La gente ha consumido tabaco durante milenios, aunque no fue hasta finales de la década de 1820 que se extrajo por primera vez la nicotina de las plantas de tabaco.
Ahora, 200 años después, los científicos finalmente han descubierto cómo la planta del tabaco produce esas moléculas de nicotina.
El descubrimiento podría transformar potencialmente los productos elaborados a partir de especies de tabaco o que las utilizan, una práctica conocida como “cultivo molecular de plantas”.
Los científicos han estado diseñando plantas de tabaco para producir compuestos terapéuticos e incluso vacunas, pero la nicotina es problemática: es altamente adictiva.
Comprender cómo se produce la nicotina podría significar que los investigadores podrían idear formas de prevenir su producción en las plantas.
“Es un gran momento para la ciencia vegetal y la bioquímica el hecho de que ahora tengamos la respuesta que hemos estado persiguiendo durante más de 200 años”, afirma el biólogo Benjamin Lichman, de la Universidad de York.
Lichman y sus colegas de la Universidad de Copenhague en Dinamarca identificaron en su nuevo estudio los genes y enzimas que ayudan a producir nicotina.
“Con este nuevo conocimiento podemos eliminar o reutilizar la nicotina que la planta produce naturalmente y crear mejores herramientas biotecnológicas”, dice Lichman.
“También existe un gran potencial para el futuro al adaptar el sistema de formación de nicotina del tabaco para producir compuestos farmacéuticos útiles”.
A través de un análisis genético del tabaco (Nicotiana tabacum), los investigadores detectaron genes que se encuentran muy juntos en el ADN del tabaco y se activan al mismo tiempo que genes que ya se sabe que están involucrados en la producción de nicotina.
Luego aislaron las enzimas producidas por estos genes.
Tanto en tubos de ensayo como en plantas vivas, los investigadores demostraron que estas enzimas se combinaban para formar nicotina.
Resulta que las enzimas funcionan mediante un proceso inteligente que de alguna manera explica por qué han permanecido ocultas durante tanto tiempo.
Inicialmente, se une una molécula de glucosa a los componentes básicos de la nicotina, colocándolos en el estado reactivo necesario para el ensamblaje de la nicotina. Esa misma molécula luego se desprende una vez finalizado el proceso, por lo que el azúcar hace su trabajo esencial y luego desaparece.
Los investigadores también identificaron dos enzimas, NaGR y NicGS, que ayudan a ensamblar la molécula de nicotina a partir de sus materias primas. Esos materiales son un aminoácido vinculado a la formación de proteínas y un compuesto similar a una vitamina.
“Es apasionante porque tiene aplicaciones en el mundo real”, afirma Lichman.
“Un pariente cercano del tabaco, Nicotiana benthamiana, ya se utiliza en el ‘cultivo molecular’ para producir medicamentos y vacunas que salvan vidas.”
“Abre nuevas formas de utilizar las plantas de tabaco para el bien: no en cigarrillos, sino en medicinas y otros productos valiosos”.
Otro estudio publicado recientemente respalda los hallazgos: la nicotina es creada por la glucosa, con la ayuda de una cadena de enzimas, antes de que la glucosa desaparezca.
Según los investigadores, ese acto de desaparición total, junto con la forma inusual en que se utiliza aquí la glucosa en comparación con otros procesos vegetales, es lo que hizo que el proceso de producción de nicotina fuera tan difícil de alcanzar durante tanto tiempo.
Todavía quedan algunas preguntas sobre la producción de nicotina en el tabaco, pero ahora tenemos ordenados los pasos principales y los ingredientes clave.
Los investigadores sugieren que el proceso podría modificarse para producir diferentes sustancias químicas y tabaco con bajos niveles de nicotina; sin embargo, intentos anteriores han impedido el crecimiento de las plantas.
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En última instancia, estos investigadores no sólo han resuelto un misterio de 200 años de antigüedad, sino que también han sentado las bases para una bioingeniería más avanzada y precisa.
“Las plantas de tabaco pueden usarse en biotecnología como plataformas para producir vacunas u otros productos farmacéuticos, pero están plagadas de presencia de nicotina, que contamina los productos y requiere procesamiento para eliminarla”, dice Lichman.
La investigación ha sido publicada en Nature Communications.