Conseguir que determinados procesos industriales sean generados de una forma más sostenible por plantas. O, dicho de otro modo, convertir a las plantas en biofactorías. Este es el principal objetivo de Diego Orzáez (València, 1969) y de su equipo de investigación en Genómica y Biotecnología del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP) en València. Y lo que en los últimos tiempos se está gestando en su laboratorio son avances tan llamativos que casi parecen cosa de magia. El último de ellos: que las plantas se iluminen como luciérnagas para alertar de la llegada de virus amenazantes para los cultivos. O el que ya trascendió hace unos años: plantas que liberan feromonas sexuales como si fuesen insectos hembra, para confundir a los machos invasores y prevenir plagas; las Sexy plants, como las bautizaron. Que no se diga que la ciencia está reñida con el sentido del humor. Ni con la creatividad.

Pero es que hay muchas más ideas, muchos más proyectos que parecen de fantasía sobre la mesa del despacho en el que nos recibe con sonrisa afable y trato cordial este biólogo, investigador científico del CSIC desde 2008. Por ejemplo, conectar el genoma de las plantas con los sistemas de predicción metereológica y hacer que, si va a venir una helada, generen proteínas anticongelantes de forma automática y se protejan mejor. Parece ficción, insistimos, pero no lo es.

¿Y cómo es posible hacer todo esto? Pues con técnicas de reprogramación genética parecidas a las que han dado lugar a la insulina, a los tratamientos anticancerígenos o, por descender a terrenos más domésticos, al algodón o a los detergentes actuales. Es decir, lo que hace el grupo de investigadores que dirige Orzáez es provocar recombinaciones genéticas en el ADN de la planta para que adquiera propiedades adicionales (que pueden llegar a ser insólitas). Y aunque algunos de los logros alcanzados no tengan de momento una aplicación inmediata, el científico valenciano nos recuerda que él y su equipo tienen «el privilegio» de trabajar en una institución pública que les permite ocuparse «no de lo que viene mañana, sino de lo que vendrá pasado mañana».

—¿Es todo tan futurista en el terreno de la Biotecnología?

—En el IBMCP, que es un centro mixto entre el CSIC y la UPV, se trabaja en Biología y Biotecnología de Plantas en muchos aspectos: Biología fundamental, Biología del desarrollo, Estrés frente a patógenos, etc. Lo que pasa es que en nuestro laboratorio abordamos cuestiones… un poco arriesgadas. Intentamos reprogramar genéticamente las plantas, conseguir que hagan cosas que normalmente no hacen. Nos gusta decir que les damos capacidades aumentadas.

—Pero perseguís objetivos que parecen de película…

—Si esto no tuviera un componente creativo, yo no estaría aquí, con toda la burocracia que hay que aguantar. Suelo decir que lo bonito de este trabajo es el diseño. Porque en realidad lo que hacemos es diseñar instrucciones genéticas para que la planta las interprete como nosotros queremos y, de repente, dé luz, o libere feromonas, o todas estas cosas que llevamos entre manos y son lo divertido del asunto.

—¿Pero cómo es eso de que las plantas se iluminen?

—Lo de la bioluminiscencia en las plantas es precioso, pero no es nuevo. Nuestro colega Karen Sarkisyan, que trabaja en el Imperial College Centre for Synthetic Biology de Londres y con el que colaboramos casi a diario, descubrió hace un tiempo cuáles eran los genes que usan ciertos hongos de los bosques tropicales para emitir luz. Y lo que hizo fue trasladarlos a las plantas.

—El año pasado, en Estados Unidos, se empezaron a vender, como novedad decorativa, unas petunias que brillan en la oscuridad…

—Sí, pero nosotros no nos quedamos en cuestiones estéticas, vamos mucho más lejos. Nos planteamos si podríamos usar esa bioluminiscencia a modo de centinela, para alertar a los agricultores de la llegada de un virus y así proteger los cultivos. Es decir, que la planta se ilumine como una luciérnaga para dar la señal de alarma. Eso es lo que estamos haciendo; bueno, lo que ya hemos conseguido.

—¿Y cómo lo habéis hecho?

—Introduciendo instrucciones genéticas adicionales en el ADN de la planta para que incorpore los genes de la bioluminiscencia; pero no para que se activen continuamente, sino solo cuando hay contacto con un virus concreto.

—O sea, que en un futuro vamos a ver campos de cultivo iluminados…

—Eso espero, pero no el cultivo en sí, sino la planta centinela, que no representa la planta de producción, sino otra especie que ponemos alrededor o entremedio de los tomates o las naranjas y la programamos para que reaccione al virus específico que nos interese prevenir en cada caso.

—¿Siempre el mismo tono de luz?

—Bueno, estamos intentando rizar el rizo y que las centinelas se iluminen con diferentes colores, según el virus. Ya hemos logrado que una planta tenga, de normal, una luminiscencia tenue en color naranja y, cuando llega una infección por un virus, empieza a brillar más fuerte, pero en verde.

—Parece de ciencia ficción todo esto, Diego…

—Ya nos lo decían con las Sexy plants, esas plantas que liberan feromonas sexuales para desorientar a los insectos macho cuando hay una plaga y evitan que copulen con las hembras y pongan huevos, porque ahí es donde se gestan las orugas, los gusanitos que son los que dañan y matan a la planta después.

—¿Va a ser esto una revolución en la agricultura?

—Sí y no. Las plantas centinela ya se utilizan. Por ejemplo, para prevenir las plagas de oídio en los campos de viñedos se plantan rosales, que por lo visto son mucho más susceptibles a coger este hongo, y avisan enseguida de su presencia. También el uso de feromonas sexuales es frecuente en agricultura como sistema de control de plagas (que ahora son un problema mayor, si cabe, con el cambio climático). Así evitas los insecticidas, que son de amplio espectro y pueden acabar cargándose a otras especies que no son las que tú quieres combatir. Pero la desventaja de las feromonas es que, como son moléculas bastante complejas, la forma tradicional de producirlas, que es mediante síntesis química, suele ser difícil, además de poco sostenible.

—Pero si las feromonas las liberan las plantas, ya no hay síntesis química que valga...

—Esa es la razón por la que hacemos esto. Creemos que la síntesis biológica puede suplir a la síntesis química como sistema de producción más sostenible.

—¿Una nueva disciplina?

—Lo que nosotros hacemos es lo que ahora se llama Biología Sintética, que en el fondo es Ingeniería Genética. Lo que pasa es que el término Ingeniería Genética se acuñó hace tiempo y tiene mala prensa, por aquello de los transgénicos, cuando en realidad de ingeniería no tenía nada: era un corta/pega de secuencias genéticas muy elemental, aunque en su día supusiera un gran avance, al que por cierto ayudó mucho la aparición de la tecnología CRISPR, que permite cambiar o insertar genes concretos en un genoma.

—Materia en la que tú has asesorado al Gobierno…

—Bueno, sí, he formado parte de comisiones encargadas de asesorar a las autoridades españolas sobre la tecnología CRISPR y su aplicación en agricultura.

—También te sondearon sobre posibles vacunas generadas por plantas…

—Me llamaron durante la covid para participar en una reunión de la OMS y abordar formas de prepararse para la siguiente pandemia. Pero fue algo breve.

—Bueno, me hablabas de la Biología Sintética…

—Se trata de incorporar principios de ingeniería a la biología. El primero que inventó un modo de sintetizar instrucciones genéticas cada vez más amplias, uniendo piezas de ADN entre sí, fue mi colega Sylvestre Marillonnet, que trabaja en el Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie. Desarrolló el primer gran sistema de ensamblaje genético, el Golden Gate, que aprovecha principios de ingeniería como la estandarización o la modularidad, facilitando así la construcción de largas secuencias de ADN, que funcionan como líneas de código enteras y que ya puedes introducir de golpe en la planta sin que tengas que ir pieza a pieza.

—¿Y cuál ha sido vuestra contribución en esto del ensamblaje genético?

—Bueno, hemos creado un sistema que permite ensamblar varias líneas de código entre sí, creando programaciones aún más complejas y mayores. Nuestro sistema se llama GoldenBraid, que vendría a ser Bucle Dorado. El nombre es un doble homenaje, tanto a mi admirado Marillonnet y su Golden Gate como a un clásico maravilloso de la divulgación científica: Gödel, Escher, Bach: an Eternal Golden Braid (Gödel, Escher, Bach: un Eterno y Grácil Bucle). Con GoldenBraid lo que hacemos es que, cuando tengo tres piezas unidas por Golden Gate, se puedan unir a su vez con otras tres, y luego esas seis con otras seis, y así sucesivamente… Con lo que, al final, se simplifica y acelera el ensamblaje.

—Habéis creado un estándar a nivel mundial, tengo entendido…

—Uno de ellos, sí. Hay otros. Pero, sí, GoldenBraid ya se usa en laboratorios de todo el mundo. Sobre todo en el ámbito de plantas, pero también en muchos otros: lo han acoplado a hongos, a microorganismos, a muchos sistemas.

—Hablas de líneas de código como si se tratara de programación informática…

—El genoma de un ser vivo es como un libro de instrucciones. Nosotros introducimos nuevas líneas de comandos, nuevas líneas de programación, pero sin interferir en el lío de cables biológico original.

—¿Notas miedo o rechazo en la gente cuando les cuentas lo que hacéis?

—No. Cuando explicas bien lo que haces, normalmente todo el mundo lo entiende y lo acepta. Sobre todo cuando entienden que gracias a estas herramientas de recombinación genética hemos creado la insulina o los tratamientos con anticuerpos contra el cáncer.

—¿Y por qué, entonces, las leyes de la UE ponen tantas trabas para que vuestros inventos tengan aplicación práctica?

—Las leyes de la UE son especialmente restrictivas con los OMG, los Organismos Modificados Genéticamente. Convivimos con eso, estamos acostumbrados. Creo que es producto de una moda que se creó como reacción a lo de los transgénicos. Pero bueno, nosotros trabajamos con la idea de lo que yo llamo Investigación Orientada, porque piensas que llegará un momento en que todas estas cosas tendrán un uso inmediato. Estoy convencido. Pero he de decir que tampoco estamos tan atados de pies y manos.

 

—¿No?

—La regulación de la UE hace casi imposible obtener permisos para comercializar una planta modificada. Pero si trabajas en 'condiciones confinadas' y cumples una serie de requisitos de 'purificación', sí es posible que te autoricen a vender el producto que obtienes de esa planta.

—O sea, que participáis en proyectos de aplicación inmediata…

—Sí, claro. Hace unos años creé con otros colegas una empresa aquí en València, una spin-off que se llama Madeinplant, donde ya comercializamos productos para cosmética, agricultura o farmacia, todos derivados de investigaciones en Biotecnología de Plantas. También colaboramos en ensayos de campo con una empresa que ha logrado que la planta del tabaco produzca taumatina, un edulcorante proteico dos mil veces más dulce que el azúcar, al que en un futuro próximo se pretende sustituir, total o parcialmente, en las bebidas edulcoradas.

—Entonces los agricultores estarán pendientes de vuestras plantas luciérnaga y de todo lo que hacéis…

—A los agricultores les encanta lo que hacemos, en cuanto tenemos oportunidad de explicárselo, aunque saben que todavía hay que salvar muchos impedimentos hasta que esas plantas que nosotros modificamos puedan ser comercializadas en el mercado. Pero bueno, todo se andará, porque, de hecho, uno de los campos tecnológicos que va a dar un salto más grande en los próximos años, a nivel mundial, tanto como la IA o la cuántica, me atrevería a decir, es la síntesis de ADN. En los últimos quince, veinte años hemos desarrollado unas capacidades para leer el ADN impresionantes. Y hemos aprendido muchísimo. Estábamos en la parte de entender, de leer, pero en algún momento había que empezar a escribir. Porque si entiendo y leo, debo poder escribir.

—Y supongo que aspiráis a escribir a una escala mucho mayor…

—Bueno, con Madeinplant, estamos tanteando un proyecto muy bonito, que implica escribir instrucciones genéticas muchísimo más amplias que las que nunca se han diseñado hasta ahora. Hablamos de pasar de escribir instrucciones de miles de letras a escribir instrucciones de millones de letras. Es un auténtico desafío. Pero, bueno, para eso estamos aquí. Son este tipo de retos los que nos mantienen vivos.

La planta de Dios y el agente infiltrado

Todos los seres vivos somos huéspedes de una serie de pequeños organismos que conviven con nosotros y, a menudo, combinan de forma natural su ADN con el nuestro. Las plantas, igual que cualquier otro huésped, desarrollan sistemas para combatir a los que son malignos e impedir que descarguen ADN inconveniente en su genoma. Pero tanto el equipo de Orzáez en València como el de Marillonnet en Leibniz o el de Sarkisyan en Londres han encontrado el aliado perfecto: la Nicotiana benthamiana, una variante de la planta del tabaco que abunda en el desierto de Australia. «No sabemos muy bien por qué— nos explica Orzáez—, pero el caso es que esta planta nos deja introducir nuestros códigos con gran facilidad y por eso es la que usamos para que dé luz, libere feromonas, etc.».

La hipótesis más plausible apunta a que, como vive en el desierto, está mucho más centrada en crecer y producir semillas que en defenderse, pues hay muy pocos patógenos en un medio tan hostil. Esto la convierte en una planta muy confiada, que acepta genes exógenos con más facilidad que las demás. Es por ello que la Nicotiana benthamiana se ha convertido en una gran aliada de los biotecnólogos. Y que Sylvestre Marillonnet, el pionero del ensamblaje genético, la llame 'la planta de Dios'.

Pero nos falta un elemento clave en esta historia: el agente capaz de infiltrarse en el genoma de la planta para introducir las instrucciones genéticas de Orzáez y sus compinches. Y en este caso se trata de una bacteria, la Agrobacterium, que de forma natural inserta su ADN en el ser vivo en el que se aloja. «Normalmente, los de la Agrobacterium son genes que provocan tumores en su nuevo huésped. Nosotros lo que hacemos es sustituir esos genes tumorales por nuestras líneas de programación. Entonces la bacteria, en lugar de hacer el mal, hace el bien», concluye risueño el científico del CSIC.

* Este artículo se publicó originalmente en el número 130 (octubre 2025) de la revista Plaza