En los pr\u00f3ximos tres a\u00f1os, l\u00e1minas especiales de vidrio del tama\u00f1o de un dedo, en las cuales se insertan miles de genes o fragmentos de ADN, podr\u00e1n revelar al hombre los caminos de la biolog\u00eda molecular que llevan a la producci\u00f3n de variedades m\u00e1s dulces de ca\u00f1a de az\u00facar. En 2007, con la ayuda de las l\u00e1minas denominadas microarrays o chips de ADN, investigadores paulistas pretenden identificar genes que favorezcan a la planta en la acumulaci\u00f3n de altos contenidos de sacarosa, el popular az\u00facar de mesa, durante su proceso de maduraci\u00f3n.<\/p>\n
“Si descubrimos buenos marcadores moleculares implicados en ese proceso, podremos m\u00e1s r\u00e1pidamente desarrollar variedades gen\u00e9ticamente modificadas m\u00e1s ricas en az\u00facar”, dice Glaucia Mendes Souza, del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de San Pablo (IQ\/USP), coordinadora de los estudios. “En un estudio piloto, identificamos 20 marcadores de acumulaci\u00f3n de sacarosa, pero la meta es encontrar muchos otros”. Los microarrays tambi\u00e9n se utilizaran para procurar genes involucrados en la resistencia a las plagas (insectos), en la tolerancia a la escasez de agua y en la interacci\u00f3n de la ca\u00f1a con bacterias naturales que le ayudan a fijar el nitr\u00f3geno en sus ra\u00edces, y funcionan como fertilizantes del cultivo.<\/p>\n
Plantas as\u00ed, ricas en sacarosa y m\u00e1s fuertes, ser\u00edan en cultivo ideal para los productores de az\u00facar y de alcohol. Por eso, el proyecto cuenta con financiamiento del programa Asociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (PITE) de la FAPESP, del Centro de Tecnolog\u00eda Ca\u00f1era (CTC), de Piracicaba, controlado por la Cooperativa de Productores de Ca\u00f1a, Az\u00facar y Alcohol del Estado de San Pablo (Copersucar), y de la central Centralcool, de la ciudad de Luc\u00e9lia, noroeste de S\u00e3o Paulo. “Estamos invirtiendo en la mejora de nuestra materia prima, la ca\u00f1a de az\u00facar”, dice Carlos Yokio Nomura, gerente de log\u00edstica de Centralcool.<\/p>\n
La expresi\u00f3n de los genes en 12 tipos de ca\u00f1a, todas desarrolladas por los t\u00e9cnicos del CTC por medio del tradicional cruzamiento de plantas con diferentes caracter\u00edsticas, ser\u00e1 objeto del an\u00e1lisis por parte del equipo de Glaucia. “Son variedades que se crearon en nuestro programa de mejoramiento gen\u00e9tico, pero no son plantas transg\u00e9nicas”, afirma el ingeniero agr\u00f3nomo Eug\u00eanio C\u00e9sar Ulian, gestor de biotecnolog\u00eda del CTC. Producir ca\u00f1as transg\u00e9nicas es una meta para un segundo momento del trabajo, cuando se identificar\u00e1n los principales genes responsables por la producci\u00f3n de sacarosa en la planta.<\/p>\n
Si el proyecto genera innovaciones tecnol\u00f3gicas de inter\u00e9s comercial, las tres fuentes que financiaron los estudios ser\u00e1n las titulares de su patente. Tambi\u00e9n las universidades de los investigadores involucrados en la iniciativa – adem\u00e1s de la USP, hay cient\u00edficos de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) enganchados en los estudios – tendr\u00e1n derecho a una parte de los royalties generados por eventuales patentes.<\/p>\n
Menos preocupado en producir conocimiento b\u00e1sico para la academia y m\u00e1s abocado a hallar soluciones tecnol\u00f3gicas capaces de aumentar la competitividad de sectores de la econom\u00eda paulista y nacional, el PITE, que re\u00fana a las universidades paulistas y a las empresas del sector del az\u00facar y alcohol, es un hijo directo de una gran tarea cient\u00edfica sobre la ca\u00f1a: el proyecto Sucest, sigla en ingl\u00e9s para Sugar Cane EST, tambi\u00e9n conocido como Genoma Ca\u00f1a.<\/p>\n
Entre las contribuciones del Sucest, que moviliz\u00f3 a 240 investigadores y fue concluido en 2003, se destaca la estructuraci\u00f3n de un gran banco de datos sobre el material gen\u00e9tico del vegetal. En \u00e9l hay informaciones sobre el seguimiento de cerca de 240 mil fragmentos de genes, denominados ESTs, o etiquetas de secuencia expresa. “El Sucest nos dio la base para montar nuestro proyecto”, comenta Glaucia, que va a almacenar las informaciones sobre las funciones de los genes descubiertas por los estudios con microarray en un segundo banco de datos, reci\u00e9n construido.<\/p>\n
La tecnolog\u00eda de los chips de ADN permite analizar cu\u00e1les genes o trozos de genes de un organismo se expresan (se usan) en diferentes situaciones. No es una herramienta para descubrir genes dif\u00edciles de identificar, pero s\u00ed para mapear el papel, la funci\u00f3n de los genes o pedazos de ADN previamente conocidos, cuya secuencia se hab\u00eda determinado mediante el empleo de otras t\u00e9cnicas de la biolog\u00eda molecular.<\/p>\n
Esta metodolog\u00eda es muy empleada actualmente en trabajos relativos a las bases gen\u00e9ticas de enfermedades humanas. En estudios sobre el c\u00e1ncer, por ejemplo, los microarrays son usados para comparar el funcionamiento de conjuntos de genes en tejidos sanos y enfermos. De esta forma, los cient\u00edficos identifican cuales genes son m\u00e1s, menos e igualmente expresados por c\u00e9lulas normales y con tumores. Los experimentos con chips de ADN generan figuras donde los genes insertados en las l\u00e1minas se representan por puntos. Los puntos rojos representan los genes que se expresan m\u00e1s en una determinada situaci\u00f3n que en otra. Los verdes representan a los menos expresados, y los amarillos, los que se usaron en ambas situaciones. Si un gen se muestra superexpresado en un contexto determinado, como en un tejido con c\u00e1ncer, quiere decir que es importante para la ocurrencia de esa condici\u00f3n.<\/p>\n
Fracci\u00f3n gen\u00f3mica<\/strong> Dos variedades producen de manera precoz mucha az\u00facar, inmediatamente en el inicio de la zafra, en el mes de mayo. Las otras dos variedades demoran m\u00e1s tiempo para alcanzar contenidos elevados de sacarosa. “Vamos a observar la expresi\u00f3n de los genes durante todo el proceso de maduraci\u00f3n de la planta”, dice Ulian. Las comparaciones se efectuar\u00e1n en cuatro momentos del a\u00f1o: antes de la zafra de la ca\u00f1a (en marzo) y al comienzo (mayo), en el medio (julio) y al final (septiembre) de la zafra. El comportamiento de los genes se analizar\u00e1 en dos tipos de tejidos, en las hojas y en el tronco (tallo), donde se concentra la sacarosa.<\/p>\n Los estudios que tienden a encontrar genes para la promoci\u00f3n de otras caracter\u00edsticas econ\u00f3micamente deseables en la ca\u00f1a de az\u00facar tendr\u00e1n un dise\u00f1o similar. Las bases moleculares para la tolerancia a la falta de agua ser\u00e1n objeto de un trabajo que va a comparar la expresi\u00f3n de genes en cuatro variedades de ca\u00f1a, dos adaptadas a climas secos y dos no acostumbradas a la aridez. Siguiendo esta l\u00f3gica de confrontar el funcionamiento de los mismos genes en variedades de la planta con rasgos que contrastan, tambi\u00e9n se analizar\u00e1n variedades poco y muy resistentes a enfermedades, y susceptibles a la acci\u00f3n de bacterias fijadoras de nitr\u00f3geno.<\/p>\n Si todo marcha bien, los investigadores y las empresas de alcohol y az\u00facar que participan en el PITE habr\u00e1n identificado genes capaces de aumentar la capacidad productiva de un ca\u00f1averal. Con esos datos, ser\u00e1 posible, te\u00f3ricamente, producir plantas gen\u00e9ticamente modificadas m\u00e1s eficientes y seguras para el ambiente – o, si las empresas prefieren no crear plantas transg\u00e9nicas, sino obtener nuevas variedades por el proceso cl\u00e1sico de mejoramiento gen\u00e9tico.<\/p>\n
\nEn la b\u00fasqueda de los secretos moleculares que tornan a la ca\u00f1a m\u00e1s dulce y resistente a las plagas, los investigadores van a construir un microarray con 4.608 genes. \u00c9se no es el n\u00famero total de genes que componen el genoma del vegetal, sino solamente una fracci\u00f3n de ellos – la fracci\u00f3n m\u00e1s importante para los estudios comparativos que se har\u00e1n. “Nuestros resultados preliminares con un chip piloto con 1.920 genes fueron prometedores”, eval\u00faa Glaucia. En los experimentos m\u00e1s cruciales del proyecto, que van a intentar descubrir las bases gen\u00e9ticas de la acumulaci\u00f3n precoz de la sacarosa en el tallo de la planta, el funcionamiento de ese conjunto de genes se medir\u00e1 en cuatro tipos de ca\u00f1a de az\u00facar.<\/p>\n