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El gen que está detrás de la hiperacumulación de arsénico^*1

Se ha demostrado que el Pteris vittata (una variedad común de helecho) acumula grandes cantidades de arsénico que recoge del suelo.¹ En uno de los estudios, la planta eliminó más de una cuarta parte del arsénico del suelo en un lapso de 20 semanas.² Ahora un grupo de investigadores ha aislado el gen responsable de esta hazaña: el ACR3, que contiene la información para producir una proteína que bombea el metal a las vacuolas de las células de las plantas. "Las plantas aíslan las sustancias tóxicas en estas vacuolas, a las que llamamos el basurero de la planta",3 dice la investigadora principal Jo Ann Banks, profesora de botánica de la Universidad Purdue.

El ACR3 es un gen transportador del efluvio de arsenito, y solamente se le encuentra en las gimnospermas (las plantas que no tienen flor).³ Banks y el horticultor David Salt, también de la Universidad Purdue, identificaron el ACR3 en la P. vittata utilizando una cepa mutante de levadura que carece del ACR3 y que muere cuando se la expone al arsénico. El equipo de investigadores insertó millares de genes de P. vittata y encontró el que corregía la deficiencia, permitiendo al mutante tolerar el arsénico. Los científicos también demostraron que la exposición al arsénico estimulaba la actividad del ACR3. Los gametofitos del helecho cultivados en un medio rociado con arsénico produjeron 35 veces más transcripciones del gen ACR3 que los cultivados sin arsénico. Es más, los helechos hidropónicos cultivados en un medio de arsénico confirmaron que la actividad del ACR3 también se producía con gran intensidad en las raíces.

Por lo que respecta a lo que sucede cuando las plantas cargadas de arsénico mueren, dice Banks, "Las plantas son convertidas en cenizas o en composta para reducir su biomasa. Existen algunos laboratorios que están investigando cómo convertir el arsénico sobrante en compuestos orgánicos de arsénico no tóxicos."

Los helechos no son las únicas plantas que aíslan el arsénico. Se ha demostrado que algunas cosechas como el arroz acumulan niveles de arsénico lo suficientemente elevados para constituir una amenaza para la salud humana,⁴ por lo que resulta importante saber cómo las plantas transportan, almacenan y toleran el arsénico. Esta información podría conducir a modos de manipular las plantas de arroz de modo que se restrinja la cantidad de arsénico que llega a las raíces y evitar así la contaminación de los granos comestibles. "O bien, podríamos incluso idear una manera de evitar totalmente que las plantas de arroz absorban arsénico", dice Banks.

"Si este gen puede clonarse e introducirse en las cosechas problemáticas, como el arroz, podrán reducirse en gran medida las cargas de arsénico en las partes comestibles", reconoce Andrew Meharg, catedrático de biogeoquímica de la Universidad de Aberdeen, en el Reino Unido. Añade que el nuevo estudio "es un importante avance para comprender cómo pueden tolerar el arsénico las plantas que concentran niveles elevados de este elemento tóxico".

Actualmente los paisajistas siembran P. vittata para limpiar los suelos contaminados con el arsénico de los plaguicidas y la madera tratada a presión.⁵ Sin embargo, el helecho crece naturalmente sólo en los climas cálidos como el de Florida. Tal vez se podrían programar plantas tolerantes al frío con ACR3 para que también absorban grandes cantidades de arsénico. Joseph Graziano, profesor de salud ambiental de la Universidad Columbia en Nueva York, señala que "parece posible que el descubrimiento de este gen pueda conducirnos a la creación de plantas o árboles genéticamente modificados con la capacidad de eliminar cantidades considerables de arsénico de los suelos contaminados."

Carol Potera, radicada en Montana, ha escrito para EHP desde 1996. Escribe también para Microbe, Genetic Engineering News y American Journal of Nursing.

Referencias

1. Ma LQ, et al. Nature 409(6820):579 (2001)         [ Links ].

2. Tu C, et al. J Environ Qual 31(5):1671-1675 (2002)         [ Links ].

3. Indriolo E, et al. Plant Cell; doi:10.1105/tpc.109.069773 [en línea junio 8, 2010]         [ Links ].

4. Zhu YG, et al. Environ Pollut 154(2):169-171 (2008)         [ Links ].

5. EPA. Crozet phytoremediation. Contaminated site clean-up information [sitio web]. Washington, DC(US): Environmental Protection Agency. Disponible en: http://cluin.org/studio/video/#701 [consultado julio 13, 2010]         [ Links ].

*¹Publicado originalmente en Environmental Health Perspectives, volumen 118, ^Omero 8, agosto 2010, página A337.