El mundo de la bionanotecnología en la agricultura (PARTE II)

Nota del editor: Antes de leer este artículo, se recomienda ver la primera parte de éste para una mejor comprensión. La puedes encontrar dando click AQUÍ      

En esta segunda entrega del artículo veremos las estrategias de esta rama utilizadas para el control de bacterias multirresistentes a través del uso de bacteriófagos

El pasado mes de agosto Intagri y la revista Productores de Hortalizas ofrecieron un seminario bajo el nombre de “Estrategia bio-nanotecnológica para el control de bacterias multirresistentes a través del uso de bacteriófagos”, a través de las palabras del Dr. Luis Alfonso Amarillas Bueno, director general del Instituto Lightbourn, el cual es un centro de investigación dedicado al desarrollo de aplicaciones bionanotecnológicas en diferentes líneas de investigación.

En el número pasado de nuestra revista (edición de agosto) se le dio cobertura a la primera parte de éste, mientras que ahora cerraremos dicho capítulo con la segunda y última parte.
Como se expuso en el artículo anterior y en el seminario, citando al Dr. Luis Alfonso Amarillas Bueno, las bacterias son de muy fácil diseminación, pueden ser distribuidas de un estado o un país a otro. Existen diferentes mecanismos para penetrar a la planta y afectar al cultivo.

Además, otra característica de las bacterias es que se pueden encontrar en estado de latencia, incluso durante años en diferentes nichos. Además de que tienen una rápida reproducción.

 

Cepas más resistentes

Amarillas Bueno señala que los métodos de control habitualmente utilizados en el campo para tratar de minimizar el impacto de este tipo de patógenos se clasifican en tres grandes grupos:

  • Métodos físicos (solarización, termo tratamiento).
  • Métodos químicos (antibióticos; compuestos de cobre, yodo y zinc).
  • Métodos biológicos (antagonistas, competidores).

Sin embargo, el experto comenta que debido a la resistencia cada vez están surgiendo más cepas resistentes a este tipo de compuestos, por lo que es necesario desarrollar nuevas alternativas para combatir estos patógenos.

Desafortunadamente para la agroindustria, dice, las instituciones de salud a nivel mundial han señalado a un sector como el principal responsable del surgimiento de cepas bacterianas resistentes; y es precisamente el agroindustrial. Por lo tanto, las organizaciones internacionales de salud han señalado que la agroindustria debe de dejar de utilizar antibióticos en este sector.

Entonces, el director general del Instituto Lightbourn señala que en primera instancia tenemos que reducir el uso de este tipo de agentes en la agricultura porque representan un riesgo potencial a la salud y esto ha originado que surjan cepas multirresistentes a diversos antibióticos.

Los bacteriófagos

Agrega que dentro de las alternativas que existen actualmente y las innovaciones tecnológicas que existen para el control de este tipo de bacterias multirresistentes (que no responden a ninguna alternativa convencional para controlarlas) existe una estrategia innovadora que es a base de bacteriófagos.

“Éstos son agentes virales, pero a diferencia de los virus que nos afectan a nosotros, por ejemplo, el virus de la gripa, estos virus tienen la característica distintiva de que sólo infectan y destruyen bacterias, por lo tanto, nosotros los podemos utilizar como nuestros aliados para poder combatirlas”, dice.

Asimismo, señala que una característica muy importante es que son las entidades biológicas más abundantes del planeta, están en todos los lados, los respiramos a diario sin darnos cuenta y por lo tanto son muy fáciles de aislar. Otra característica es que se replican muy rápido, esto hace que una bacteria pueda ser eliminada en cuestión de minutos.

El Dr. Amarillas Bueno destaca que existen muchas clases de bacteriófagos, pero particularmente los más importantes para el control de bacterias patógenas es el uso de virus que pertenecen a la familia Myoviridae, Siphoviridae y Podoviridae.

¿Cómo destruyen a la bacteria? Es muy simple, dice, es lo mismo que ocurre con los virus que nos afectan a nosotros los humanos.

  1. Se unen a la superficie celular bacteriana
  2. Inyectan el material genético
  3. Se replican
  4. Y en cuestión de minutos el virus destruye a la bacteria.

Poderosa herramienta

“Los bacteriófagos pueden ser utilizados con diferentes propósitos, son una importante herramienta biotecnológica, pero el propósito de nuestro grupo de investigación es utilizarlos con dos enfoques diferentes: primero, usarlos para el control biológico, es decir, eliminar bacterias patógenas, principalmente en frutas y hortalizas; y también utilizarlos en fagoterapia, que es el tratamiento de enfermedades en humanos”, señala el experto.

Agrega que el motivo por el cual los bacteriófagos han sido vislumbrados como una poderosa herramienta para combatir tanto bacterias que afectan la fitosanidad como la inocuidad alimentaria son por cuatro razones principales:

  1. La primera de ellas y muy importante es que tienen la capacidad de replicarse en el interior de la bacteria, presentan un crecimiento exponencial, esto hace que una sola dosis pueda ser suficiente para controlar la situación.
  2. Otro aspecto que los hace candidatos ideales para este propósito es que son totalmente inocuos, no afectan a las células eucariotas, por lo tanto no nos afectan a nosotros, ni a la planta, ni al ecosistema.
  3. También son naturales, tienen un bajo impacto ecológico adverso.
  4. Y son altamente específicos, es decir, nosotros podemos eliminar selectivamente una bacteria determinada.

Selección de candidatos

Comenta que estos virus, al ser ecológicamente sustentables son perfectamente compatibles con la agricultura orgánica, el cual es un sector en crecimiento desde el 2014. Aunque también pueden ser utilizados en la agricultura convencional sin ningún problema.

“Sin embargo, es importante señalar que no todos los bacteriófagos deben ser utilizados con ese propósito, nosotros en nuestro grupo de investigación hacemos una caracterización exhaustiva para seleccionar aquellos virus que sean candidatos ideales con este objetivo”.

Aquí hay algunos criterios:

  1. La primera es que deben de ser estables al almacenamiento, los virus que tenemos, por ejemplo, los hemos mantenido estables a condición de temperatura ambiente durante más de 5 años.
  2. Debemos identificar el receptor, es decir, la molécula a la cual se une el virus en la bacteria, esto para garantizar que solamente la bacteria que nosotros queramos destruir sea destruido por el virus.
  3. Deben de ser estrictamente líticos, es decir, que siempre que infecten a la bacteria deben de producir su destrucción.
  4. No debe de codificar genes de virulencia.
  5. No debe generar ninguna reacción alergénica.
  6. Y lo más importante es que la secuencia del genoma debe ser conocida, porque a través de la decodificación de la información genética del virus, podemos predecir todas las características anteriormente señaladas.

“También evaluamos algunas características biológicas como la velocidad en el que destruye a la bacteria, el tamaño de la explosión y el rango hospedero”, indica.

En resumen, señala, los bacteriófagos forman parte de un concepto que se llama Totally Tox Free (TTF), es decir, totalmente libres de cualquier tóxico. Esto garantiza en primer lugar la sustentabilidad, pues no tiene efectos negativos sobre los sistemas agrológicos, fortalece la inocuidad alimentaria y además aumenta posiblemente la productividad, esto gracias a que reduce las mermas que se pueden presentar, debido al ataque fitopatógeno en los cultivos.

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