Nieves-Cordones (Cebas): “Es posible inactivar el gen de la proteína en las plantas de arroz volviéndolas resistentes al cesio radiactivo"

Doctor en Biología y uno de los descubridores de que la modificación genética en plantas de arroz hace que se vuelvan resistentes al cesio radioactivo Cs 137. En Agrodiario hemos hablado con el investigador Manuel Nieves-Cordones para conocer de su mano el origen de este estudio, sus aplicaciones y en qué se encuentra trabajando en estos momentos, a través de nuestra entrevista 'A la sombrica'.

Investigar en radiactividad es fundamental porque va a permanecer durante gran parte de nuestra historia en la Tierra. ¿Cuándo nació este proyecto sobre la resistencia de las plantas a la radiactividad y por qué?

Durante mi estancia postdoctoral colaboré en un proyecto que se financió gracias al gobierno francés, con una dotación cuantiosa de 19 millones de euros y cuyo objetivo era tener un plan de contingencia en caso de un accidente nuclear. Esta iniciativa estaba motivada por el caso ocurrido en Fukushima, por lo que el gobierno, dada la gran cantidad de centrales nucleares que había en Francia, decidió ponerse las pilas ante un posible accidente. Y es que el 80% de la energía eléctrica francesa se mueve gracias a las plantas nucleares. 

Dicho proyecto cubría varias áreas como la química o la biología y, dentro de esta última, existían distintas estrategias como la de protección de cultivos o fitorremediación (descontaminación de los suelos). De esta manera, en el proyecto se pretendía tener plantas que absorbiesen el cesio radioactivo y que fuesen superacumuladoras y, por otro lado, la existencia de plantas que fuesen impermeables a la radiactividad. Dentro de esta estrategias basadas en las plantas, mi grupo de investigación recibió la parte del proyecto en la que se encargaba de la elaboración de estrategias biotecnológicas para obtener cultivos que no acumulasen la radiactividad.

¿Cómo ha conseguido modificar genéticamente las plantas de arroz hasta lograr que dejen de absorber el cesio del terreno y lograr plantar en terrenos radiactivos?

Los comienzos fueron complicados ya que existía muy poca información de base, así que uní dos cosas. En primer lugar, mis conocimientos sobre nutrición mineral de potasio, donde curiosamente el potasio y el cesio radioactivo son similares químicamente y la vía de entrada del cesio radioactivo se pensaba que eran las mismas proteínas por las que se alimentaba la planta de potasio. 

En segundo lugar, la tecnología CRISPR-CAS, (dos investigadoras fueron premiadas con el Príncipe de Asturias de Ciencias por los avances logrados con esta tecnología), una herramienta que permite modificar el DNA de los organismos superiores, es decir, de células humanas como de plantas, etc. Gracias a esta herramienta es posible modificar la secuencia de letras que determina la función de los genes. Así, durante el proyecto plantee el utilizar dicha herramienta para modificar uno de los genes candidatos que yo tenía para una posible entrada del cesio radioactivo. 

En concreto, mi candidata era una proteína que participaba en la entrada de potasio del suelo a la raíz de la planta. Al principio, la planta modelo era el arroz dado que es un cultivo a nivel mundial y con bastante importancia en algunas zonas de Francia. En este estudio conseguimos poder demostrar que tras un accidente nuclear es posible inactivar el gen de la proteína mediante la modificación genética en las plantas de arroz hasta lograr que se vuelvan resistentes al cesio radioactivo, el Cs 137. Los resultados llamaron mucho la atención porque dicho gen era responsable casi el 99% de la entrada de radioactividad en condiciones de alta contaminación.

Además, este tipo de planta y su cultivo tuvieron su interés la Universidad de Tokio en Japón, por lo que colaboramos con un investigador que trabajaba con cesio radioactivo. Este hombre lo que hizo fue recoger muestras de suelo muy contaminado de la zona de exclusión de Fukushima y cultivó dos tipos de plantas: plantas de arroz sin modificar genéticamente y nuestras plantas de arroz con el gen modificado, dando unos resultados muy bajos estas últimas en cesio.

La contaminación radiactiva ocasionada por los accidentes en centrales nucleares tales como los ocurridos en Chernóbil (Ucrania) en el año 1986 y Fukushima (Japón) en el año 2011 afectaron gravemente al suelo. ¿Cómo es posible que las plantas de dichas zonas hayan sobrevivido pese a acumular material radioactivo?

Si bien es cierto que puede existir cierto daño en plantas que se encuentren cerca de las centrales nucleares, causando incluso mutaciones o la muerte, el impacto a ese nivel es mucho más bajo que el impacto que pueda tener en la salud de las personas. Y es que la radiación que puede coger una planta es muy baja pero, por ejemplo, la cantidad de kilos de arroz que una persona de Japón puede comer al año tiene un efecto acumulativo. La dosis que pueda tener una planta no llega a afectarle tanto como para no poder terminar su ciclo de vida, en cambio para una persona que viven unos 70 años de esa dosis acumulada de radioactividad de tantos kilos de arroz comidos durante años si puede ser nocivo para la salud. 

Realmente la radiación a las personas puede darse por varias vías, la propia que existe en el ambiente y que lo sufre la piel o los ojos, y luego la radiación indirecta que puedes obtener a través del agua o de los cultivos que han estado en contacto con la radiación, provocando la aparición de cáncer o la muerte súbita entre otros problemas. Luego está la radiación directa, que es la que más llama la atención dado que la gente se muere en cuestión de semanas o meses.

En Japón, desde el accidente de Fukushima, han tenido un problema importante con la liberación de ceso radiactivo. Usted ha colaborado en ayudar al país en este problema. ¿Cómo se encuentra la agricultura japonesa? ¿Qué poblaciones y cultivos son los más afectados?

En los radios intermedios o más alejados de la zona de Fukushima sí que existe cierto nivel de agricultura, ya que la contaminación ha descendido mucho en los últimos años. En cambio, cerca de los 10 kilómetros en torno a la zona del accidente el suelo resulta inservible mientras exista radioactividad. Fueron los propios japoneses quienes, tras el accidente, establecieron niveles en los cuales se podía cultivar. 

En la actualidad, todos los alimentos que se producen en estas zonas siguen unos controles estrictos para comprobar si están contaminados y, en principio, hasta ahora no ha existido alerta sanitaria por radioactividad. Únicamente ha existido una alerta y no fue porque la planta tuviese radioactividad, sino porque hubo una contaminación superficial de los sacos de arroz al estar en contacto con algún material que estaba contaminado. Entre los cultivos, podemos encontrar frutales como cerezos o incluso invernaderos tipo horticolas.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) asegura que una persona recibe unos 3 milisieverts a lo largo de todo el año, el 80% a través de fuentes naturales de radiación (como ciertos gases que puede haber en el terreno), y el otro 20% a través de procedimientos y pruebas médicas. En estos momentos, ¿cuál es el nivel medio de radiación que puede llegar a la población japonesa tras el accidente al consumir alimentos contaminados?

En estos momentos no puedo decir cifras exactas, pero puedo asegurar que durante el primer año fue bastante fuerte y desde entonces ha bajado muchísimo. Todavía existe un fondo de radioactividad en la zona de exclusión, que eso va a seguir unas cuantas décadas, un entorno al que han dado por perdida en un par de kilómetros alrededor de la central. Luego existen otras zonas que van a tener un nivel de radioactividad muy bajo durante varias décadas, que es lo que tarda el cesio radioactivo en descomponerse.

La mayoría de los vegetales poseen una gran capacidad de crear nuevas células de cualquier tipo que las plantas necesiten, de tal manera que pueden reemplazar las células o tejidos muertos mucho más fácil que los animales ¿Es posible que en el futuro esta investigación logre darse en otros cultivos?

La creación de nuevas células de cualquier tipo es un mecanismo muy conservado en plantas superiores, es decir los frutales y las plantas horticolas. En todo este tipo de plantas que se utilizan en la agricultura pensamos que el mecanismo que hemos descubierto en el arroz está conservado. Algo que podía intuir también en un estudio que estuve realizando con tomates durante mi tesis doctoral. 

De hecho, en un trabajo reciente hemos publicado que, no con las mismas herramientas que se han utilizado en el cultivo de arroz, también hemos comprobado que este estudio sería extrapolable y aplicable al tomate y posiblemente a otros cultivos agrícolas, ya que sería la misma vía de entrada. Y es que, ahora mismo una de las ventajas que tenemos es que hay una gran cantidad de genomas de las plantas secuenciados. Entonces una vez que sabes el genoma de una planta conoces que biblioteca genética posee cada uno y es fácil de identificar en cada especie las proteínas que son de tu interés.

No obstante, la modificación de genes es un tema controvertido. En Europa existen leyes que no permiten esta herramienta, únicamente en campos de investigación para demostrar una hipótesis, pero no se puede vender arroz de esas plantas. En cambio, en otros lugares sí es posible, como Sudámerica o Australia. Lo que sí es posible en Europa es la aplicación de prácticas agronómicas. Por ejemplo, el cesio compite con el potasio para entrar en la planta, así que si tuvieras un problema de radioactividad de cesio en el suelo habría que añadir un exceso de fertilizantes de potasio para impedir que entrara en la planta.

¿Qué problemas para la salud puede generar la acumulación de cesio en los cultivos que consumimos?

En las personas que tiene el efecto acumulado de beber agua contaminada o comer estos alimentos es, sobre todo, un efecto de mutación en el ADN,  por lo que va haciendo un daño disperso. Hay veces que existen genes importantes para las células o los cuerpos que se ven dañados y dejan de funcionar con órganos que comienzan a fallar, los músculos no se contraen de igual manera o las neuronas dejan de funcionar igual. Por tanto, existen daños estructurales físicos por la propia radiación pero también existen daños por las mutaciones que se generan.

¿El cambio climático puede influir en la supervivencia de las zonas de cultivo con índices de radiación?

Efectivamente. El cesio, al encontrarse en el suelo, se encuentra expuesto a condiciones ambientales de temperatura, humedad (lluvia, sequía, etc). Así, por ejemplo, el hecho de que un cultivo se encuentre en zonas con muchas lluvias puede favorecer que el cesio pueda ser arrastrado desde una zona de cultivo a una zona inferior al encontrarse en una montaña o en una ladera. Otro de los factores que puede afectar es el calor, por el cual las plantas suelen transpirar más y coger más nutrientes del suelo, aunque si es un calor excesivo puede ocurrir que no coja nada de radioactividad. Todo depende siempre del escenario en el que se contemple.

¿Considera que hace falta más apoyo de las administraciones para la investigación?

Definitivamente la respuesta es sí. En mi opinión, la crisis ha hecho mucha mella y hay gente como yo, que somos muy afortunados y que, a pesar de estar mucho tiempo fuera, hemos podido reintegrarnos en el sistema y hemos hecho nuestra aportación a los grupos de investigación del Cebas-CSIC después de 6 o 7 años en el extranjero. Los investigadores necesitamos un apoyo de la administración a largo plazo, porque en la escala de tiempo para que algo tenga repercusión en ciencia es necesario que sea largo. 

Las líneas de investigación cuando empiezan a ser productivas es a partir de los 10 o 15 años de trabajo, por lo que hay que estabilizar al personal y darle medios para que puedan trabajar. Existen datos de que la inversión en I+D+i en otros países posee un porcentaje elevado en el producto interior bruto y, en general, cuanta mayor sea la inversión es mayor la productividad, más patentes y mejor posición en el mercado global.

¿Qué aplicaciones podría tener su estudio en la Región de Murcia? ¿podría servir para suelos nitrifricados como los del entorno del Mar Menor o con presencia de metales pesados como los de la Sierra Minera?

Hay que recordar que el cesio que existe en la naturaleza no es radioactivo, por lo que la fuente principal del tipo de cesio del que hablamos son las centrales nucleares. Por ello, el tema de la radioactividad lo abordé en Francia, donde sí que tenían una gran conciencia de riesgo al existir tantas centrales nucleares, pero en Murcia no tenemos una fuente posible de radioactividad. Este tipo de investigación suele darse más por conocimiento general que por demandas locales. Por ejemplo, el grupo de trabajo en el que estoy ahora, que pertenece al Cebas-CSIC, tiene una orientación más regional que podría aplicarse a Murcia. Y es que trabajamos con plantas horticolas y estudiamos el impacto que tiene el manejo de los cultivos y las condiciones ambientales en el vigor y productividad de la planta.

Asimismo, el cesio no es un metal pesado, por lo que creo que el problema de las minas va por otra rama, dado que las proteínas que mueven los metales pesados son distintas de las que mueven el potasio o el cesio, que son las que yo he estudiado.

No obstante, existen ideas o aproximaciones de laboratorio que se han puesto en practica en arroz y que son extrapolables porque la idea es la misma: tú tienes algo fuera que no quieres que entre dentro de tu planta. Fuera de lo que es el tema de la radioactividad, en el Cebas estamos trabajando en buscar plantas más eficientes que crezcan más o menos lo mismo, y a las que no hayan que echar tantos nutrientes. Lo que se busca es que la productividad de la planta no sea tan dependiente de los fertilizantes que tú le proporciones.

A LA SOMBRICA...

-Un libro o una película.... La película de 'Parque Jurásico'

-Un color... El verde

-Un animal... El perro

-Una afición… El fútbol

-Un deseo... La paz

-Un día de la semana.... El sábado

-Una estación del año... El verano

-Una comida.... La pasta

-Un destino.... La playa

-Un refrán... “En casa del herrero, cuchillo de palo”