Dr. M.Y. Sreenivasa
Revolucionando el control de las micotoxinas: Innovaciones en las estrategias de biocontrol

Inspirado por mi profesor, decidí estudiar microbiología en secundaria, ya que hay muchas soluciones probables que podemos encontrar para los problemas actuales si somos capaces de entender correctamente los microbios.

Como se suele decir…

“Pequeños organismos, pero gran ciencia”

Si no hubiera microorganismos, definitivamente no habría vida en esta biosfera.

Recientemente, hemos sido testigos del impacto que los microorganismos tienen en nuestras vidas con la crisis de COVID-19.

En cuanto a la micología y la micotoxicología, es un área de interés mundial porque los hongos están muy extendidos en todo el mundo.

Existe un grave problema de contaminación por hongos micotoxigénicos que se sabe que causan enfermedades en plantas, animales y seres humanos, además de producir micotoxinas que también suponen un riesgo importante.

Por tanto, se necesitan estrategias de control dirigidas tanto a los hongos micotoxigénicos como a las micotoxinas.

¿Cuál ha sido su trayectoria profesional hasta ahora y cómo acabó especializándose en el biocontrol de micotoxinas?

Cuando empecé mis estudios de doctorado, mi tema era el nivel de contaminación por Fusarium y fumonisinas en los cereales producidos en Karnataka, el estado en el que residía.

Viajé por todo el sur de la India, recogiendo y analizando muestras de cereales para detectar una posible contaminación por Fusarium y fumonisinas.

Descubrí que casi todas las muestras de cereales que había recogido estaban altamente contaminadas con Fusarium y micotoxinas.

Su laboratorio ha presentado métodos de detección de hongos micotoxigénicos asociados a los cereales basados en la PCR. ¿Podría explicarlos con más detalle?

Al principio, al pensar en desarrollar métodos de detección rápida y repasar los métodos existentes, vimos la necesidad de técnicas basadas en la PCR.

Colaboré con una científica española, María Teresa González, que había publicado muchos artículos sobre métodos basados en la PCR para la detección de hongos micotoxigénicos.

Tras intercambiar un par de correos electrónicos con ella, desarrollamos métodos de PCR para la detección de las especies de Fusarium para identificar:

• Género
  
• Especie
  
• Capacidad de producción de toxinas

Como resultado, desarrollamos dos kits importantes, PCR Multiplex y PCR Anidada, ambos han sido publicados en revistas de renombre.

Los kits desarrollados se han estandarizado y sensibilizado para detectar hongos en cultivos puros, semillas y tejidos vegetales (hojas, tallos y raíces).

¿Hasta qué punto son eficaces y sensibles estos métodos basados en la PCR en comparación con los métodos convencionales de detección de hongos?

En el pasado, hemos dependido de métodos convencionales para detectar hongos, que son laboriosos, requieren mucho tiempo y exigen importantes conocimientos técnicos.

Sin embargo, muchos estudios han puesto de manifiesto la identificación inexacta de especies de Fusarium y otros hongos. Más tarde se aclaró que se trataba de una identificación errónea, y ahora podemos hacerlo correctamente.

En contraste, los métodos moleculares nos permiten detectar diferentes genes, especialmente, regiones conservadas en los hongos, como ITS e IGS.

Otra ventaja es que podemos detectar su presencia en las primeras fases, incluso antes de que sean perceptibles en los cereales.

Su investigación actual se ha centrado en las estrategias de biocontrol de micotoxinas, en particular utilizando bacterias probióticas y PGPR. Antes de profundizar en este tema, ¿podría explicarnos qué son las bacterias PGPR y cuáles son sus posibles aplicaciones en este campo de investigación?

En nuestro laboratorio trabajamos paralelamente con bacterias probióticas y bacterias PGPR. PGPR es el acrónimo de “Plant Growth Promoting Rhizobacteria” (Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal).

Son beneficiosas para las plantas, ya que influyen positivamente en su crecimiento mediante:

• ⇰ Solubilización de nutrientes
  
• ⇰ Fijación de nitrógeno
  
• ⇰ Producción de hormonas de crecimiento
  
• ⇰ Protección frente a patógenos

En cuanto a las posibles aplicaciones de las bacterias PGPR, estos organismos se han utilizado ampliamente con diferentes aplicaciones, como el recubrimiento de semillas, la pulverización foliar y la aplicación directa al suelo, ya que se sabe que están presentes en la rizosfera y la filosfera.

Compiten con los patógenos por el espacio y los nutrientes, y se sabe que producen ciertos compuestos antifúngicos, por lo que pueden dificultar el crecimiento de los hongos.

Además, si por casualidad estos hongos micotoxigénicos producen micotoxinas, estas bacterias pueden biodegradarlas. Se trata, pues, de una interesante aplicación de las bacterias PGPR frente a los agentes patógenos.

¿Podría explicar con más detalle la investigación que está realizando sobre bacterias probióticas y PGPR para controlar las especies de Fusarium en los cereales?

Las micotoxinas siguen entrando en la cadena alimentaria, así que pensamos en utilizar bacterias probióticas que colonizan el aparato digestivo.

Si conseguimos caracterizar unas bacterias probióticas eficaces, podremos combatir las micotoxinas cuando lleguen al organismo. Esta es la razón por la que elegimos trabajar con bacterias probióticas.

Nuestro objetivo principal eran las especies de Fusarium. Trabajamos con diferentes especies de Fusarium (F. verticillioides, F. proliferatum, F. graminearum, F. culmorum) y otros hongos toxigénicos que son importantes productores de micotoxinas como las fumonisinas y los tricotecenos.

Si queremos controlar estos organismos y sus micotoxinas en la cadena alimentaria, es razonable utilizar un organismo probiótico.

Al mismo tiempo, las especies de Fusarium también son fitopatógenos conocidos por causar múltiples enfermedades en las plantas.

Si queremos eliminarlos o combatirlos en la planta, sería beneficioso utilizar una bacteria PGPR.

En resumen, si queremos controlar los fitopatógenos, es mejor utilizar bacterias PGPR y, si queremos controlar los hongos micotoxigénicos que entran en la cadena alimentaria, podemos centrarnos en los probióticos. Ese es el objetivo de nuestro laboratorio. Intentamos atacar a los hongos en todas las direcciones: conidios, micelio y micotoxinas.

¿Cuáles son las fuentes de probióticos que ha estudiado y sus posibles aplicaciones para el control de Fusarium y fumonisinas en alimentos y piensos?

La India es conocida por su diversidad alimentaria, con muchos alimentos fermentados tradicionalmente.

Empezamos a recopilar esos alimentos fermentados tradicionales sin explotar y trabajamos en el aislamiento de posibles organismos probióticos.

Tenemos aproximadamente 175 bacterias lácticas y 123 levaduras probióticas que mantenemos en una biblioteca de probióticos. Así, examinamos esta biblioteca cada vez que nos interesa centrarnos en un hongo diferente.

Teniendo en cuenta las aplicaciones potenciales de estos organismos probióticos contra las fumonisinas, nuestro principal objetivo es el uso de piensos probióticos para gestionar los hongos micotoxigénicos y las micotoxinas, especialmente en los piensos para aves de corral.

Las bacterias probióticas caracterizadas pueden utilizarse como aditivos para piensos o administrarse como bacterias vivas mezcladas en el pienso de iniciación. También estamos pensando en bacterias encapsuladas o liofilizadas en forma de polvo e incluso explorando la administración oral a pollitos individuales para reforzar su protección.

¿Cómo se integran estrategias innovadoras recientes como el plasma frío, las enzimas y los antagonistas microbianos con su investigación sobre probióticos para controlar las fumonisinas?

Muchos científicos están trabajando en estrategias de control y, en lo que respecta al plasma frío, las enzimas y las sustancias antimicrobianas, los recientes avances en la investigación sobre probióticos han dado lugar al concepto de postbióticos, los metabolitos producidos por los probióticos.

Podemos integrar los postbióticos con estrategias novedosas recientes, combinándolos con las enzimas, las sustancias antimicrobianas y los probióticos existentes.

¿Cuál es la situación actual de la prevalencia de micotoxinas en su región? ¿Se han producido cambios notables en los patrones de presentación de determinadas micotoxinas? ¿Existen nuevas micotoxinas u hongos micotoxigénicos emergentes que se estén convirtiendo en motivo de preocupación en su investigación?

La India es un país agrícola que depende principalmente de los cereales como alimentos básicos, lo que significa que existe un gran riesgo de contaminación por micotoxinas. Este problema no solo se da en la India, sino en todo el mundo.

Hay muchos informes publicados recientemente dentro y fuera de la India que muestran que más del 99% de las muestras analizadas están contaminadas. Esto se debe posiblemente a los cambios en las prácticas agrícolas y al cambio climático. Además, los países en desarrollo cuentan con instalaciones de almacenamiento deficientes que pueden aumentar el riesgo de micotoxinas.

En el pasado, nuestra atención se ha centrado principalmente en las aflatoxinas al hablar de micotoxinas. Si le pidiéramos a alguien no familiarizado con la microbiología o la micología que nombrara una toxina, probablemente mencionaría las aflatoxinas.

Ahora, también hay una gran preocupación por las toxinas de Fusarium. Así, en nuestros estudios, hemos establecido que existe un alto riesgo de fumonisinas y otras toxinas fusariales como los tricotecenos.

¿Cuáles son algunos de los mayores retos a los que se enfrenta en su investigación sobre los hongos micotoxigénicos y su control?

Cuando pensamos en desarrollar nuevas estrategias frente a los hongos micotoxigénicos, también hay que tener en cuenta la estrategia fúngica.

Cuando se analiza la contaminación fúngica de los cereales, normalmente se detectan numerosas especies de hongos. A pesar de centrarnos en micotoxinas específicas, es probable que los cereales y los granos estén contaminados con múltiples micotoxinas debido a la respuesta impredecible de los hongos a las condiciones ambientales.

A veces producen toxinas y a veces no. A veces se convierten en patógenos muy agresivos y a veces no. ¡Es todo un reto!

Permítanme dar un ejemplo de un reto al que nos enfrentamos.

Examinamos la capacidad de muchas PGPR y bacterias probióticas para degradar micotoxinas mediante LC/MS y otras técnicas cromatográficas, obteniendo resultados positivos. Sin embargo, cuando intentamos repetir o confirmar las pruebas, no hubo biodegradación.

Para entender lo que ocurría consultamos diferentes artículos de investigación y finalmente obtuvimos una pista: ¡un pequeño cambio en el pH puede alterar la biodegradación total! Con un ligero cambio del pH, no se producía degradación alguna.

Otro reto en el que estamos trabajando actualmente es mejorar la sostenibilidad de la tecnología que desarrollamos porque, a diferencia de las aflatoxinas, que interactúan con distintos sustratos, como los captadores de toxinas y las moléculas portadoras, las fumonisinas son muy pobres en interactuantes.

Mirando hacie el futuro, ¿qué objetivos espera alcanzar en los próximos años en su investigación?

Quizá estemos demasiado entusiasmados.

Estamos interesados en aislar una única bacteria probiótica o PGPR capaz de controlar múltiples hongos micotoxigénicos y múltiples micotoxinas. La bacteria que caractericemos y aislemos debe ser estable bajo todas las condiciones.

Así pues, este es nuestro enfoque actual, y preveo que nos reportará resultados positivos en el futuro.

¿Cómo espera que su investigación repercuta en la industria agrícola y en los estándares de seguridad alimentaria a nivel global?

Nuestra contribución a la investigación se dirige tanto a la industria agrícola como a la alimentaria.

• ⇰ Las bacterias probióticas que caracterizamos podrían utilizarse en la industria alimentaria como adsorbente de toxinas o aditivo para piensos.
• ⇰ En cuanto a la industria agrícola, si somos capaces de caracterizar las bacterias PGPR eficientes, podrán utilizarse en biofertilizantes globalmente.

¿Podría compartir algún caso de éxito o resultado notable de su investigación que haya tenido una repercusión significativa?

Uno de los éxitos que me gustaría mencionar es la bacteria PGPR Azotobacter que hemos caracterizado y estamos patentando.

Obtuvimos una patente india para él porque tiene múltiples funciones de promoción del crecimiento vegetal y también proporciona protección a la planta del arroz.

En cuanto a las bacterias probióticas, en nuestros últimos diez años de investigación hemos caracterizado ciertos aislados que han demostrado ser muy eficaces en estudios in vitro.

Uno de estos organismos se ha estudiado en condiciones in vivo, concretamente en aves de corral desafiadas con micotoxinas en combinación con Lactobacillus plantarum.

Hemos obtenido resultados muy interesantes que se publicarán en Frontiers in Microbiology. Así que ahora estamos explorando la inclusión del Lactobacillus plantarum en los piensos como ingrediente.

Para nuestros lectores que no estén familiarizados con el tema, ¿qué consejos daría a los interesados en dedicarse a la investigación de las micotoxinas? ¿Hay algún recurso o lectura que recomendaría para comprender mejor las cuestiones relacionadas con las micotoxinas?

A los investigadores en ciernes les diría que la micotoxicología y las micotoxinas son siempre interesantes.

Es apasionante trabajar con hongos, les encantará. Si les interesa la micotoxicología, hay mucho material y bibliografía disponible sobre microbiología, hongos y micotoxinas.

Algunas revistas publican exclusivamente trabajos de investigación sobre micotoxinas y resultados micotoxicológicos, como World Mycotoxin Journal y Mycotoxin Research, Journal of Fungi y Toxicon.

Además, hay muchos libros dedicados exclusivamente a las micotoxinas y las estrategias de control. Por ejemplo, hemos publicado un libro titled Anti-Mycotoxin strategies for Food and Feed, a disposición de los interesados en iniciar una carrera profesional. Un libro de este tipo sería de gran ayuda.