Las vacunas se producen típicamente en sistemas bacterianos o eucariotas y han demostrado ser muy eficaces. Sin embargo, tienen altos costos de producción.

Las vacunas a base de plantas, sugieren un par de investigadores de la Université Laval, Quebec, sería mucho más barato de producir y también podrían tener otros beneficios.

Ventajas vacuna vegetal

En lugar de biorreactores, las vacunas a base de plantas podrían cultivarse en campos como cultivos. Otro beneficio proviene de la propia naturaleza de las plantas: no pueden infectarse con los tipos de patógenos humanos que conducen a la necesidad de vacunas.

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Además, los citados investigaciones han demostrado que las vacunas a base de plantas tienden a producir una respuesta inmune más fuerte que las que se preparan de otras formas. Y las vacunas a base de plantas tienen mayores rendimientos que otros métodos. Y finalmente, en algunos casos, las vacunas a base de plantas podrían administrarse directamente como un producto alimenticio, sin necesidad de extraerlas ni procesarlas.

Los autores señalan que la fabricación de vacunas a base de plantas no es algo inaudito; hay una que se está produciendo y utilizando actualmente para tratar la enfermedad de Gaucher. Además, justo antes de la actual pandemia de COVID-19, una vacuna a base de plantas para la influenza se abrió camino a través de los ensayos clínicos de Fase III con resultados prometedores. Y en este momento, un equipo está trabajando en una vacuna a base de plantas para COVID-19.

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Sugieren así que los organismos reguladores gubernamentales de todo el mundo deben familiarizarse más con los beneficios de las vacunas a base de plantas, de modo que se puedan redactar directrices para promover este enfoque si las vacunas a base de plantas se van a convertir en un nuevo estándar.

Colocando un electrodo conformable (una pieza de material conductor) en la superficie de una planta Venus atrapamoscas, el equipo de NTU Singapur ha desarrollado un dispositivo de comunicación con plantas.

De esta manera quieren captar señales eléctricas para monitorear cómo responde la planta a su entorno y transmitir señales eléctricas a la planta para hacer que cierre sus hojas.

Señales débiles

El dispositivo tiene un diámetro de 3 mm y es inofensivo para la planta. No afecta la capacidad de la planta para realizar la fotosíntesis mientras detecta con éxito las señales eléctricas de la planta. El equipo de NTU se inspiró en el electrocardiograma (ECG), que se utiliza para detectar anomalías cardíacas midiendo la actividad eléctrica generada por el órgano.

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Sus hallazgos fueron publicados en la revista Nature Electronics. Desarrollar la capacidad de medir las señales eléctricas de las plantas podría crear oportunidades para una variedad de aplicaciones útiles, como robots basados en plantas que pueden ayudar a recoger objetos frágiles o ayudar a mejorar la seguridad alimentaria mediante la detección de enfermedades en cultivos tempranos.

Según el autor principal del estudio, Chen Xiaodong, profesor presidente de Ciencia e Ingeniería de Materiales en NTU Singapur:

El cambio climático está amenazando la seguridad alimentaria en todo el mundo. Al monitorear las señales eléctricas de las plantas, podemos detectar posibles señales de socorro y anormalidades. Cuando se usa con fines agrícolas, los agricultores pueden descubrir cuándo una enfermedad está en progreso, incluso antes de que aparezcan síntomas completos en los cultivos, como hojas amarillentas. Esto puede brindarnos la oportunidad de actuar rápidamente para maximizar el rendimiento de los cultivos para la población.

Como parte del experimento Plant Habitat-02, la astronauta de la NASA Kate Rubins ha cosechado los primeros rábanos cultivados a bordo de la Estación Espacial Internacional.

En el siguiente rábano se muestra acelerado el proceso de 27 días de crecimiento de rábano en la estación espacial para el estudio en 10 segundos.

¿Por qué rábanos?

Rubins recogió meticulosamente y envolvió en papel de aluminio cada una de las 20 plantas de rábano, colocándolas en almacenamiento en frío para el viaje de regreso a la Tierra en 2021. Mientras crecían dentro del hábitat, los rábanos requirieron poco mantenimiento por parte de la tripulación.

Pero ¿por qué rábanos? Porque son nutritivos, crecen rápidamente y son genéticamente similares a Arabidopsis, una planta que se estudia con frecuencia en microgravedad.

Según explica Nicole Dufour, gerente del programa APH de la NASA en el Centro Espacial Kennedy:

Los rábanos son un tipo de cultivo diferente en comparación con las verduras de hoja que los astronautas cultivaban anteriormente en la estación espacial, o el trigo enano que fue el primer cultivo cultivado en la APH. Cultivar una variedad de cultivos nos ayuda a determinar qué plantas prosperan en microgravedad y ofrecen la mejor variedad y equilibrio nutricional para los astronautas en misiones de larga duración.

Los sofisticados sistemas de control suministran agua, mientras que las cámaras de control y más de 180 sensores en la cámara permiten a los investigadores del Centro Espacial Kennedy de la NASA monitorear el crecimiento de las plantas, así como regular los niveles de humedad, temperatura y concentración de dióxido de carbono (CO2).

Los especímenes del género Wolffia, una planta acuática, miden menos de 1 milímetro de largo y 0,3 mm de ancho. Emparentada con la lenteja de agua (género Lemna), no tienen raíces y forman esteras en estanques y corrientes tranquilas.

Estas plantas acuáticas producen una flor diminuta que se convierte en el fruto más pequeño, el cual ocupa casi todo el cuerpo de la planta madre.

Este fruto mide apenas 0,25 mm y tiene una masa de unos 70 microgramos, es decir, que solo es un poco más de masa de la que tiene un simple grano de arena.

Son plantas acuáticas y se asemejan a copos de harina de maíz flotando en el agua. Son de libre flotación, de color verde o amarillo-verdoso, y sin raíces.

Semilla más pequeña

Las orquídeas epífitas, unas plantas no parásitas que crecen sobre otras, producen unas semillas del tamaño de una mota de polvo, con cerca de 992 millones de simientes por gramo.

Al no contener tejido nutritivo, las semillas deben almacenarse en un determinado tipo de hongo para poder germinar. Esto puede implicar que tengan que llegar a volar centenares de kilómetros, pero son tan ligeras que se dispersan fácilmente con el viento.

Según el Informe Planeta Vivo 2020 de WWF (Fondo Mundial para la Naturaleza), las poblaciones de animales silvestres caen dos tercios desde 1970. Concretamente, el 68% en las poblaciones mundiales de mamíferos, aves, anfibios, reptiles y peces entre 1970 y 2016.

La vida silvestre de agua dulce también han sufrido una disminución del 84%, la disminución promedio de la población más marcada en cualquier bioma, equivalente al 4% por año desde 1970.

La causa principal

El factor principal de esta pérdida animal se debe a nuestra alimentación: necesitamos mucha tierra para producir alimentos, lo que se traduce en una pérdida y degradación del hábitat, incluida la deforestación.

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Es decir, que para soluciar el problema se deben tomar medidas drásticas, tanto en la forma en que nos alimentamos como gestionamos la comida, así como invertir más en la protección de determinados medios ambientes.

El Índice Planeta Vivo (LPI), proporcionado por la Sociedad Zoológica de Londres (ZSL) rastreó casi 21.000 poblaciones de más de 4.000 especies de vertebrados entre 1970 y 2016. Segun explica Tim Newbold, del Centro de Investigación sobre Biodiversidad y Medio Ambiente de la UCL (University College London):

El cambio de uso de la tierra, ya sea para agricultura, energía, transporte o vivienda, tiene un impacto profundo en la biodiversidad, ya que muchas plantas y animales ya no pueden sobrevivir en un medio ambiente, y la naturaleza salvaje restante puede no ser lo suficientemente grande para sostener una especie. Esto ahora está afectando la composición de las plantas y los animales, ya que las especies generalistas son más capaces de sobrevivir mientras más especies especializadas se extinguen.

Los cadáveres cambian las concentraciones de nutrientes del suelo y cómo esos cambios se manifiestan en las plantas cercanas. El resultado más evidente sería una gran liberación de nitrógeno en el suelo.

Dependiendo de la rapidez con que las plantas respondan al influjo de nitrógeno, puede provocar cambios en el color y la reflectancia de las hojas, y botánicos forenses de la Universidad de Tennessee, en una nueva investigación, quieren determinar cómo estas pistas mínimas pueden ayudarnos a encontrar cadáveres escondidos para colaborar en las labores policiales.

Isla de cadáveres

En cualquier terreno o ambiente, la zona que rodea inmediatamente a los seres humanos, se denomina "isla de descomposición de cadáveres". Si bien el impacto de la descomposición humana en las plantas aún no se ha explorado a fondo, los investigadores describen los pasos prescriptivos para hacer que la recuperación del cuerpo utilizando la vegetación sea una realidad.

La investigación sobre la relación entre las plantas y la descomposición humana se llevará a cabo en la "granja de cuerpos" de la Universidad de Tennessee. Según explica el autor principal Neal Stewart Jr., profesor de ciencias de las plantas en la Universidad de Tennessee:

En paisajes abiertos más pequeños, las patrullas a pie podrían ser efectivas para encontrar a alguien desaparecido, pero en partes más boscosas o traicioneras del mundo como el Amazonas, eso no será posible en absoluto. Esto nos llevó a considerar las plantas como indicadores de la descomposición humana, lo que podría conducir a una recuperación corporal más rápida y posiblemente más segura.

Es verdad que otros mamíferos grandes también pueden morir en los lugares donde las personas desaparecen, dificultando el rastreo de cadáveres humanos.

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Por estos factores se desplaza ligeramente el cuerpo de un cadáver 17 meses después de haber muerto

Por esa razón, es importante encontrar metabolitos específicos para la degradación de los seres humanos. Habida cuenta de que los seres humanos acostumbran a tener dietas no silvestres, puede haber metabolitos específicos, como los de los medicamentos o los conservantes de alimentos, que tienen influencias específicas en la apariencia de las plantas. Todo sea para que futuros capítulos de CSI todavía sean más emocionantes y científicamente interesantes.

David G. Jara, doctor y licenciado en Bioquímica por la Universidad Rey Juan Carlos I de Madrid y la Universidad de Salamanca respectivamente, ha escrito una maravillosa oda a la naturaleza con El reino ignorado. Una sorprendente visión del maravilloso mundo de las plantas.

Porque, si bien un animal parece mucho más interesante porque se mueve a una velocidad similar a la nuestra, las plantas pueden llegar a ser tan o más fascinantes por muchos otros motivos.

Plantas

Las plantas nos permitieron expandirnos y prosperar como especie (y tener un cerebro mayor).

Las plantas son sensibles y resuelven problemas, si bien excluyen la necesidad de autoconciencia y actividad cerebral que asumimos que es necesaria para la inteligencia. Detectar y responder a los sonidos para encontrar agua y, finalmente, sobrevivir no solo sería una facultad de los animales, sino también de las plantas.

Los humanos nos alimentamos de más de 5.000 especies diferentes, y 18.000 de ellas tienen fines medicinales. El 21% de todas ellas, sin embargo, se encuentra en peligro de extinción, debido mayormente al cambio climático, la pérdida de hábitat, las enfermedades y las especies invasoras. Las plantas son fascilantes, sí, y David G. Jara consigue contagiarnos de esa fascinación a través de su prosa.

Como muestra, un botón, que hemos leído para vosotros:

«Se ha convertido en un vegetal», solemos decir para referirnos a un ser inerte carente de toda capacidad para interaccionar con el exterior. Nada más lejos de la realidad, aunque algunos vean a las plantas como simples materiales pasivos e insensibles que ornamentan parques y jardines, lo cierto es que el mundo vegetal no pueden ser más complejo, dinámico y sensitivo. Las plantas están continuamente interaccionando con un entorno cambiante, poseen una gigantesca diversidad de comportamientos, y han desarrollado las más sorprendentes adaptaciones, que les han permitido colonizar todos los ecosistemas de este planeta. A través de las páginas de este del libro descubriremos el complejo universo vegetal, porque las plantas aunque no sea cierto que se emocionen con la música clásica, ni sientan dolor, ni empatía y en muchos aspectos poco tengan que ver con las experiencias y los sentimientos humanos, conforman un grupo de seres extraordinarios que observan y se comunican, capaces de recordar acontecimientos, engañar, defenderse de sus depredadores, adaptarse a las condiciones ambientales más extremas, asociarse con todo tipo de organismos, cazar animales y aprovecharse, como el más avezado gorrón, de sus congéneres.

Si uno piensa en C4 le viene enseguida a la cabeza un poderoso explosivo plástico (y si es un friqui, quizás el Nakatomi Plaza de La jungla de Cristal). Sin embargo, las C4 también son un tipo de planta. Y las C3.

Esta diferenciación se establece a nivel físico. Más concretamente a la composición molecular de las plantas, y a unos elementos químicos específicos que existen en formas sutilmente distintas: los isótopos.

Isótopos botánicos

Algunos de estos isótopos son estables, mientras que otros son versiones inestables y radiactivas. En la naturaleza hallamos tres formas de carbono:

• El carbono-14: inestable y radiactivo, es infrecuente, pero muy útil para los arqueólogos a la hora de usar la datación por radiocarbono).
• El carbono-12: es la mayor parte del carbono del mundo, tiene seis neutrones y seis protones en el núcleo).
• El carbono-13: es una versión más pesada pero también estable que tiene un neutrón extra).

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Cuando las plantas realizan la fotosíntesis, emplean la energía del sol para producir una reacción que captura el dióxido de carbono de la atmósfera y termina transformando ese carbono de la atmósfera en moléculas de azúcar nuevas. La cuestión es que hay varios tipos diferentes de fotosíntesis, en función de la rutas químicas empleadas en el proceso.

Los árboles y los matorrales usan un tipo de fotosíntesis que incluye la formación de una molécula con tres átomos de carbono como primer paso: los botánicos las llaman C3.

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Hay plantas como algunas hierbas y juncos que hacen la fotosíntesis creando una molécula con cuatro átomos de carbono, las llamadas C4. Este tipo de plantas son más eficaces en su uso de moléculas de agua (así que prosperan en entornos más áridos) y también obtiene una cantidad mayor de isótopo estable un poco más pesado, el carbono-13.

Es decir, que si un animal come muchas plantas C4, hasta sus huesos acaban enriquecidos con carbono-13. Esta información es muy importante a nivel arqueológico, tal y como explica Alice Roberts en su libro Domesticados:

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Las dietas de los chimpancés, por ejemplo, están dominadas por las frondosas plantas C3; sus huesos no terminan enriquecidos con carbono-13. Nuestros primeros antepasados hominidos, hace unos cuatro millones y medio de años, parecían seguir una dieta similar a base de plantas C3. Hace entre cuatro millones y un millón de años, el clima estaba fluctuando, pero los paisajes donde vivían nuestros antepasados se estaban volviendo (en general) más secos y poblados de hierba.

Cerebro más grande

Sabemos, gracias a sus huesos enriquecidos con carbono-13, que entonces empezaron a ingerir más plantas C4 de resultas de este cambio en el hábitat. Básicamente más raíces y tubérculos ricos en almidón. Ingerir esos alimentos escondidos pero más ubicuos quizá ayudara a las poblaciones de la Antigüedad a expandirse y a prosperar en hábitats nuevos, incluso en entornos variables e impredecibles.

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Pero hay algo más importante: más almidón en la dieta quizá también influyó para bien en el tamaño de nuestro cerebro. Si bien el tamaño aumentó con la llegada de la ingesta regular de carne (sobre todo cuando empezamos a cocinarla, es decir, pre-digerirla para extraer más calorías al ingerirla), no debemos pasar por alto la ingesta de nuevos vegetales.

Dos cambios cruciales (uno cultural y uno genético= habrían contribuido enormemente a liberar la energía encerrada en el almidón. El cambio cultural fue la cocina; el cambio genético fue la multiplicación de un gen que produce una enzima en la saliva que degrada el almidón (...) La amilasa salival funciona mucho mejor sobre el almidón cocinado que sobre el crudo, así que es posible que el aumento de copias de este gen llegara pisando los talones a la adopción de la cocina.

Según un nuevo estudio publicado en la revista Nature, Ecology & Evolution, y realizado por investigadores del Jardín Botánico Real Kew de Inglaterra y la Universidad de Estocolmo, en los últimos 250 años, casi 600 especies de plantas habrían desaparecido, más del doble del número de mamíferos, pájaros y anfibios extinguidos en total.

En este mismo periodo se extinguieron 217 especies de mamíferos, pájaros y anfibios.

Plantas

Las mayores pérdidas de especies se registran en islas y en los trópicos, que albergan árboles de madera de gran valor y tienden a ser particularmente ricos en diversidad. Un ejemplo es el sándalo de Juan Fernández (Santalum fernandezianum), declarada extinta desde 1978.

Algunas de estas plantas, por ejemplo, ya no pueden reproducirse porque sólo un sexo permanece y los animales necesarios para repartir sus semillas también se han extinguido. Otras, unas 430 especies que se consideraban extintas, fueron descubiertas nuevamente: pero el 90% de esos redescubrimientos corren un alto riesgo de extinción efectiva.

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A medida que aumenta el CO2, el contenido de nutrientes de muchas plantas disminuye

No es solo su desaparición en sí misma, sino que puede llevar a una cascada de extinciones de otros organismos que dependen de ellas (como los insectos).

Para paliar el problema, los investigadores proponen algunas medidas, como registrar todas las plantas del mundo, enseñar a los niños a reconocer las especies locales, dar apoyo a los botánicos que investigan el tema. Según Eimear Nic Lughadha, investigador del Real Jardín Botánico de Kew:

Las plantas sustentan toda la vida en la Tierra, proporcionan el oxígeno que respiramos y los alimentos que comemos, además de constituir la columna vertebral del mundo de los ecosistemas. La extinción de las plantas es una mala noticia para todas las especies.

Con todo, por diferencias de cantidad de especies en el planeta, el estudio también revela que apenas un 0,2% de todas las especies de plantas se han extinto, muy lejos del 5% de aves y animales.

A medida que los niveles de CO2 continúan subiendo, duplicando los niveles preindustriales en las próximas décadas, vamos a crear cultivos con más almidones y azúcares, y menos minerales y proteínas.

Nutrientes

Las plantas también requieren proteínas para crecer, que sintetizan utilizando elementos que extraen del suelo, como el nitrógeno, el fósforo y el potasio. Durante absorción de esas moléculas, las plantas también absorben minerales nutritivos como el zinc y el hierro. Las plantas a menudo absorben más de lo que necesitan, almacenando el exceso en sus células. Eso es lo que nos comemos nosotros.

Los agrónomos, sin embargo, han registrado una disminución constante en algunos de esos minerales, proteínas y vitaminas en los últimos 50 años. Por ejemplo, la col rizada de 1999 tenía un 23 por ciento menos de hierro que la de 1950. Históricamente, los científicos han culpado a la agricultura industrializada de este descenso de los nutrientes por determinadas prácticas, como la sobreexplotación del suelo.

Pero ahora también se está culpando al CO2. En 2002, el matemático Irakli Loladze teorizó que la fotosíntesis requiere menos proteínas a medida que aumenta el CO2, lo que significa que las plantas adquieren menos micronutrientes incidentales al absorberlas. Loladze registró una caída de nutrientes del 8 por ciento, en promedio, en ciertos tipos de cultivos, incluidos el arroz y el trigo.

Irakli Loladze es profesor asociado del Bryan College of Health Science, en Lincoln, Nebraska.

En 2014, Loladze y otro grupo de científicos publicaron estudios que confirmaban sus sospechas. Los dos estudios se basaron en más de una década de datos de agrónomos, que habían plantado 41 variedades de 6 cultivos alimentarios (trigo, maíz, sorgo, guisantes, soja y arroz) y que habían rodeado parte de cada campo con boquillas que emitían suficiente CO2 para calentar cualquier invernadero. El análisis de las cosechas mostró que al maíz y al sorgo no experimentarion cambios, pero el arroz, un alimento básico para la mitad de la humanidad, perdió alrededor del 3 por ciento de su zinc. Según Loladze:

Cada hoja y cada brizna de hierba en la tierra produce cada vez más azúcares a medida que los niveles de CO2 aumentan. Asistimos a la mayor inyección de hidratos de carbono en la biosfera en toda la historia humana; inyección que diluye otros nutrientes en nuestra cadena alimentaria.

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Hicieron falta más de 12 años de trabajo, analizando datos generados en cuatro continentes por investigadores de 13 países, entre ellos China, Australia, Alemania, Reino Unido, Estados Unidos o Japón, para confirmar el problema.

Si las tendencias actuales continúan, los niveles de CO2 en la atmósfera global coincidirán con esos experimentos en los próximos 50 años. Cuando eso suceda, los investigadores estiman que cientos de millones, en su mayoría mujeres embarazadas y niños que viven en la pobreza, podrían quedarse cortos en nutrientes, recibiendo menos hierro, proteínas o zinc. Además, existe la posibilidad de que estas plantas, que tienen más almidones y azúcares, provoquen un aumento en la incidencia de la diabetes.

Según el experto, las plantas C3 (las que producen un compuesto de tres carbonos en la fotosíntesis) son las más afectadas. Entre ellas se incluyen el trigo, el arroz, las patatas y casi todas las frutas y vegetales. Las plantas C4, como el maíz, resultan algo menos afectadas. Todavía quedan más estudios para saber si Loladze está en lo cierto, pero cada vez hay más pruebas de que probablemente lo está.