orgánica se descompondrá más rápidamente y gran parte del carbono será liberado, lo que agravará el efecto invernadero.

Con respecto a la química, Joly dijo que la riqueza nacional aún es escasamente aprovechada, incluso a causa de la legislación que, en sus propias palabras, convierte en un martirio desempeñarse en esa área. “Necesitamos utilizar la diversidad química de nuestra biodiversidad, incluso como mecanismo de sostenibilidad”, aseveró. Uno de los desafíos que él asumió al aceptar el cargo de director del Departamento de Políticas y Programas Temáticos (DPPT) en el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT) es el de flexibilizar las reglas para la investigación y el desarrollo de nuevos productos provenientes de la biodiversidad. Es una iniciativa imprescindible para impulsar la Red Biota de Bioprospección y Bioensayos, el BIOprospecTA, un subprograma del Biota dedicado a la búsqueda en la naturaleza de moléculas que puedan serle útiles al ser humano.

Diversidad molecular
La vertiente química del Biota fue inaugurada por Vanderlan Bolzani en 2003. “Constituyó el primer proyecto de química de productos naturales en el ámbito de un programa de investigación en biodiversidad”, nos cuenta ella. Junto con su director de tesis Otto Gottlieb, pionero de la química de productos naturales en Brasil, ella aprendió que la diversidad de las moléculas contiene un alto valor agregado, un valor científico que puede ser también económico. “Una planta produce centenares de sustancias, e incluso una sola de ellas puede resultar más importante que una galaxia”, afirmó, parafraseando a su maestro.

Muchas de las moléculas actualmente utilizadas en la industria farmacéutica son sintéticas, tal como lo revelan las conferencias de junio (lea en Pesquisa FAPESP nº 185), pero los químicos se inspiran en la biodiversidad para la producción de esas sustancias complejas. Por eso, según Vanderlan, resulta importante que se preserve ese laboratorio natural. Un claro ejemplo es el caracol Conus magus, que habita en el mar Rojo y en el océano Índico, y de cuyo veneno se obtuvo una sustancia analgésica mil veces más potente que la morfina, aprobada para su utilización clínica en Estados Unidos en 2004. “Doscientos años después del descubrimiento de la morfina, la bioprospección en ambientes marinos dio origen a un medicamento más eficaz para el tratamiento del dolor crónico”, subrayó la química de la Unesp.

En Brasil, ella se lamenta de tantas oportunidades desaprovechadas. “Poseemos una gran cantidad de especies de mirtáceas en nuestra biodiversidad”, comentó, refiriéndose a la familia de plantas que en otras regiones del mundo ya han servido como base para medicamentos. Tal como en el caso de la limpiabotellas o escobillón rojo (Callistemon citrinus), en la que se encontró la sustancia denominada nitisinona, que, mediante una pequeña modificación, dio origen al tratamiento para una enfermedad rara. “Si en Brasil dispusiéramos del ámbito y la estructura adecuados, aprovecharíamos mucho más las posibilidades que nos ofrecen las plantas”, afirmó. Al fin y al cabo, hay alrededor de 55 mil especies vegetales poblando los ecosistemas del país.

Una historia exitosa involucra a la erva-baleeira o maría milagrosa (Cordia verbenacea), muy común en toda la costa brasileña, que originó la crema Acheflan, recetada para tendinitis y dolores musculares. Según Vanderlan, fue el primer antiinflamatorio completamente desarrollado en Brasil, mediante una cooperación entre universidades (la Universidad Federal de Santa Catarina y la Unicamp) y el sector industrial (el Laboratorio Farmacéutico Aché). El medicamento está compuesto por sustancias que Vanderlan extraía en sus épocas de estudiante, pero no tenía un uso para ellas. Con el avance del conocimiento, lo que antes se descartaba, hoy se transformó en un líder en ventas.

Se requiere mucha investigación para acceder a ese conocimiento: las sustancias no vienen con prospectos señalando el uso apropiado. Al contrario, muchas veces resultan tóxicas en su estado natural. “La naturaleza produce esas moléculas para su propia regulación; no produce absolutamente nada pensando en nuestra salud”, destacó. Los investigadores son quienes deben estudiar la manera de adaptarlas.

Naturaleza química
La diversidad en el uso de las sustancias por parte de los animales y plantas que las fabrican es la especialidad de la química Anita Marsaioli, conjugando todavía más la química con la biodiversidad. “Yo no sé clasificar plantas ni animales, lo que sí sé hacer es clasificar sustancias químicas”, comentó. Por eso realiza sus proyectos en colaboración con biólogos.

Ése es el caso de los estudios con los arácnidos opiliones, que cuenta con la ayuda de Glauco Machado, de la Universidad de São Paulo (lea en Pesquisa FAPESP nº 144). Ella comentó que esos arácnidos exhalan “un mal olor espantoso”, y es precisamente esa mezcla de sustancias de defensa química lo que su grupo investigó en el marco de la evolución y diversificación del grupo. El equipo marcó en el árbol filogenético -el árbol genealógico de las especies- las sustancias halladas en la secreción. El análisis revela que algunas surgieron en cierto punto de ese árbol, constituyendo así una pista para investigar si algo más cambió en la biología de dichos opiliones. El descubrimiento resulta curioso: las especies en las que surgieron los nuevos compuestos también lanzan el líquido como forma de defensa, en lugar de simplemente exhibir gotitas brotando del cuerpo.

No resulta sencillo descubrir cuáles son las sustancias, cómo es que se forman y su mecanismo de acción. El estudio de este caso, demandó que los científicos de la Unicamp montaran lo que Anita denominó hotel de opiliones, y sintetizar sustancias en el laboratorio. Así pudieron demostrar de qué modo la defensa emanada persiste en el ambiente y, poco después, durante un lapso de cinco días, libera el aroma que espanta al predador. Ahora el grupo se concentra en describir de qué manera los opiliones producen esas sustancias sin acceso a ardides de laboratorio, tales como las ampollas, donde la reacción ocurre sin oxígeno y a 180 grados Celsius.

El encantador universo que Anita revela constituye una verdadera oda a la variación biológica y química de la naturaleza brasileña. Involucra diversos sistemas, como lo son la comunicación química entre plantas de la familia de las Malpighiaceae y abejas solitarias, y la diversidad de venenos en una única especie de hormigas de fuego o lava pies (Solenopsis saevissima) incluso dentro de una misma colonia (obreras y reinas contienen distintos compuestos que pueden tener funciones completamente diferentes).

“La biodiversidad se encuentra en los organismos, en las enzimas, en las moléculas”, concluyó Anita, quien insiste en que la investigación en el país precisa inversión en todo lo que tiene de bueno. Aún contando con oportunidades en el exterior en el comienzo de su carrera, Anita optó por explorar la biodiversidad brasileña. Y no se arrepiente.

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