En pocas palabras
El suelo congelado del Ártico conserva huellas de microbios que vivieron hace mucho tiempo. Esas huellas podrían ayudar a descubrir sustancias útiles para crear medicamentos, aunque convertirlas en tratamientos será difícil y costoso. Además, la investigación debe respetar a los pueblos indígenas y asegurar que también reciban beneficios.
Bajo la tundra canadiense, donde el frío permanente frena casi toda actividad de los seres vivos, los científicos buscan rastros genéticos de microbios de épocas pasadas. No se trata de sacar un medicamento listo de un bloque de hielo, sino de estudiar la información biológica que aún queda en el suelo y el agua, y averiguar si puede conducir al descubrimiento de moléculas útiles. La búsqueda podría abrir nuevas vías para encontrar antibióticos, pero también plantea cuestiones prácticas y éticas tan importantes como el hallazgo científico.
¿Qué puede conservar el suelo congelado?
Las muestras de suelo permanentemente congelado y los sedimentos del Ártico contienen material genético acumulado durante largos periodos. Parte de ese material se ha deteriorado con el tiempo, así que la información disponible no siempre está completa ni en buen estado. Aun así, algunos fragmentos pueden aportar datos sobre microbios que ya no existen en el entorno actual o sobre especies que la ciencia apenas conoce.
Srijak Bhatnagar, quien dirige un grupo de investigación en bioinformática y microbiología ambiental en la Universidad de Athabasca, describe estas muestras como un registro histórico de la vida microscópica. Durante años, su equipo ha recogido material genético ambiental de las aguas del Ártico canadiense. Las muestras son valiosas porque podrían revelar organismos adaptados al frío extremo o antiguas variedades que suelen pasar inadvertidas en las observaciones habituales.
Pero encontrar una huella genética no equivale a descubrir un organismo vivo que pueda crecer en el laboratorio, ni a hallar un medicamento listo para usar. Primero, los investigadores deben analizar la información de la muestra e identificar genes que quizá participen en la producción de una molécula. Después, tienen que poner a prueba esa posibilidad con otros métodos. El proceso comienza con la lectura de un registro molecular deteriorado y solo avanza cuando se comprende qué hacen esos genes, se produce la molécula y se comprueban sus propiedades.
La búsqueda de genes que no aparecen en el laboratorio
Durante mucho tiempo, uno de los mayores obstáculos para descubrir las sustancias que producen los microbios fue lograr que crecieran. Según las estimaciones citadas por los investigadores, cerca del 99 % de los microbios del ambiente no podía cultivarse con los métodos tradicionales de laboratorio. Si un microorganismo no crece en una placa, es difícil observar qué produce o estudiar directamente sus procesos químicos. Así, gran parte de la diversidad microbiana quedó fuera del alcance de las herramientas habituales.
El análisis del material genético recogido en el ambiente y la lectura del ADN de células individuales ayudan a superar parte de ese problema. En vez de esperar a que crezca el microbio, los investigadores pueden extraer su material genético de la muestra y analizarlo con una computadora para reconstruir cómo podría ser su genoma. Luego buscan grupos de genes que posiblemente trabajen juntos para fabricar una sustancia natural. Estos grupos se llaman clústeres de genes biosintéticos.
El laboratorio de Justin Nodwell, en la Universidad de Toronto, trabaja en trasladar estos grupos de genes a bacterias del género Streptomyces y en usar herramientas de biología sintética para estimularlas a producir moléculas. La idea es que un microbio que sí puede manejarse en el laboratorio lea las instrucciones genéticas de otro organismo, aunque no sea posible cultivar al organismo original. Este método permitiría probar genes que permanecen inactivos en condiciones de crecimiento habituales y quizá producir sustancias naturales que hasta ahora no se podían estudiar.
De los genes a una molécula: un camino largo y costoso
Identificar un grupo de genes interesante no basta para obtener un medicamento. Algunos de estos grupos son enormes y pueden medir unos 100.000 pares de bases, las unidades que forman el ADN. Fabricar o ensamblar tanto material genético requiere mucho esfuerzo y recursos. Y multiplicarlo por etapas implica realizar numerosas reacciones de laboratorio, por lo que cada proyecto supone un reto técnico y económico.
También es difícil determinar dónde empieza y dónde termina cada grupo de genes. Algunos parecen claramente relacionados con la producción de una molécula, pero la función de los genes cercanos no siempre está clara: ¿participan en su elaboración o cumplen otra tarea? Si se desconoce el proceso químico que da origen a la molécula, decidir qué genes trasladar se vuelve complicado. Para resolverlo, los investigadores combinan el análisis informático con experimentos y, a veces, prueban varias hipótesis antes de dar con la combinación adecuada.
Además, trasladar instrucciones genéticas de un microbio adaptado al frío a otro que suele vivir en condiciones más cálidas no garantiza que funcionen. Los genes que están activos en su ambiente original pueden comportarse de otra manera dentro de un organismo distinto. Por eso, adaptar el grupo de genes al nuevo huésped exige modificaciones y pruebas. Encontrar los genes no significa que la sustancia deseada vaya a producirse automáticamente.
¿Pueden las huellas del Ártico conducir a nuevos medicamentos?
Explorar ambientes poco estudiados ofrece la posibilidad de encontrar sustancias distintas de las que ya se han analizado muchas veces. El metabolismo especializado de los microbios ha sido fuente de varios compuestos medicinales, entre ellos medicamentos contra el cáncer como la doxorrubicina y la rapamicina. Estos ejemplos llevan a preguntarse qué podría revelar un entorno aislado y extremo como el Ártico, habitado por organismos que han afrontado condiciones inusuales.
Sin embargo, los investigadores no esperan que cada gen nuevo conduzca a un tratamiento ni que toda sustancia natural se convierta en un medicamento. Al explorar otros ambientes, a menudo se redescubren compuestos conocidos; este problema se denomina a veces descubrimiento repetido de compuestos. Por eso, es importante confirmar que una sustancia encontrada en una muestra no sea una versión de algo ya identificado. E incluso si el compuesto es nuevo, todavía hay que estudiarlo y comprobar si puede producirse a una escala adecuada antes de hablar de su posible uso médico.
El valor de explorar el Ártico no se mide únicamente por la rapidez con que aparezcan nuevos medicamentos. También cuenta lo que esta búsqueda aporte al conocimiento de la diversidad microbiana y de las formas en que los organismos producen sustancias. El resultado podría ser un compuesto prometedor, nuevos conocimientos genéticos o una lección sobre los límites de las técnicas de análisis y fabricación. Los propios investigadores advierten que no conviene crear expectativas exageradas: pasar de una señal en los datos a un tratamiento disponible requiere muchas etapas que no se pueden saltar.
¿A quién pertenece el conocimiento extraído del Ártico?
El debate no se limita a los laboratorios y los costos. Cuando los datos genéticos se publican en bases de acceso público, investigadores y empresas de distintos países pueden consultarlos y analizarlos. Bhatnagar advierte que una empresa de fuera de Canadá podría aprovechar esa información y desarrollar un producto de gran valor, mientras que las comunidades vinculadas a los recursos o los conocimientos originales no recibirían una parte justa de los beneficios.
La cuestión es especialmente importante para los pueblos indígenas que viven en el Ártico canadiense. Sus conocimientos tradicionales sobre las plantas, los remedios y el entorno forman parte de un patrimonio cultural transmitido de generación en generación; no son simples datos que puedan separarse de quienes los han conservado. La fuente señala que Canadá no forma parte del Protocolo de Nagoya sobre el acceso a los recursos genéticos y la distribución de beneficios, lo que plantea dudas sobre cómo proteger los derechos biológicos y culturales de estas comunidades.
Experiencias anteriores en otras regiones invitan a actuar con cautela: en algunos casos se recopilaron conocimientos tradicionales, se aislaron sustancias y se buscó protegerlas comercialmente sin tener suficientemente en cuenta a las comunidades que habían preservado esos saberes y los habían utilizado durante mucho tiempo. Por eso, recoger muestras o publicar secuencias genéticas no es una tarea puramente técnica. Desde el inicio de cada proyecto hay que preguntarse de dónde procede el conocimiento, quién da su consentimiento para usarlo y quién recibirá los beneficios.
Conclusión
El suelo congelado del Ártico abre una ventana a la vida microscópica del pasado. Los genes conservados allí podrían revelar procesos químicos útiles para buscar antibióticos y otros compuestos medicinales. Pero convertir esa posibilidad en un medicamento exige superar varios obstáculos: leer genes antiguos, lograr que funcionen en un organismo adecuado, reconstruir grupos de genes grandes y costosos, y comprobar que el producto sea nuevo y pueda utilizarse. Al mismo tiempo, es indispensable respetar los derechos de los pueblos indígenas y compartir los beneficios de manera justa. El éxito de esta exploración no depende solo de lo que se consiga extraer, sino también de que la investigación se realice con equidad.