por Walter J. Sandoval Espínola
La biología, o el estudio de los seres vivos, podría contribuir en dos áreas claves para el desarrollo de nuestro país: seguridad energética y salud humana. Existen grandes déficits en ambos ámbitos en el Paraguay, pero, a la vez, un gran potencial. Por tanto, con la correcta aplicación de recursos e incentivos a la investigación, el salto que podríamos dar como sociedad es considerable. A continuación, ejemplifico cómo la biología aportaría al desarrollo de combustibles mediante fermentación y, así también, cómo el estudio de las bacterias intestinales (la microbiota intestinal) podría mejorar la salud humana.
La crisis del precio del petróleo de 2008 había demostrado ciertas similitudes entre EE. UU. y Paraguay. En aquel entonces, el primero era mayormente importador de esta materia prima. El segundo, por su parte, depende de un modelo similar, especialmente con respecto a combustibles y derivados. ¿Podría la biología contribuir a paliar este déficit y beneficiar a nuestro país? Ciertamente, hay precedentes históricos en el uso de la biología para mitigar las necesidades de productos químicos, y estos ejemplos podrían conducir al Paraguay hacia un futuro de seguridad energética.
Se requiere una mejor conexión entre academia e industria para capitalizar los frutos de estas investigaciones, al tiempo de forjar lazos internacionales con otras instituciones que posibiliten el intercambio estudiantil y académico.
Durante la Primera Guerra Mundial, Inglaterra se vio obligada a transformar las materias primas verdes (por ejemplo, azúcares o almidón) en productos más complejos como acetona. Esta sustancia, a la vez, era materia prima para producir cordita, la cual era utilizada como propulsor en armas de fuego, necesarias durante la guerra. La fermentación de azúcares en acetona está ligada a la producción de butanol, cuyo gran descubrimiento fue hecho en 1914 por Chaim Weizmann, al aislar bacterias (como Clostridium beijerinckii) que producían esta sustancia a partir de almidón de maíz. La gran ventaja de butanol con respecto a etanol, es que el primero se puede utilizar como combustible en cualquier tipo de motor de gasolina, sin necesidad de hacer un blend. Este ejemplo demuestra cómo la biología y la investigación pueden tener un impacto estratégico en la seguridad de un país.
Como investigador en Microbiología publiqué una serie de estudios en el ámbito de la fisiología microbiana aplicada a la producción de butanol. Durante estos estudios descubrí que la bacteria C. beijerinckii posee dos características claves: produce butanol en cantidades competitivas y puede absorber gases de efecto invernadero (como dióxido de carbono) y producir aún más biocombustible. Este descubrimiento fue publicado recientemente en una revista de la prestigiosa Nature (Sandoval-Espinola et al, Scientific Reports, 2017), y es sustento científico de mi primera patente en la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos.
Ahora bien, Paraguay es un país rico en materias primas verdes, incluido residuos agropecuarios, los cuales pueden servir para producir butanol. Más control en el suministro de combustibles proveería un poderoso efecto estratégico en la economía del país. Por otra parte, la captura de dióxido de carbono podría ayudar a transformar este contaminante atmosférico en un compuesto de valor agregado.
Efectivamente, el estudio de la fisiología de microbios puede iluminar procesos industriales que aportarían a la economía del Paraguay. La producción de biocombustible es solo un ejemplo, puesto que los procesos de fermentación de materias primas baratas en compuestos de valor agregado están guiando actualmente la economía de EE.UU. Por ejemplo, medicamentos como la insulina (crítica para los diabéticos) también pueden ser producidos por microbios. Por tanto, traería muchos beneficios si el Paraguay acentúa esfuerzos en el entrenamiento de científicos que puedan revolucionar la manufactura nacional.
El segundo ejemplo que describo con respecto a la biología y su rol en el bienestar humano tiene que ver con las bacterias que habitan el tracto gastrointestinal. Estas bacterias han sido asociadas con muchas dolencias, incluida la diabetes, enfermedades cardiovasculares, obesidad, problemas de riñón, e incluso desórdenes mentales. Sin embargo, también han sido asociadas con muchos aspectos positivos, incluido el desarrollo normal del sistema inmunológico. Desafortunadamente, aún queda por esclarecer los mecanismos moleculares detrás de estas asociaciones. Entender estos procesos serviría, no solo por su potencial terapéutico, sino también para esclarecer la función y el rol de estos microbios y procesos metabólicos dentro de estas comunidades microbianas.
En la actualidad me encuentro investigando, desde la Universidad de Harvard, la transformación de un nutriente llamado colina en el compuesto trimetilamina (TMA), por la microbiota intestinal. TMA ha sido asociada a muchas patologías, incluido enfermedades cardiovasculares y diabetes, sin embargo, es producido por bacterias que no son consideradas patogénicas. Por tanto, haciendo uso de técnicas de química biológica, me encuentro buscando moléculas que puedan apagar esta ruta metabólica, sin matar a estas bacterias. Mis datos preliminares indican que es posible encontrar este tipo de compuestos. No obstante, aún queda por optimizar estas moléculas e identificar los menos tóxicos, pero a la vez, más potentes. Eventualmente, la mejor molécula se podría utilizar con fines terapéuticos o para entender el rol de esta ruta metabólica en la microbiota intestinal.
Estrategias similares se podrían emplear con otras rutas metabólicas prevalentes en comunidades microbianas. Esto se podría efectuar en el contexto de microbiota intestinal humana o animal, o aquellas asociadas al suelo y con impacto agropecuario. Por tanto, los esfuerzos por identificar estos procesos y las herramientas para manipularlos, podrían tener un efecto transformador desde el punto de vista médico y biológico.
La historia nos demuestra que las ciencias básicas tienen un lugar estratégico para el desarrollo socioeconómico de las naciones, y ambos ejemplos, biocombustibles y microbiota, demuestran el valor de la biología desde el punto de vista aplicado. Con esto, no solo estaríamos creando nuevos puestos de trabajo con alta remuneración, sino también aportando soluciones a problemas globales, como cambio climático y enfermedades emergentes. No obstante, para que los resultados de estas investigaciones salgan de los laboratorios, es necesario un enfoque interdisciplinario, el involucramiento de diversos sectores y potenciar más el propio desarrollo científico-académico.
La colaboración entre academia, industria y estado, es clave para generar la sinergia necesaria para solucionar problemas “reales”. Si bien tenemos programas enfocados en Biotecnología, como los que hay en la Universidad Nacional de Asunción, necesitamos mayor infraestructura e insumos, y aún más recursos en equipos analíticos y en profesionales. Se requiere una mejor conexión entre academia e industria para capitalizar los frutos de estas investigaciones, al tiempo de forjar lazos internacionales con otras instituciones que posibiliten el intercambio estudiantil y académico.
Finalmente, es el propio campo académico el que debe potenciarse. Becas internacionales, como Fulbright o Carlos A. López, están ayudando a formar esa masa crítica de paraguayos investigadores, necesaria para guiar las ciencias (y políticas públicas) en el país. También es importante la reinserción de estos científicos dentro de la sociedad paraguaya. Por tanto, es indispensable contratar más profesionales con títulos terminales (Ph.D.) para que lideren grupos de investigación. De igual manera, es necesario disminuir la burocracia con el objeto de que estos científicos tengan más tiempo a hacer ciencia.
Si bien las ciencias naturales aportan conocimientos básicos de cómo funciona el universo, los problemas que éstas solucionan tienen relevancia directa en la calidad de vida de los humanos. Esto tendrá éxito en la medida en que los resultados de estos estudios sean accesibles y utilizables, para que más paraguayos, y ciertamente políticos y administradores, aprecien los logros. Por último, el estado debe aumentar sus esfuerzos en educación para que los niños sueñen con ser científicos. La visión actual de que las ciencias son un gasto y un privilegio, es errónea. Las ciencias son un derecho y una inversión en el futuro del país.
* Foto de portada: https://www.abdn.ac.uk/study/undergraduate/subject-areas/390/microbiology/