Si la historia del genoma de la caña de azúcar se transformase en una película, de la mano de un cineasta de talento, sería algo así como Nos amábamos tanto, un clásico del director italiano Ettore Scola que aborda la relación de un grupo de amigos, que vivieron con intensidad una época de sus vidas y vuelven a encontrarse tiempo después, luego de haber seguido cada uno su propio camino. Los 240 investigadores que participaron en este trabajo pionero iniciado hace cuatro años aún no se han reunido para una cena regada lógicamente con vino, pero en tal caso podrían festejar la publicación de un artículo en la revista científica Genome Research este mes, que contiene una descripción minuciosa de la constitución genética de la caña de azúcar, esa planta cultivada desde hace siglos en gran escala en Brasil. Consta que las primeras plantas de la especie llegaron al país en 1532, de la mano del colonizador portugués Martim Afonso de Souza.
Figura en Genome Research: el genoma de la caña de azúcar está constituido por 33.620 posibles genes, de los cuales alrededor de dos mil parecen estar asociados a la producción de azúcar. La habitual frialdad del lenguaje científico evidentemente deja de lado la materia prima de la supuesta película – la angustia y las alegrías que sirven de asidero a esa contabilidad científica.
Pero solamente Felipe Rodrigues da Silva, biólogo, y Guilherme Pimentel Telles, profesional de la Computación, saben realmente cómo fue duro arribar a esos números finales, que en cierta forma ponen fin a una aventura iniciada en abril de 1999, cuando Paulo Arruda, profesor de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), aceptó hacerse cargo de la tarea de coordinar el trabajo de 22 grupos de investigación que se dispusieron a identificar los genes de una de las plantas que sostienen la agricultura paulista.
Dos años antes, para determinar inicialmente el número de genes, la información básica sobre cualquier genoma, Silva – por entonces doctorando -, con 29 años, y Telles, con 27, tuvieron que resolver algo que aún no había sido solucionado en ningún otro laboratorio del mundo: cómo eliminar las repeticiones y aprovechar de la mejor manera posible las informaciones contenidas en los alrededor de 300 mil fragmentos de genes llamados ESTs, o Etiquetas de Secuencias Expresadas.
El Genoma Caña fue uno de los primeros proyectos de plantas del mundo en adoptar esa técnica de identificación de genes. Hasta que ajustaron el paso, trabajaron al menos 12 horas por día durante cuatro meses, con programas según los cuales la caña tendría ora 9 mil genes, ora más de 100 mil, ora un valor intermedio cualquiera, que oscilaba de acuerdo con los diferentes criterios existentes acerca de lo que es un gen. En uno de los momentos más emocionantes, descubrieron que estaban siendo dejados al margen tramos de genes que podrían aprovecharse.
Cuatro años después pueden percibirse tres progresos más abarcativos del Genoma Caña, un proyecto que fue posible mediante un financiamiento del orden de los 4 millones de dólares por parte de la FAPESP, y otros 400 mil dólares provenientes de la Cooperativa de Productores de Azúcar y Alcohol del Estado de São Paulo (Coopersucar). En primer lugar, las informaciones sobre la planta fertilizaron una serie de investigaciones, algunas de éstas con resultados prometedores, a ejemplo de un antibiótico potencial descubierto recientemente por un grupo de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar).
Asimismo, existen 50 proyectos en marcha, llevados adelante por grupos de investigación que efectúan la así llamada minería de datos o data mining – que es la búsqueda de informaciones sobre el metabolismo de la caña, de manera tal de obtener más rápidamente variedades más productivas y resistentes a la sequía o a los suelos pobres. Con las técnicas actuales de mejoramiento genético, una nueva variedad insume diez años de trabajo, desde las primeras pruebas hasta la aprobación para su uso en el campo. Este mismo mes los genes de la caña estarán a disposición del público, con su exposición en una base mundial de datos sobre ESTs; esto será ni bien salga publicado el artículo en Genome.
Con sus 250 mil fragmentos de genes, la caña ocupará el quinto lugar entre las plantas con más secuencias descritas, luego del trigo, el maíz, la cebada y la soja. Hasta ahora investigadores de otros países podían tener acceso únicamente a los clones – no así a su descripción detallada -, mantenidos en el Laboratorio de Almacenaje y Distribución de Clones de Jaboticabal. Allí, ocho freezers guardan 240 mil clones de genes, resultado de los proyectos de secuenciamiento ya concretados en São Paulo.
Por partida doble
Como segundo efecto, este proyecto, también llamado Sucest (sigla de Sugar Cane EST) echó más fermento al ambiente que impulsó las inversiones que resultaron en la creación de tres empresas: Allelyx, Scylla y CanaVialis. Todas éstas cuentan con apoyo financiero de Votorantim Ventures, un fondo de capital de riesgo del Grupo Votorantim, y la experiencia acumulada con base en el secuenciamento del genoma de la bacteria Xylella fastidiosa, el primer organismo estudiado desde ese punto de vista en Brasil. El propio Arruda divide en la actualidad su tiempo entre la Unicamp – donde es docente del Instituto de Biología e Investigador del Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG), que fue sede del Genoma Caña – y Allelyx, una empresa que hoy cuenta con 50 investigadores empeñados en detener la Clorosis Variegada de los Cítricos, conocida en Brasil como “amarelinho”, por ejemplo. Esta enfermedad es causada por la Xylella, y acaba con una tercera parte de los naranjales paulistas.
Telles se unió en mayo de 2002 a João Meidanis, Zanoni Dias y otros bioinformáticos – los expertos en computación que crean o adiestran programas de identificación y análisis de genes -, y juntos crearon Scylla, una empresa sobria, con apenas nueve empleados. En una demostración que brinda una idea acerca de cómo es vasto el espacio que será ocupado por la bioinformática en Brasil, Scylla anunció el mes pasado su primer producto comercial: un programa que detecta y analiza pequeñas variaciones de genes, y que puede emplearse para identificar enfermedades psiquiátricas. Otro participante del Genoma Caña, Eder Antonio Giglioti, es actualmente uno de los cinco socios de CanaVialis; todos éstos tienen más de 30 años de experiencia en mejoramiento genético de la caña de azúcar, y ahora encabezan un equipo 25 investigadores que se valdrán de la genómica y la biotecnología para desarrollar nuevas variedades de caña y optimizar las ya existentes.
Pero ni las investigaciones ni las empresas serían posibles sin un tercer efecto, más profundo todavía: la calificación del cuerpo científico. El Genoma Caña acercó a investigadores que de otra manera difícilmente se habrían conocido; consolidó líderes – en el año 2000, por ejemplo, Andrew Simpson, coordinador del Genoma Xylella, del cual derivó el Sucest, era probablemente el científico más conocido en Brasil – e impulsó la carrera científica de los investigadores, como puede notarse marcadamente en los casos de tres doctorandos que trabajaron más cerca de Arruda: Edson Kemper, André Luiz Vettore y Felipe da Silva.
Durante casi todo el proyecto, éstos se encargaban de tareas estratégicas, tales como el control de las finanzas del proyecto; recolectaban muestras de los tejidos de la caña en el campo (de la raíz a la flor, y tanto en el interior de São Paulo como en las plantaciones del estado de Alagoas), elaboraban clones de tramos del genoma, se hacían cargo de la distribución de material de investigación entre los 22 laboratorios involucrados en el proyecto e interpretaban en las computadoras los resultados que retornaban. En cuatro años administraron 9.375 placas conteniendo 900 mil clones, que formaban las llamadas bibliotecas del cADN sigla del ácido desoxirribonucleico complementario al ADN original de la planta.
Quizá a ellos tres no les haya agradado el trabajo excesivo, con los fines de semana encerrados en el laboratorio, ni las quejas de sus novias por postergar “siempre otra vez” ir al cine, por tener que trabajar hasta más tarde. Así y todo, uno tras otro estos cuasi hijos de Arruda – en el sentido científico estrictamente, y bien entendido – dejaron el CBMEG, tomaron rumbo propio y hoy en día ocupan puestos importantes en instituciones de investigación o empresas. Y lo que es mejor: aplicando aquello que aprendieron. “El Genoma Caña fue un ejemplo concreto de que el trabajo en equipo funciona, da resultados y lleva a todos a hacer más y más”, dice Kemper, un ingeniero agrónomo reconocido por su dedicación casi sin límites. Un ejemplo: si los datos de los laboratorios de secuenciamiento de la caña llegaban cuando ya expiraba la tarde, horario en que los técnicos ya se habían retirado, Kemper no veía por qué había que esperar hasta el otro día, y sin cabildeos hacía él mismo el trabajo,avanzando noche adentro hasta que la tarea estuviese concluida.
Kemper fue el primero en partir, en agosto de 2000. En la actualidad trabaja en la sede de Monsanto en Saint Louis, ciudad de Estados Unidos enclavada entre los ríos Mississipi y Missouri. A los 34 años, este ex alumno de doctorado de Paulo Arruda gerencia el Laboratorio de Pureza Genética, que en sus momentos de trabajomás intenso albergaa 35 investigadores y técnicos, atentos para que el maíz y la soja transgénica cumplan los requisitos de calidad estipulados por el gobierno estadounidense y por la propia empresa. La planta más parecida a la caña que Kemper ve por allí es el sorgo, una gramínea menuda, de no más de un metro de altura, que se usa como alimento del ganado.
“Vivimos juntos una época de efervescencia, no había vanidad ni obstáculos, y conversábamos de igual a igual con los investigadores más experimentados”, recuerda Vettore, el segundo en dejar el CBMEG. Eximio planificador de los gastos y de la rutina de trabajo, Vettore se mudó de Campinas a la capital paulista en julio de 2001. Hoy en día es coordinador del laboratorio de genética del cáncer del Instituto Ludwig de Investigaciones sobre el Cáncer, y procura identificar marcadores moleculares para tumores.
Tres meses después, cuando las conclusiones del trabajo con la caña ya se encontraban avanzadas, fue la hora de Silva decirle adiós a Paulo Arruda y Adilson Leite, su ex director de tesis y uno de los coordinadores del CBMEG, que murió de cáncer en los pulmones en febrero de 2003. Silva pasó ocho meses en una unidad de Embrapa de Río y desde julio del año pasado trabaja en otra unidad, el Centro Nacional de Recursos Genéticos y Biotecnología (Cenargen) de Brasilia, donde trabaja en los genomas del café y la banana, en programas de computadora un poco más amigables que aquéllos con los que tuvo que lidiar años atrás.
“El respeto con el que los otros investigadores me tratan hoy en día no tiene precio”, comenta Silva, que al terminar su doctorado había participado en la redacción de 11 artículos científicos. El equilibrio de fuerzas, a su modo de ver las cosas, fue esencial para que el grupo sobreviviese en la misma sala en la que trabajaban juntos y para superar las diferencias de estilo de trabajo. Él, por ejemplo, es dispersivo y ruidoso (tiene una banda de rock desde que tenía 12 años), mientras que Vettore se granjeó la fama de ser super-organizado y metódico.La propia historia de la caña emergía a medida que se acumulaban los descubrimientos sobre su genoma, anunciados en 2001 en una edición especial de Genetics Molecular Biology y sintetizados en el artículo de Genome Research, firmado por 57 brasileños.
Los investigadores arribaron a la conclusión de que la caña guarda al menos un 70% de semejanza con otro grupo de plantas, las dicotiledóneas, como el fríjol y la soja (la caña es una monocotiledónea) – entre 50 y 70 millones de años antes de separarse, había una sola especie, con características de dos grupos. La comparación entre genomas revela también que un 71% de los genes de la caña se encuentran también en la Arabidopsis thaliana, una planta modelo usada en genética que no alcanza los 10 centímetros de altura, y el 80% de los genes de la cana tienen un correspondiente en el arroz.
Estas informaciones son importantes, pues sugieren de qué manera hacer de la caña un cultivo más productivo o más resistente a las sequías. En la práctica, significa intensificar la actuación al menos de una parte de los 2.000 genes ligados a la producción de azúcar del híbrido de caña actualmente cultivado en Brasil, producto de cruzamientos realizados en el transcurso de cinco siglos entre las especies Saccharum spontaneum, más efectiva en la producción de azúcar, y la S. officinarum, más resistente a las enfermedades, por ejemplo. Los investigadores saben desde hace tiempo que están operando con una planta compleja, cujas células cargan hasta 12 copias de cada gen.
Si bien por un lado estas peculiaridades dificultan el trabajo, por el otro hacen que los logros sean más gratificantes. “El trabajo con el genoma de la caña facilitó el desarrollo de herramientas más sencillas de comparación entre genomas, que permiten que cualquier biólogo extraiga conclusiones muy interesantes sobre cualquier organismo vivo”, comenta Carlos Menck, genetista del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (USP). Menck, Michel Vincentz, del CBMEG, y un grupo de 10 investigadores del Sucest están finalizando un artículo en el que compararon genes de la caña y de Arabidopsis, y en el que presentan algunos que aún no se habían identificado.
Este trabajo catapultó a los científicos a otro nivel. Por tal razón, una película que mostrase las trayectorias de los científicos que revelaron la esencia de la caña no podría dejar de reconstruir la escena en la que João Meidanis ingresó al CBMEG en 1995, con ganas de llegar a una secuencia genética pequeña. Bastarían tres mil pares de bases. Con ellos pretendía desarrollar los programas que serían esenciales luego de algunos años para el estudio de laXylella , la caña y otros organismos ya secuenciados. La anhelada materia prima – en aquellos tiempos su entrega tardaba seis meses111 – hoy en día saldría en dos minutos, mientras uno se toma un café o, mejor aún, un caldo de caña helado.
Al contrario de lo que ahí se publicó, la planta Saccharum spontaneum es más rústica y produce menos azúcar, mientras que la variedad Saccharum officinarum produce más azúcar, pero es menos resistente a las enfermedades.
El Proyecto
Genoma Caña
Modalidad
Proyecto de Investigación en el Ámbito del Programa Especial Genoma FAPESP
Coordinador
Paulo Arruda – Unicamp
Inversiones
US$ 4.484.090,61
