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¿PARA QUÉ FABRICAN LAS PLANTAS MOLÉCULAS QUE CURAN?

En los hábitats naturales, las plantas están continuamente expuestas a todo tipo de enemigos potenciales. No solo tienen que hacer frente a condiciones ambientales desfavorables, como una sequía demasiado larga y severa o una temperatura tan elevada que pone en riesgo su supervivencia, sino que hay una serie de microorganismos y animales herbívoros que acechan sin descanso. En nuestro caso, basta con dar un manotazo para espantar un insecto, beber agua o ponernos a la sombra si hace calor. Pero ellas no pueden gritar ni salir corriendo si un ciervo mordisquea las hojas..., ¿o tal vez sí?

Nos parecemos bastante a una planta. Y fíjate que digo nosotros a ella y no al revés, porque, después de todo, ellas llegaron antes. ¿Sabes cuál es nuestra primera barrera de defensa? Los humanos tenemos toda la superficie del cuerpo cubierta de piel y, donde hay orificios, tenemos mu­cosas con la propiedad de fijar e inmovilizar muchos microorganismos evitando que penetren. La queratina, una proteína muy rica en azufre, forma una membrana de protección en la piel —como queratina blanda— y está presente en otros órganos (pelo, uñas, etc.) —como queratina dura—. Por eso es tan importante mantener nuestra primera barrera de defensa limpia, sin cortes o magulladuras que facilitarían la entrada de seres indeseados. De forma similar, todas las partes de la planta expuestas a la atmósfera están cubiertas por capas de material lipídico, es decir, grasas, que reducen la pérdida de agua y ayudan a bloquear la entrada de bacterias y hongos patógenos. Los principales constituyentes de estas cubiertas son cutina, suberina y ceras. La cutina se encuentra en la mayoría de las partes aéreas de la planta; la suberina está presente en las partes subterráneas, tallos leñosos y heridas cicatrizadas, y las ceras están asociadas con la cutina y la suberina.

Pero volviendo a la duda del inicio, ¿pueden gritar las plantas para avisarse del peligro? ¡Pues claro que no! La pregunta correcta sería ¿pueden avisarse las plantas del peligro? Sí, sin duda.

Las plantas producen una gran cantidad y diversidad de compuestos orgánicos. Los más importantes, los que están presentes en todas las plantas y participan en rutas bioquímicas esenciales implicadas en el crecimiento, el desarrollo y la reproducción, como la fotosíntesis, respiración, transporte de solutos, síntesis de proteínas, etc., son los llamados metabolitos primarios, que forman parte de estos procesos vitales y se encuentran en todo el reino vegetal. Sin embargo, las plantas cuentan con otro metabolismo (no esencial) denominado metabolismo secundario, que les permite producir y acumular compuestos de diferente naturaleza química que, si bien no son imprescindibles como los metabolitos primarios, tienen un papel muy importante en la adaptación al estrés ambiental y en la defensa frente a microorganismos patógenos y predadores. Hablamos de los metabolitos secundarios, que, como verás a continuación, no solo han sido aprovechados por las propias plantas. A diferencia de los metabolitos primarios, los secundarios no están presentes en cualquier planta. Algunos solo se encuentran en alguna especie concreta, en un género o en una familia de plantas.

Las plantas sintetizan moléculas complejas. Algunas de ellas son útiles para nosotros.

Durante muchos años, el significado adaptativo de muchos metabolitos secundarios era desconocido. Se creía que estos compuestos eran sencillamente productos finales del metabolismo, sin función, o metabolitos de desecho. Fue a finales del siglo XIX y principios del XX cuando se estudiaron con más atención.

¿Cuál pudo ser el origen de los metabolitos secundarios?

De acuerdo con los biólogos evolucionistas, las defensas vegetales deben de haber surgido a través de los fenómenos de mutación hereditaria, selección natural y cambios evolutivos. Las mutaciones al azar en las rutas metabólicas básicas darían lugar a la aparición de nuevos compuestos, que pudieron ser tóxicos o disuasorios para los herbívoros y microbios patógenos. Como estos compuestos no eran tóxicos para la propia planta y el coste metabólico para producirlos no era excesivo, representaron una ventaja reproductiva para las plantas que los tenían frente a aquellas que no contaban con estas defensas. Así, las plantas con defensas generaron una descendencia mayor que las plantas sin ellas y transmitieron estos caracteres a las generaciones siguientes.

El ajuste reproductivo hizo que estos compuestos fueran indeseables como alimento para los humanos. De hecho, muchos cultivos vegetales importantes han sido seleccionados artificialmente para producir niveles mínimos de estos compuestos, lo que ha provocado también que sean más susceptibles a insectos y enfermedades.

Algunos tienen un importante y significativo valor medicinal y económico, derivado este último de su uso en las industrias cosmética, alimentaria y farmacéutica. Un gran número de estos productos naturales ya se utilizaban en la medicina antigua como remedios para combatir enfermedades, y actualmente como medicamentos, resinas, gomas, potenciadores de sabor, aromas, colorantes, etc.

Fue relativamente hace poco cuando se descubrió que la función biológica de estos productos realmente era proteger a las plantas de la ingestión por herbívoros y de la infección por patógenos microbianos. Además, sirven como atrayentes de polinizadores y dispersores de semillas debido a que muchos son pigmentos que proporcionan color a flores y frutos.

Estamos hablando de un grupo muy numeroso de moléculas y, como puedes ver, con funciones tan importantes como diversas, pero en general dividimos estos metabolitos secundarios en tres clases principales.

HORMONAS, PIGMENTOS, ACEITES Y MÁS: LOS TERPENOS

El grupo de los terpenos es el más numeroso y cuenta con más de 40.000 moléculas diferentes. A su vez se clasifica en varios grupos, pero en vez de proporcionarte una lista larga de nombres que no te van a servir de nada, te voy a dar algunos ejemplos, porque estoy segura de que los conoces.

Entre los terpenos vamos a encontrar algunas hormonas vegetales como el ácido abscísico, que precisamente está implicado en el estrés. Puede que te sorprenda que hablemos de estrés en plantas, pero debemos hacerlo, porque las plantas también se estresan. En general, cuando tú tienes mucho estrés, vas al psicólogo. Las plantas no. Lo que llamamos estrés para una planta son aquellas circunstancias adversas que sufren y que están impidiendo que alcancen su máximo grado de crecimiento o desarrollo. Para una planta, sufrir estrés es tener mucho calor, frío, poca agua, pocos nutrientes en el suelo o que algún bicho se la coma. Para defenderse de este estrés, muchas plantas desarrollan metabolitos secundarios.

Entre estas moléculas de defensa también hay pigmentos como los carotenoides. Son los responsables del color rojo, anaranjado y amarillo de los frutos y son importantes para nosotros, por ejemplo, para sintetizar vitamina A. Dado que los animales no podemos producir estos pigmentos, debemos adquirirlos en la dieta. Pero no solo son color para las plantas, sino que las protegen del exceso de radiación solar. El licopeno del tomate sería un ejemplo muy conocido.

Asimismo son terpenos los aceites esenciales, el látex, los esteroles o un grupo muy importante de moléculas llamadas piretrinas. Las piretrinas tienen una interesante y potente actividad tóxica para los insectos que ha sido aprovechada para el desarrollo de insecticidas, pero el problema es que solo se obtienen de su fuente natural, que son las flores de plantas del género Chrysanthemum. Aunque la actividad insecticida de este extracto de flores ya era conocida en China desde el 1000 a. C., su uso se extendió a partir del siglo XIX cuando se aplicó en la eliminación de piojos. Gracias al avance de la química orgánica, hemos sido capaces de elaborar versiones sintéticas de las piretrinas a las que hemos llamado piretroides, y así dejamos los crisantemos para el cementerio.

Las piretrinas y los piretroides tienen actividad insecticida y se aplican en invernaderos, cosechas, plantas de jardines, ganado, animales domésticos y también directamente a seres humanos, dada su mínima toxicidad en mamíferos. Atacan el sistema nervioso de todos los insectos. Aun cuando no están presentes en cantidades fatales para los insectos, siguen actuando como repelentes. La ventaja que tienen, además de su efectividad, es que, aunque son dañinos para los peces, son mucho menos peligrosos para los mamíferos y pájaros que muchos otros insecticidas sintéticos y no son persistentes, ya que resultan ser biodegradables e incluso fotobiodegradables. Tanto es así que se los considera entre los insecticidas más seguros para usar cerca de la comida.

MOLÉCULAS DE DEFENSA (SOBRE TODO): LOS COMPUESTOS FENÓLICOS

El segundo gran grupo de metabolitos secundarios lo constituyen los compuestos fenólicos, también llamados polifenoles porque la mayoría de ellos contienen más de un grupo fenol por molécula. El fenol es un tipo de alcohol que tiene seis átomos de carbono formando un anillo, a diferencia del etílico (el que encuentras en la farmacia o en las bebidas alcohólicas), que solo tiene dos átomos de carbono. El fenol es muy frecuente en plantas, ya que sirve de esqueleto para formar muchas moléculas diferentes.

No nos vamos a detener en la composición ni estructura química de estas más de 10.000 moléculas, pero quédate con que dentro de este grupo tenemos compuestos importantes con funciones muy diversas. Algunas de estas moléculas sirven para que la planta se pueda defender frente a una lesión o de posibles ataques fúngicos o bacterianos. Es el caso del resveratrol, sí, ese famoso compuesto de la piel de las uvas o las moras que hace unos años pasó a venderse en todas las parafarmacias como el perfecto antioxidante (spoiler: era tan insoluble que apenas se absorbía, por lo que no hacía nada).

Otras moléculas de este grupo aportan pigmentación a muchas partes de la planta y, como antioxidantes, también las protegen frente al estrés. Por ejemplo, en este grupo encontramos los antocianos, pigmentos responsables del color rojo, rosa, azul o púrpura que dan color a las pieles de frutas y hortalizas como los arándanos, las uvas, las granadas o las berenjenas.

Los taninos, otro grupo de compuestos fenólicos, fueron descubiertos por su propiedad de combinarse con proteínas de la piel animal para evitar su putrefacción y convertirla en cuero, lo que nosotros conocemos como curtido, tanning en inglés. Están distribuidos por todo el reino vegetal, aunque no aparecen en todas las especies. Los taninos se unen al colágeno de las pieles animales y aumentan su resistencia al calor, el agua y los microbios. Pero, además, si te los comes tienen otro efecto. Seguramente los relacionas con el vino, el té, el caqui o el membrillo. El amargor y la astringencia (esa sensación inconfundible de tener la lengua áspera) son producidos por estos compuestos. Muchos enólogos aprecian esta cualidad en el vino, pero realmente son moléculas que las plantas sintetizan porque son tóxicas para muchos herbívoros. Además, tienen la capacidad de producir el rechazo al alimento en gran diversidad de animales (interesante, ¿verdad?), actúan como moléculas disuasorias. La vaca, el ciervo o los monos, concretamente, evitan las plantas o las partes de las plantas con alto contenido de taninos y, sin embargo, los humanos preferimos un cierto nivel de astringencia en los alimentos con taninos, como las moras, las manzanas, el té y el vino tinto.

En la naturaleza, cuando aparece una molécula tóxica, siempre hay quien se adapta y así obtiene una ventaja sobre sus competidores. Por ejemplo, ratones y conejos producen proteínas en la saliva con alto contenido de un aminoácido que tiene gran afinidad por los taninos y esto los neutraliza. Sin embargo, se han descrito decenas de taninos que pueden inhibir hongos y bacterias. En muchos árboles, como por ejemplo el eucalipto, la madera muerta tiene una alta concentración de taninos y, con ello, previene la podredumbre producida por ataques de hongos y bacterias patógenas. Este es uno de los secretos de su éxito y de que sea capaz de adaptarse tan bien a ambientes muy distintos a los de su Australia natal.

La verdad es que algunos taninos han mostrado actividad antitumoral, antidiabética, antibacteriana y antimicótica en animales y en humanos y, por otro lado, puesto que no se descomponen durante la digestión y se comportan de manera similar a la fibra, sirven de sustrato a nuestra microbiota intestinal. De hecho, recientemente han sido reconocidos como prebióticos, es decir, aquellas moléculas que ingieres en tu dieta y que no tienen un efecto sobre ti, sino sobre los microorganismos de tu intestino.

LOS MÁS PELIGROSOS: LOS COMPUESTOS DEL NITRÓGENO

Llegamos a la parte más importante de este capítulo: el tercer grupo de metabolitos secundarios. Se trata de los compuestos del nitrógeno, de los que encontramos más de 40.000 moléculas que se llaman así porque en su composición química hay al menos un átomo de nitrógeno. Se sintetizan principalmente a partir de los aminoácidos, los ladrillos que forman las proteínas, en cuya composición también hay nitrógeno. Podemos encontrar tres familias dentro de este gran grupo: alcaloides, glucósidos cianogénicos y glucosinolatos. Estos dos últimos no son tóxicos por sí mismos, pero se degradan rápidamente cuando la planta es aplastada, liberando toxinas volátiles. Los glucósidos cianogénicos liberan un veneno muy conocido. ¿Lo adivinas? ¡Exacto! Cianuro de hidrógeno o ácido cianhídrico (HCN), una de las moléculas tóxicas más potentes y de acción más rápida conocidas. La primera vez que se aisló fue de las semillas de albaricoque.

Un ejemplo de este tipo de compuestos es la amigdalina, que se encuentra en almendras amargas y semillas de albaricoque, cereza, manzana, ciruela o melocotón, entre otros. ¿Te matarían unas cuantas semillitas de estas? Pues muchas tendrías que comer, la verdad. Sabemos que entre unos 35 y unos 245 miligramos de amigdalina acabarían con la vida de un adulto de 70 kilos. Por ponerte un par de ejemplos, si pesas 70 kilos necesitarías más de 4.000 semillas de manzana o unas 100 semillas de albaricoque (masticadas y tragadas). Hombre, fácil no es. Pero unas 170 semillas de manzana ya pueden empezar a darte problemas gástricos y dolores de cabeza y musculares. La amigdalina era la responsable de torcer la cara cuando nos comíamos una almendra amarga, ¿te ha pasado alguna vez? Cuando la almendra se rompe, la amigdalina entra en contacto con la enzima ß-glucosidasa y libera ácido cianhídrico. Esta sustancia inhibe la respiración celular y puede causar la muerte con 5 o 10 almendras a una persona promedio. También te digo: ¿quién se comería varias almendras amargas seguidas? Este tipo de fruto es producido por los llamados almendros bordes, que crecen de vez en cuando en las plantaciones. Los almendros se reproducen por injertos, usando un pie. Lo que puede ocurrir es que si el pie es de un almendro silvestre, el resultado sea un almendro «borde», que da almendras amargas. Hoy en día podemos disfrutar de almendros que producen semillas dulces (Prunus dulcis var. dulcis). El motivo no es una domesticación mediante la selección de variedades dulces hace miles de años, sino una mutación de un único gen que desactivó la síntesis de amigdalina. ¡Mira qué suerte! Lo malo es que esa mutación puede volver a ocurrir, produciendo de nuevo almendras tóxicas.

Normalmente, en una planta intacta los compuestos de nitrógeno no se liberan. El truco es muy sencillo: las plantas acumulan estas moléculas en un compartimento de las células y las enzimas que las degradan en otro. Si la célula está en condiciones normales, estos compuestos son inactivos y directamente no molestan, pero si algún bicho se come la hoja, la célula se rompe, las enzimas entran en contacto con estas moléculas y las modifican, convirtiéndolas en potentes venenos. En este caso, la reacción química produce azúcar, benzaldehído (responsable del sabor amargo) y ácido cianhídrico. El HCN es una toxina de acción rápida que inhibe la citocromo oxidasa, enzima clave en la respiración celular. Dicho de otra forma, impide que podamos utilizar el oxígeno que transportan los glóbulos rojos y mata a las células por asfixia. En la naturaleza, como suele ocurrir en algunos casos, hay herbívoros que se han adaptado a grandes dosis de HCN y a quienes no les hace absolutamente nada.

En el entorno médico, la amigdalina es conocida como laetrilo, laetril o vitamina B17, patentada en 1961 y promovida como un potente tratamiento frente al cáncer. Nada de esto es cierto, así que no te dejes engañar. Ni es una vitamina ni hay evidencia científica que avale su uso. No solo no es eficaz, sino que puede ser letal si se toma por vía oral. Llámalo sentido común, pero el envenenamiento con cianuro es lo que tiene. Esta gran mentira tuvo mucho éxito y costó muchas vidas, entre ellas la del actor Steve McQueen, protagonista de clásicos del cine como La gran evasión o Papillón. Su médico, un dentista sin licencia, le había diseñado para un cáncer de pulmón un tratamiento personalizado a base de enzimas pancreáticas, cincuenta vitaminas y minerales diarios, champús corporales frecuentes, enemas y una dieta específica, además de laetrilo. El tratamiento no solo acabó con su salud, sino también con su cartera. Es posible que, a pesar de esto y de su prohibición, sigas oyendo a sus defensores hablar de él y sus propiedades milagrosas. Exactamente lo mismo ocurre con el MMS (suplemento mineral milagroso), que, a pesar de estar prohibido en España desde 2010 por los graves peligros que conlleva para la salud (no deja de ser lejía), hay quien lo sigue promocionando y distribuyendo como tratamiento para el resfriado común, el acné, la diabetes, el autismo, la malaria, la hepatitis, el virus de la gripe H1N1, el VIH, el cáncer (sí, cualquiera), la COVID-19 y muchas más enfermedades. ¡Cómo no lo hemos descubierto antes! Supongo que quien lo tome no morirá de enfermedad alguna. Si algo sirve para todo, lo más normal es que no sirva para nada.

Otro alimento un poco delicado a la hora de ingerirlo es la mandioca, también llamada yuca en Centroamérica. Su consumo tiene miles de años, y se sabe que fue uno de los primeros cultivos domesticados en América. Es un tubérculo rico en almidones de alto valor alimentario, muy consumido en ciertas partes del mundo, hasta el punto de que en muchos lugares de América sigue siendo un alimento básico. Estos tubérculos contienen altos niveles de glucósidos cianogénicos. A lo largo de la historia, las diversas poblaciones han transmitido el conocimiento de cómo preparar la yuca para poder alimentarse de ella sin peligro, ya que el contenido tan elevado de estas moléculas lo hacía inviable. Aunque la selección artificial ha procurado obtener variedades de yuca con menor contenido de glucósidos cianogénicos (incluso hay variedades que se podrían comer crudas), se debe tratar adecuadamente antes de su consumo. Los métodos de procesamiento tradicional eliminan o degradan una gran parte de ellos. Sin embargo, el konzo, parálisis de las piernas asociada a una alimentación con yuca no procesada de forma correcta, se ha convertido en una enfermedad epidémica en regiones donde la alimentación es casi exclusivamente a base de yuca. En España pasaba algo parecido con la harina de almortas o guijas, que se utilizaba para las famosas gachas de almorta, tan típicas de Castilla-La Mancha. Esta leguminosa acumula unos aminoácidos tóxicos que, consumidos con frecuencia, pueden provocar parálisis u otras enfermedades neurológicas. Al ser una legumbre que se adapta a suelos muy pobres, en periodos de hambre era un alimento básico, lo que provocó muchos problemas. Durante varias décadas su consumo estuvo prohibido en España, aunque este veto se levantó porque la gente ya no consume almorta todos los días, como en la posguerra española. Los glucósidos cianogénicos están ampliamente distribuidos en el reino vegetal y se encuentran principalmente en leguminosas y especies de la familia de las rosáceas.

Dentro de unos cuantos capítulos hablaremos de los glucosinolatos y su importancia en la salud, pero ahora nos adentraremos en el grupo de metabolitos secundarios más importantes para nosotros: los alcaloides. En este grupo vamos a encontrar moléculas de gran importancia farmacológica y otras que simplemente son venenos que nos matan y, a pesar de eso, los consumimos de forma habitual. Increíble, ¿verdad?

Un ejemplo de los metabolitos secundarios producidos por el fenogreco (Trigonella foenum-graecum), con propiedades nutricéuticas y farmacológicas. Adaptado de Naika et al., Scientific Reports (2022).

Acompáñame en el siguiente capítulo. Vamos a introducirnos en una familia de moléculas alucinantes... literalmente.