Paradojas de la ciencia:
el polémico ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D)
“Nada es veneno, todo es veneno;
la diferencia está en la dosis”
Paracelsus


Paradojas de la ciencia:
el polémico ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D)
“Nada es veneno, todo es veneno;
la diferencia está en la dosis”
Paracelsus
      Autores

El principio de Paracelso se puede aplicar para entender la paradoja que rodea el uso del 2,4-D, el cual ha pasado de ser la primera auxina sintética promotora del crecimiento vegetal, pasando por ser el herbicida más prolíficamente usado en la agricultura y convertirse en arma química en una guerra, hasta llegar a ser utilizado, actualmente, como regulador de crecimiento para cultivo de tejidos vegetales, con el fin de obtener principios activos para uso medicinal. La historia de esta sustancia con tan paradójicos usos en el ámbito mundial merece, ciertamente, documentarse, lo cual, precisamente, haremos a continuación.

La investigación básica que derivó en el 2,4-D inició desde fines del siglo XIX, cuando los botánicos intentaron entender los mecanismos a través de los cuales las plantas respondían a los diferentes estímulos físicos, para desarrollarse y crecer.1
     Fueron Kögl y Haagen-Smit, de los Países Bajos, en 1934,2 quienes reportaron el aislamiento del ácido indolacético (IAA) de las plantas,II lo identificaron y denominaron como “la principal hormona vegetal promotora del crecimiento”; más tarde, la nombrarían auxina; término ahora aplicado a toda sustancia con propiedades similares.

Frits Kögl

Haagen Smit

Debido a la inestabilidad de este compuesto fuera de las plantas, se inició la investigación y síntesis de compuestos derivados de éste; la primera mención de los ácidos fenoxiacéticos fue dada por el químico Pokorny (1941),3 quien describió la síntesis del 2,4-D y 2,4,5-T sin referir efecto biológico alguno. La investigación sobre estos compuestos se realizó de manera paralela e independiente por los grupos: Imperial Chemical Industries, en Gran Bretaña, así como la Universidad de Chicago y el Departamento de Agricultura, en los Estados Unidos. Así, lo que se inició como la búsqueda de compuestos semejantes al ácido Indol-Acético —promotor natural del crecimiento vegetal— derivó en la síntesis de los compuestos fenoxiacéticos que, efectivamente, resultaban más seguros en esta acción; pero, además, demostraron su actividad como potentes herbicidas, fundamentalmente el 2,4-D, el 2-4-5-T y el MCPA.4
     Es importante destacar lo que esto significó: por una parte, demostró, de manera muy clara, que en la ciencia el conocimiento se va sumando hasta poder alcanzar niveles superiores de comprensión sobre lo que se está analizando; por otro lado, no fue sólo un investigador o un equipo de investigadores quienes alcanzaron el éxito; fueron cuatro equipos de trabajo, en dos diferentes países, los que arribaron a la misma conclusión, lo cual demostró que puede haber dos o más equipos de manera independiente, los que logren el éxito.4

La forma de actuar de estos compuestos es la siguiente: el herbicida se acopla a la membrana celular, produciendo relajación en ella; a continuación, se libera un factor (citocromo) que se traslada al núcleo, donde activa la enzima de la transcripción (ARN polimerasa). Al aumentar en forma desmedida la producción de ARN, se incrementa la división celular, los meristemos se desarrollan en forma desordenada y los tejidos del tallo proliferan sin control. Esto genera la tendencia general a producir nuevas fuentes de consumo de nutrientes a costa de los tejidos establecidos y productivos, y la consecuencia es la muerte de la planta por autoconsumo de nutrientes.5
     A partir del 2,4-D, que se desarrolló originalmente en 1941 para aumentar el crecimiento de las plantas, se descubrió que tenía un rol aún más útil en la agricultura, al ser capaz de controlar el crecimiento de malezas, por lo que rápidamente se transformó en el herbicida más usado del mundo, hasta llegar a posicionarse como uno de los más efectivos en los cultivos de cereales. El 2,4-D y los compuestos fenoxiacéticos tienen acción selectiva sobre especies vegetales de hoja ancha, como las malezas, pero sin afectar a los cereales, que son gramíneas de hoja delgada, con lo cual inició la ciencia de las malezas una completa revolución en el área de la producción agrícola.6

Aviones C-123 Provider estadounidenses lanzando agente naranja en Vietnam

Sin embargo, por esta capacidad de regulación de las malezas, pronto derivó en su utilización como arma química. La combinación de los herbicidas 2,4-D y 2,4,5-T, por partes iguales y en concentraciones muy superiores a las usadas en la agricultura, constituyó la potente arma química usada en la Guerra de Vietnam, denominada agente naranja, que fue usado como defoliante por el ejército de los Estados Unidos mediante aspersiones aéreas.7
     Diecinueve millones de galones de agente naranja fueron arrojados sobre territorio vietnamita, propiciando que millones de vietnamitas y miles de soldados de las tropas estadounidenses entraran en contacto con la mezcla de herbicidas y terminaran sufriendo las consecuencias; entre ellas: diversos tipos de cáncer, como leucemia y linfoma no-Hodgkin, malformaciones, problemas severos de la piel, desórdenes metabólicos y cardiovasculares, todos los cuales han sido atribuidos a la exposición a las sustancias mencionadas.88 Todavía hoy, los índices de cáncer en Vietnam no tienen relación alguna con los de otras regiones del planeta, y seguirán siendo elevados durante, por lo menos, 60 años más, lo cual corresponde al lapso que perdurarán activas las dioxinas en este país asiático.9
     Además de los efectos cancerígenos en seres humanos, su acción como defoliante impactó sobre los cultivos de arroz y otras especies vegetales utilizadas en la alimentación del pueblo vietnamita, las cuales, al término de la guerra, debieron ser prioritariamente rescatadas. Paradójicamente, este rescate ocurrió a través de una tecnología que se estaba desarrollando desde 1950, la cual también centraba sus investigaciones en el crecimiento y desarrollo de las plantas y en la utilización de hormonas vegetales, específicamente, abocada al cultivo de tejidos vegetales en condiciones de esterilidad o cultivos in vitro.

En el cultivo de tejidos vegetales in vitro se unen los procesos fisiológicos y de crecimiento de las plantas con los principios que sustentan los cultivos bacterianos en condiciones de esterilidad, de manera que se tiene medios de cultivo específicos para permitir el crecimiento y desarrollo de las plantas.
     El objetivo inicial de la técnica fue la siembra de fragmentos de plantas, en medios de cultivo específicos, a los que se adicionó hormonas de crecimiento, como cinetinas y auxinas sintéticas, como el 2,4-D, en pequeñas concentraciones, para inducir la propagación de miles de plantas a partir de esos pequeños fragmentos de tejido vegetal.
     ¡Qué paradoja! Las mismas investigaciones sobre el crecimiento y el desarrollo de las plantas y la utilización de las mismas hormonas —sólo que utilizadas en pequeñas cantidades— hayan logrado el objetivo de producir plantas suficientes para restaurar las que fueron destruidas. 

El siguiente paso fue obtener metabolitos secundarios de diversas clases, en el entendido de que la célula vegetal tiene toda la información para poder generar este tipo de compuestos, los que han desempeñado un papel esencial en la medicina de las sociedades humanas a lo largo de miles de años; sin embargo, la producción de éstos en el tejido vegetal es variable y escasa, ya que se sintetizan como un mecanismo de defensa contra patógenos y estrés físico o ambiental, lo que depende del metabolismo secundario de la planta.
     La obtención de un metabolito de interés requiere de un cuidadoso manejo de las hormonas vegetales adicionadas al medio de cultivo, en donde se busca activar una respuesta por parte del tejido vegetal ante una situación de estrés, a fin de generar la producción de estos metabolitos. Uno de los reguladores más utilizado es el 2,4-D, pues la respuesta que se observa en los tejidos sembrados es un proceso de desdiferenciación, que produce células de características meristemáticas, las cuales se reproducen de manera acelerada, dando lugar a lo que se llama un callo vegetal, en donde las células activan sus mecanismos de defensa y, por lo tanto, es posible generar el metabolito secundario que la planta produce en su medio natural, como respuesta a una situación de estrés.
     Las especies vegetales que se han trabajado bajo esta metodología son las productoras de principios activos medicinales (fundamentalmente, los que tienen acción contra diferentes tipos de cáncer); además, por ser de tan baja producción por parte de la planta, en su estado nativo, el costo de aquéllos suele ser elevado. Entre dichas especies vegetales están las siguientes: vincristina de Catharanthus roseus, antileucémico, cuyo costo es de 2’000,000 dólares/kg; vinblastina de Catharanthus roseus, antileucémico, el cual cuesta 1’000,000 de dólares/kg; taxol de Taxus brevifolia, anticancerígeno, que se cotiza en 600,000 dólares/kg.10

En resumen   

Como es posible concluir, los resultados de la investigación sobre un mismo compuesto han derivado, por un lado, en hallazgos tan positivos y prometedores como es la promoción del crecimiento vegetal con sus implicaciones para resolver las hambrunas mundiales y, por otro lado, hasta derivar en hallazgos tan negativos como el convertirlo en un arma química en la guerra, cuando se aumenta su concentración. Es capaz de generar enfermedades como el cáncer no sólo a un enemigo en particular, sino a millones de seres vivos de cualquier especie por generaciones y en un área indeterminada que, sin duda, sobrepasa el territorio del conflicto, puede estar siendo utilizado tanto para recuperar especies vegetales como para promover la restauración ecológica, y finalmente pasar a ser ampliamente utilizado como hormona vegetal en el cultivo de tejidos vegetales, con miras a obtener principios activos de uso medicinal, como son los anticancerígenos. Paradójico, bajo ciertas condiciones y concentración se produce cáncer, bajo otras diferentes y en baja concentración se produce el metabolito que puede curar un tipo de cáncer. 
     Se puede concluir que la división entre los usos que se den a un mismo hallazgo científico, para lo bueno, para lo malo, para lo positivo, para lo cruel, dependen del ser humano, estos límites son tan tenues que, para cerrar esta reflexión, integramos este bello poema de la autoría de un escritor nativo del país afectado con la dispersión de 19 millones de galones de agente naranja. Poema que además representa una alegoría a la esperanza de un mundo mejor, a lo cual, indudablemente, la ciencia puede, y debe, contribuir (cuadro 1).

CUADRO 1. Los buenos días que vienen

Todo cambia, la rueda
de la gran ley gira sin pausa.
Después de la lluvia, buen tiempo.
En el pestañeo de un ojo
el universo se despoja
de sus ropas sucias.
A través de diez mil millas
el paisaje se extiende como
un precioso brocado.
Delicada luz del sol.
Brisas ligeras. Flores sonrientes,
cuelgan en los árboles, entre las
hojas chispeantes,
todos los pájaros cantan.
Hombres y animales vueltos a nacer.
¿Qué puede ser más natural?
Después de la pena llega la alegría.

Ho Chi Minh

Lilia Rico Rodríguez

Es Maestra Normalista, Bióloga egresada de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, con Maestría en Educación, se ha desempeñado en el sector educativo desde la Educación Básica hasta la Educación Superior. Es, así mismo, Maestra en Ciencias y se ha centrado en el área de investigación, particularmente, en la Biotecnología Vegetal, el área de cultivo de tejidos, la propagación de especies ornamentales como orquídeas y helechos, así como en aquellas productoras de principios activos de interés medicinal; todo esto en el Laboratorio de Cultivo de Tejidos vegetales del Departamento de Biofísica de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas.

Alfredo Ortega-Rubio

Es Doctor en Ciencias en Ecología. Ha obtenido tres Premios Nacionales entregados por el presidente de México, por su trayectoria en investigación científica aplicada a la conservación de la biodiversidad en Áreas Naturales Protegidas. Es autor de 187 artículos de investigación. Ha publicado 20 libros y 99 capítulos de libros. Ha dirigido 164 proyectos ambientales de gran envergadura, entre ellos, los que permitieron crear y desarrollar las Reservas de la Biosfera de Sierra de la Laguna, Desierto del Vizcaíno y Archipiélago Revillagigedo. Ha dirigido 63 tesis, incluyendo 32 de doctorado y 25 de maestría. Ha sido ratificado por tercera ocasión consecutiva como Investigador Nacional nivel III.

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