De la insulina al cambio climático
El impacto de la biología molecular y la genómica
La imagen que se forma en nuestra mente al escuchar “ADN” —dos hilos entrelazados— es relativamente reciente. Hasta hace 70 años, la “molécula de la vida”, portadora de la información genética distintiva de los seres vivos, aún era un enigma. En 1953, gracias al trabajo del biólogo estadounidense James Watson, el físico británico Francis Crick, y otros científicos precedentes, el mundo pudo conocer el modelo de la doble hélice del ADN, marcando un hito en la historia de la humanidad.
La estructura de esta célebre molécula se ha instalado profundamente en la cultura popular, inspirando incluso estructuras arquitectónicas como el Helix Bridge en Singapur. Asimismo, ha impulsado los avances de la biología molecular y la genómica, una subdisciplina encargada de estudiar la vida en diminuto, a partir de ácidos nucleicos, proteínas y la información contenida en los genomas.
Después de resolver este gran rompecabezas del ADN, los desarrollos implementados en diferentes sectores han permitido mejorar la calidad de vida de las personas y brindar esperanza frente a los retos futuros que plantea el cambio climático. Si volvemos sobre la historia, en el campo de la medicina hay un ejemplo notable que tiene que ver con un conocido fármaco.
Watson y Crick posaron a principios de la década de 1990 con un modelo similar al que utilizaron para describir por primera vez la estructura del ADN. Cortesía de Susan Lauter, CSHL.
Hasta 1970, entre 50 mil y 100 mil cerdos eran sacrificados anualmente en Estados Unidos para producir insulina a partir del páncreas de estos animales y tratar personas con diabetes, no obstante, esta realidad cambió radicalmente en 1982 gracias a la biología molecular, que al entender cómo se organiza la información genética en el ser humano, pudo modificar bacterias para producir insulina y, mediante un biorreactor, generar toneladas de esta medicina a escala global.
Este caso ejemplifica cómo muchos procesos han debido replantearse para ser sostenibles, de lo contrario, ¿podríamos continuar produciendo insulina a partir de la muerte de miles de cerdos? La respuesta es que posiblemente habría muchas limitaciones para beneficiar a todas las personas. Otras preguntas cruciales para la biología molecular y la genómica se encuentran en el ámbito agrícola, donde la preocupación por la productividad alimentaria ante una población en crecimiento es cada vez más apremiante.
Con la comprensión del ADN, se ha logrado identificar con mayor precisión cuáles son los patógenos que afectan a las plantas. Ahora se puede afirmar con certeza si se trata de una bacteria, un virus o un hongo, así como comprender su modo de acción en los diferentes organismos, incluyendo la forma en que ingresan a las plantas, su diagnóstico y tratamiento.
¿Te suena familiar?
¡Por supuesto! Este procedimiento aplica perfectamente en los seres humanos. Si recordamos la COVID-19, los científicos identificaron rápidamente que se trataba de un virus y, con el tiempo, pudieron establecer protocolos para su manejo. Esta experiencia contrasta fuertemente con la pandemia de 1914, cuando una de las explicaciones encontradas para aquella crisis sanitaria fue que se trataba de una maldición, lo que resultó en la pérdida de millones de vidas.
Para Diego Villanueva, investigador y director del área de Sistemas Naturales y Sostenibilidad de EAFIT, los desafíos éticos y técnicos que plantea la biología molecular y la genómica son complejos, sin embargo, los retos actuales demandan el desarrollo de tecnologías que permitan avanzar hacia un futuro más sostenible no solo para los seres humanos, sino también para la biodiversidad en general. La necesidad de realizar diagnósticos rápidos, caracterizar microorganismos y generar nuevos elementos que garanticen una nutrición de calidad son asuntos que no admiten demora.
En este sentido, Diego destaca la importancia del trabajo multidisciplinario y la cooperación en estos esfuerzos. Desde EAFIT, menciona, son varias las propuestas formuladas con esta visión y con la intención de ofrecer soluciones innovadoras para la humanidad y el planeta. Una de ellas es Natural Vitro, una iniciativa que busca conservar la flora colombiana y mejorar la productividad agrícola mediante la entrega de plantas que conservan las características de su madre. Así, es posible mantener la homogeneidad de los cultivos en el campo y características específicas, como la resistencia a una plaga, por ejemplo.
Además, se encuentra Astrolab Bio, una spin-off con sello eafitense que, con su producto Biomatest, ha desarollado un examen que permite a expertos en salud y pacientes tener un diagnóstico adecuado y aplicar tratamientos especializados en afectaciones difíciles de atender. Mediante la información genética obtenida de una muestra de deposiciones, se obtiene un informe detallado del estado de la microbiota, que incluye una guía de tratamiento con recomendaciones para prevenir posibles enfermedades y mejorar la salud en general.
Otra solución innovadora es Axomics, donde un equipo de biólogos ha trabajado en la integración de tecnologías de secuenciación genética para ofrecer un servicio masivo y rentable para la secuenciación de ADN de macro y microorganismos, especialmente hongos, bacterias y animales. Se trata de un dispositivo portátil con el que se pueden identificar especies y responder preguntas sobre la biodiversidad, beneficiando tanto a la investigación como a la industria.
Conocer el ADN de una especie tiene diversas aplicaciones y un impacto significativo en múltiples sectores. En la investigación en Colombia, donde es crucial caracterizar los recursos genéticos del país, estos avances influirán en la gestión de ecosistemas y la explotación de recursos biológicos. En agricultura, permitirá identificar plagas que afectan los cultivos para abordar eficazmente las enfermedades, evitando la aplicación errónea de productos. En la salud humana, facilitará la identificación de bacterias patógenas y el diagnóstico preciso de antibióticos, así como la caracterización genómica de virus y el análisis de comunidades microbianas.
Los aportes y el potencial de la biología molecular y la genómica pueden generar cambios significativos en diversos campos, que aportan a la sostenibilidad ambiental. De igual forma, estas iniciativas no deberían ser individuales; requieren la colaboración de todos los sectores: académico, político y empresarial. Igualmente, es crucial reconocer su importancia en nuestra vida cotidiana para implementarlas de manera coherente y efectiva.