La levadura Saccharomyces cerevisiae está en la cerveza, el vino y el pan, pero también en los laboratorios de investigación: son los organismos que iniciaron la bioquímica y biología molecular moderna y siguen siendo un banco de pruebas fundamental para la ciencia.

El uso de las levaduras Saccharomyces en el estudio del cáncer
El uso de las levaduras en el estudio del cáncer

Las levaduras son hongos unicelulares de forma ovoide que se reproducen por división celular y producen enzimas capaces de descomponer diversos cuerpos orgánicos, principalmente los azúcares.

Las levaduras, un banco de pruebas

Conocida desde la antigüedad, la levadura del pan, del vino y de la cerveza, conocida como Saccharomyces cerevisiae, se ha convertido en un organismo de estudio común en los laboratorio de todo el mundo debido a sus similitudes entre los sistemas celulares fundamentales de la levadura y de los animales superiores, división celular, cromosomas o respuesta al estrés.

Las levaduras han acompañado a los humanos desde hace miles de años y durante la mayor parte de este tiempo se ha ignorado su existencia y la identidad de estos “esforzados microorganismos.

Antonie van Leeuwenhoek
Antonie van Leeuwenhoek

Después de que Anton van Leeuwenhoek, un comerciante y científico neerlandés, dibujase en el siglo XVII unos misteriosos glóbulos encontrados en la cerveza en fermentación, el siglo XIX asistió a acalorados debates sobre sus funciones.

En el siglo XX, más allá de la fermentación, este microorganismo asumió un nuevo papel fundamental en el laboratorio, convirtiéndose al mismo tiempo en organismo de estudio y en herramienta de trabajo.

Desde entonces, las levaduras han sido organismos modelo de investigación importantísimos, son eucariotas, se reproducen bastante rápido y son fácilmente accesibles a la manipulación genética. No obstante, agrega, la visión sobre ellas ha cambiado drásticamente en las últimas décadas con la aparición de las nuevas tecnologías.

La secuenciación completa del genoma de ‘Saccharomyces cerevisiae’ se finalizó en 1996, tras cuatro años de un proyecto liderado por la Unión Europea y la participación de más de cien laboratorios de todo el mundo.

El primer eucariota secuenciado

Fue el primer organismo eucariota en ser secuenciado y actualmente es posiblemente el genoma eucariota mejor conocido.

A pesar de los mil millones de años de divergencia evolutiva, más de una tercera parte de los genes de la levadura se encuentran también en humanos (homólogos) y en muchos casos realizan funciones similares (ortólogos).

De éstos, decenas corresponden a genes relacionados con enfermedades hereditarias, metabólicas o cáncer, las cual se pueden empezar a estudiar en las levaduras, donde es más fácil experimentar o hacer mutaciones en un gen, que por razones éticas no se hacen en humanos.

El uso de levaduras en el estudio del cáncer

Una de cada tres personas tendrá cáncer a lo largo de su vida. El progresivo envejecimiento de la población, una inadecuada alimentación y la reducida actividad física o la exposición a tóxicos ambientales, como el tabaco, explican la incidencia de este conjunto de enfermedades, según los expertos.

La investigación continúa con el fin de mejorar el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de los tumores malignos y una de las herramientas utilizadas por la ciencia es la levadura de cerveza, un tipo de hongo caracterizado por contar con una única célula.

Así, microorganismos como Saccharomyces cerevisiae son clave en la fabricación de alimentos y bebidas como el pan o la cerveza. Su uso en investigación ayuda a determinar cómo es posible que las células puedan comenzar a crecer y dividirse descontroladamente hasta dar lugar a un cáncer.

El descontrol de la división celular

“El cáncer no es una enfermedad, sino más bien un conjunto de enfermedades que también son diferentes en función de cada persona”, explica la Dra. Marisa Alonso, farmacéutica comunitaria y anteriormente científica en el Paterson Institute for Cancer Research de Manchester (Reino Unido).

La investigadora trabajó con levaduras para saber cómo las células benignas se transforman en malignas. “Hay una cosa común en todos los tipos de cáncer, las células comienzan a dividirse de forma descontrolada sin que entendamos muy bien por qué”.

Nuestro organismo cuenta con mecanismos similares a los frenos y aceleradores de un automóvil. Sin embargo, al igual que lo que sucedería en cualquier coche, si estos dispositivos fallan, es muy probable que suframos un accidente de tráfico.

Algo así ocurre en la aparición de las células cancerosas. “Cuando se dividen, las células deben hacer copias exactas de su ADN y pueden cometer errores, a los que llamamos mutaciones”, señala Alonso. “También hay ‘policías’ que vigilan que este proceso transcurra con normalidad, pero si algo se les pasa, pueden darse cambios en el ADN”, añade.

Otras mutaciones en el material genético pueden aparecer debido a la exposición de sustancias cancerígenas como el tabaco: “nuestro cuerpo es una máquina bien engrasada en la que las células saben cuándo dividirse y si comienzan a hacerlo sin control, existen una serie de ‘policías’ para arreglar la situación y ordenar a las células descontroladas que se mueran”. “Pero a veces los ‘policías’ no funcionan o las células malignas encuentran la forma de engañarles”.

Levaduras y proteínas

Además de la conocida Saccharomyces cerevisiae, muy famosa por sus aplicaciones en biotecnología, los científicos suelen utilizar otro organismo vivo denominado Schizosaccharomyces pombe.

Al contrario que su “prima”, este segundo tipo de levadura no sirve en fermentación pues da lugar a una cerveza “asquerosamente mala”, según Alonso.

Estos organismos invisibles fueron clave para determinar la “proteína líder” que le dice a las demás células cuándo deben dividirse. Una levadura, invisible para el ojo, puede ayudar a conocer más acerca de las células humanas.

“Si en una ciudad pequeña hay un problema en el tendido eléctrico, será más fácil identificar la causa que en una capital más grande”, dijo la farmacéutica. Algo así sucede entre las células de levadura y las del ser humano: es más sencillo conocer qué sucede en una única célula que en un organismo tan complejo como el nuestro.

Árbol genealógico

En 2018, investigadores de Bélgica, Alemania y Estados Unidos lograron secuenciar el genoma de 157 levaduras del género Saccharomyces cerevisiae utilizadas para hacer cerveza, vino, sake, pan y bioetanol y que son representativas de todas las variantes comerciales actuales, gracias a esto determinaron que el ancestro de la cerveza actual fue producido entre 1573 y 1604.

Vino, cerveza y pan elaborados con levadura
Productos elaborados con Saccharomyces cerevisiae

El estudio, publicado en Cell, indica que la levadura Saccharomyces cerevisiae tiene cinco grandes ramas genérticas; las asiáticas, que incluyen las que producen el licor de arroz japonés; las que hacen vino; las que hacen pan y dos familias diferentes de cervezas. De todas ellas, la más domesticada es la de la cerveza.

En el articulo los científicos detallaron que existe una diferencia genética entre las levaduras Saccharomyces cerevisiae con las que se elabora cerveza en Europa continental, las de Reino Unido y un tercer grupo que engloba las de Estados Unidos, cuyo origen está en levaduras Saccharomyces cerevisiae que llegaron desde Inglaterra.

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