Autor: Carlos Felipe Coello Castillo
Supervisor: Roberto Olivares Hernández
Muchos de los productos que consumimos y actividades que nos rodean implican el uso de organismos domesticados, pero, ¿qué es un organismo domesticado? La domesticación de un organismo es el proceso mediante el cual el humano adapta a los seres vivos para cumplir ciertas funciones. Debes tener presente que en el inicio los humanos solo eran recolectores, tomando de la naturaleza lo que necesitaban, hasta que decidieron ser sedentarios y fue cuando comenzaron a domesticar diversas especies de organismos , buscando cubrir sus necesidades alimenticias, reducir la carga de trabajo físico y proteger sus hogares de plagas e intrusos.
Ahora podrás darte cuenta de que el mundo actual ha sido moldeado por organismos domesticados. Así, por ejemplo, la mayoría de los alimentos por masa (1) derivados de la agricultura son especies domesticadas de cereales (tales como arroz, maíz y trigo). La industria ganadera hace uso casi en su totalidad de especies domesticadas (vacas, cerdos, gallinas). Las mascotas populares son otro ejemplo, quizás las especies domesticadas más conocidas son los perros, gatos y hurones, que han sido adaptados incluso en su comportamiento para armonizar con humanos. Poniendo atención podrás observar lo diferente que son los animales domesticados con respecto de sus contrapartes silvestres, un ejemplo, el lobo y el perro.
Pese a la importancia de los organismos domesticados, hay unos que comúnmente pasan por alto, probablemente porque no los puedes ver todo el tiempo, y estos son los organismos microscópicos. Aunque basándonos en la definición tradicional no podemos decir que son unos organismos domesticados, debido a que ésta está limitada a plantas y animales (2), algo que sí hemos hecho con ellos es adaptarlos para que hagan ciertas funciones, lo que cumple la definición moderna de domesticación (4). Hay uno en particular del cual queremos hablar. Este microorganismo se define como un hongo, y ojo, no es una planta o animal. En realidad, es un organismo unicelular. Su nombre científico es Saccharomyces cerevisiae. Comúnmente es llamada levadura (aunque el término levadura también se usa para otros organismos). El nombre levadura quizás sea familiar ya que es un ingrediente en repostería y en la fabricación de bebidas alcohólicas. La humanidad ha usado a la levadura Saccharomyces cerevisiae desde hace más de 11,000 años, domesticada accidentalmente para la preparación de pan y alcohol. En ausencia parcial o total de oxígeno, la levadura realiza un proceso llamado fermentación. Durante el proceso de fermentación, la levadura para pan produce dióxido de carbono lo cual hace que se esponje el pan. La levadura para la cerveza produce etanol aún con oxígeno en el ambiente, como estrategia para sobrevivir, y también produce compuestos aromáticos que alteran el sabor y olor del medio donde crece.
Ilustración. La levadura del pan junto con sus derivados más importantes. Pan, medicina recombinante, descubrimientos de biología molecular, bebidas alcohólicas y biocombustibles, en orden de las manecillas del reloj. Imagen hecha por el autor.
En la actualidad, este hongo tiene un papel fundamental en la producción del pan y todas las bebidas alcohólicas del mundo. No es el único organismo utilizado, pero es el principal responsable de la producción de alcohol. La industria de la producción de cerveza y vinos, y del alcohol en general, es de suma importancia económica e inclusive cultural. Por ejemplo, en la cultura mexicana se tiene el pulque y en la europea la cerveza.
En el siglo XX, la importancia de la levadura de pan no solo se limitó a la producción de alimentos. Debido a la cercana convivencia con el hombre, muchos de los primeros descubrimientos sobre el mundo microscópico fueron hechos usando este organismo, que sigue siendo usado con ese objetivo. Por ello, los mecanismos celulares que existen en nuestras células fueron descubiertos por primera vez en levaduras. Puede haber muchas diferencias entre la levadura, células de plantas y animales, pero como modelo de estudio, la levadura sigue siendo lo suficientemente bueno para estudiar fenómenos que ocurren en todas las eucariotas. Además se puede cultivar (hacer crecer en laboratorio) de manera sencilla y existe mucha información sobre ella. Debido a ser ubicua en alimentos fermentados fue uno de los primeros microorganismos estudiados. Su cultivo es fácil y crece rápidamente, por lo que varios fenómenos son estudiados primero en levadura y luego en otros organismos. Existe una gran cantidad de investigaciones científicas y desarrollos técnicos basados en la cualidad mencionadas, por lo tanto, se le ha dado el nombre de organismo modelo; Cabe mencionar que los mismo sucede con otros organismos que incluye a la bacteria Escherichia coli, el ratón, la mosca y la planta Arabidopsis thaliana, los cuales son estudiados para inferir información de otras especies, razón por la cual abunda información sobre su funcionamiento celular.
El etanol que produce la levadura tiene usos más allá de la industria de alimentos. Es capaz de matar microorganismos y destruir virus; el gel que utilizamos durante la pandemia del COVID-19 tiene etanol. También puede ser añadido al combustible para mejorar su eficiencia o incluso usarse él mismo como combustible para lámparas o motores diseñados especialmente. La industria del biocombustible usa desechos agrícolas para producir etanol que es añadido a gasolina, y es la levadura quien juega un papel de nuevo como productor de alcohol.
Como puedes ver, la levadura se ocupa en producir alimentos y combustibles, pero hay un uso más, y es en medicina. Resulta que la insulina es una molécula que ayuda a los humanos a regular el nivel de azúcar en la sangre, cuando se deja de producir entonces viene el problema de la diabetes. Por medio de herramientas de ingeniería genética se puede modificar a la levadura para que produzca insulina y esta sea inyectada en pacientes con diabetes. Un tercio de la insulina producida en el mundo es producida gracias a la levadura. No es el único ejemplo, otras moléculas humanas que pueden ayudar a combatir enfermedades o sustancias de interés producidas por plantas son producidas en levadura. Algunos ejemplos de estas sustancias son flavonoides como la naringenina (5), alcaloides como la morfina (6) o terpenos como el betacaroteno (7).
Estos son algunos de los usos de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Quizás ahora no pensarás en la levadura solamente como un ingrediente más para preparar pan, sino como un organismo de mucha utilidad para la humanidad. Un ser vivo que nos ayuda a entender mejor el mundo en el que vivimos y a nosotros mismos. Y ahora, ¿Qué te parecería tener de mascota a la levadura y elaborar una rica masa madre para tu pan (10)?
Referencias
1. https://www.fao.org/3/y3557s/y3557s08.htm
2. Purugganan, Michael D. «What is domestication?» Trends in Ecology & Evolution 37, n.º 8 (1 de agosto de 2022): 663-71. https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.04.006.
3. Alcohol industry worth l Statista. (s/f). Statista. Recuperado el 12 de junio de 2021, de https://www.statista.com/statistics/696641/market-value-alcoholic-beverages-worldwide/Algunos
4. https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/evolucion-bajo-domesticacion
5. Rodriguez, Angelica, Tomas Strucko, Steen Gustav Stahlhut, Mette Kristensen, Daniel Killerup Svenssen, Jochen Forster, Jens Nielsen, y Irina Borodina. 2017. “Metabolic engineering of yeast for fermentative production of flavonoids”. Bioresource Technology, SI on Advances in Industrial Bioprocesses and Products- Genetic and Metabolic Engineering Interventions, 245: 1645–54. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.06.043.
6. Han, Jianing, Yinan Wu, Yilun Zhou, y Sijin Li. 2021. “Engineering Saccharomyces cerevisiae to produce plant benzylisoquinoline alkaloids”. aBIOTECH 2 (3): 264–75. https://doi.org/10.1007/s42994-021-00055-0.
7. Verwaal R, Wang J, Meijnen JP, Visser H, Sandmann G, van den Berg JA, van Ooyen AJ. High-level production of beta-carotene in Saccharomyces cerevisiae by successive transformation with carotenogenic genes from Xanthophyllomyces dendrorhous. Appl Environ Microbiol. 2007 Jul;73(13):4342-50. doi: 10.1128/AEM.02759-06. Epub 2007 May 11. PMID: 17496128; PMCID: PMC1932764.
8. Coronel, C., & Valdez Taubas, J. (2019). La levadura Saccharomyces cerevisiae: De la cerveza a la biología de sistemas. https://ri.conicet.gov.ar/handle/11336/128904
9. Méndez, B. S. (2014). Saccharomyces cerevisiae es una buena amiga. Química Viva, 13(2), 88–90.
Acerca del autor:
Carlos Felipe Coello Castillo es estudiante de maestría en la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Cuajimalpa.
Editores: Emiliano Cantón, Ximena Bonilla