Plásticos naturales de la planta del tabaco

La bolsa plástica del mercado, o la botella de gaseosa que se compra a la hora del almuerzo, se elaboran a partir de derivados del petróleo que contaminan del aire y los océanos. Una novedosa técnica muestra que, gracias a la modificación genética que se consigue a través de la bacteria Agrobacterium tumefaciens, la planta del tabaco podría generar plásticos a base de sus hojas.

En la naturaleza, Agrobacterium tumefaciens infecta las hojas de la planta produciendo un corte en el que se inyectan genes específicos, que hacen que esta produzca alimento para la bacteria; sin embargo, tales procesos naturales se pueden modificar haciendo que ya no sea ese el gen que se introduzca, sino uno que produzca polímeros, es decir cadenas de carbono que crearían plástico natural.

El tabaco es originario de América; proporciona cerca de 40 millones de empleos en todo el mundo; se cultiva en 120 países y produce alrededor de 4 millones de toneladas anuales. En Colombia, su producción está concentrada en Boyacá, Huila, Nariño, Valle del Cauca y Santander, con poco más de 12.000 toneladas para 2018.

Meike Estrada, magíster en Ciencias Agrarias, y Mariana Moncayo, estudiante de Biología, trabajan con estas plantas en el Laboratorio de Biología Molecular del Departamento de Biología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), teniendo como referencia la investigación doctoral en Biotecnología de Daniela Portela y la tesis de maestría de Fabian Villamil, en las que se encontró que alrededor de 25 plantas tenían un proceso exitoso de traspaso genético de las bacterias.

“Se evaluaron alrededor de 2.400 explantes, o pequeños pedazos de las hojas de tabaco, el 50 % de la variedad Samsun y el otro 50 % de la variedad k326, y se infectaron con la bacteria que contenía el gen necesario para generar polihidroxialcanoatos (PHAs) y ver si reaccionaba a este estímulo, pues estos son poliésteres producidos y degradados naturalmente por bacterias, cuyas propiedades los hacen similares a los plásticos derivados del petróleo”, explica la magíster Estrada.

Añade que este proceso se logra gracias a que se sintetiza el “cassette de expresión”, que contiene la secuencia genética con el gen phaCAC (o transgen), que ayudará a la planta a ser idónea para el proceso. Esta sinterización se hace en Corea, a donde Colombia envía las muestras.

“La empresa Macrogen envía el gen sintetizado en un ‘polvo’ que contiene una cantidad muy pequeña, la cual se diluye y añade a la bacteria con el método de electroporación (choque de corriente eléctrica en el microorganismo), abriendo sus poros para que absorba el gen”, asegura la estudiante Moncayo.

Luego se pone a las pequeñas hojas de las plantas, y la bacteria transformada genéticamente se deja en cajas de Petri –recipientes de laboratorio– por dos días para observar si hubo una transformación exitosa, ya que no siempre se da.

“Si la bacteria cumple su propósito genético, en la planta se generarán polímeros en sus hojas, o, en este caso, biopolímeros, ya que vienen de un medio natural, que son compuestos químicos con cadenas de carbono clave para que algún día se puedan generar bioplásticos”, indica.

Se realizan pruebas tanto moleculares como una de tinción, denominada GUS, utilizando el reactivo X-Gluc, que se aplica a los pequeños explantes: si su superficie se pone azul, quiere decir que tiene el gen de producción de polihidroxialcanoatos, y por ende biopolímeros; si no, significa que el gen no está.

El estudio se realizó en el Laboratorio de Biología Molecular del Departamento de Biología y en cuartos de crecimiento del Instituto de Genética (IGUN), con las condiciones necesarias para que la planta crezca.

Aún se está trabajando en maneras de extraer los polímeros, las más efectivas son a través de procesos químicos y mecánicos, que tendrían los siguientes pasos generales: trituración, filtración, clarificación, separación de fases líquidas, purificación, cremado y concentración.

Cada año la producción de tabaco en Colombia disminuye a causa de variables como la baja contratación en esta industria; el cambio de uso del suelo; las importaciones y el contrabando de cigarrillos; y el cambio en hábitos de consumo.

En el debate actual sobre el uso de plantas transgénicas en Colombia, este desarrollo de tabaco modificado genéticamente es un ejemplo de las múltiples aplicaciones que tienen los transgénicos, además de generar empleos, contribuir a una economía más sostenible y proteger el medioambiente.