Ahora que una nueva generación comienza sus estudios en el doctorado en Ciencias Biológicas de nuestra Facultad, Jorge Luis Cuamatzi Flores —quien ya cursa esta especialidad— nos habla sobre una estancia de investigación que hizo en Alemania y nos muestra la forma en que un mundo de oportunidades se abre para cada participante.

Jorge Luis Cuamatzi Flores

Por Juan José Flores Nava
Enero de 2023
FCN-UAQ

El pequeño Jorge Luis, como casi todos los niños de su generación, miraba la película de Jurassic Park cuando escuchó por primera vez un término extraño pero fundamental para comprender la historia de aquella cinta: ADN. ¿Por qué esa cosa tan rara resultaba esencial para clonar dinosaurios? La curiosidad lo llevó a indagar, a preguntar, a tratar de encontrar respuestas. Y quedó fascinado. Así que cuando creció y tuvo que elegir carrera vio que uno de los programas de estudio que revisaba prometía enseñarle “técnicas de biología molecular con clonación”, entonces se dijo: “Esto debe ser”.

A su debido tiempo, Jorge Luis Cuamatzi Flores se graduó como Ingeniero en Biotecnología por la Universidad Politécnica de Tlaxcala. Pero entre más aprendía, más quería saber. De este modo llegó a la Ciudad de México para estudiar en el Instituto Politécnico Nacional la maestría en Biotecnología Aplicada. Desde luego, sus deseos de conocimiento no se detuvieron y al concluir su maestría se inscribió en el doctorado en Ciencias Biológicas en nuestra Facultad. Aquí estudia la evolución de genomas de hongos en condiciones de estrés, a través del uso de genómica comparativa y evolución experimental. Su tesis es dirigida por el doctor José Antonio Cervantes Chávez, investigador y profesor de tiempo completo de la FCN

Sin embargo, Jorge Luis Cuamatzi Flores quiso ir de nuevo más allá. Así que puso manos a la obra y consiguió cruzar el Atlántico para llegar al Instituto Max Planck de Biología Evolutiva, en Plön, Alemania, donde realizó una estancia de investigación del 1 de junio al 31 de octubre de 2022 y donde, sobre todo, pudo poner en práctica lo que más le gusta: experimentar en el laboratorio y en campo; comprender cómo se establecen nuevas características biológicas y cómo emergen nuevas especies; además, claro, de realizar análisis genéticos e interpretarlos bajo la lupa de modelos informáticos.

—Jorge, ¿se parece en algo eso que se imaginaba sobre el ADN, la clonación y la genética cuando era niño a lo que ha vivido en sus años de estudio?

—Sí, un poco —responde—. En mis estudios he utilizado muchas técnicas de biología molecular, por lo que ya me hace mucho sentido todo lo que decían en aquellas películas de ciencia ficción que veía de niño. Hoy sé con toda claridad que son ficticias; sin embargo, no están tan alejadas de la realidad: tenían ciertas bases.

Instituto Max Planck de Biología Evolutiva, en Plön, Alemania.

Desde la raíz

Una de las técnicas de biología molecular con las que más ha trabajado Jorge Luis Cuamatzi Flores es la de aislación de ADN, que le permite extraer material genético de las células y estudiar el genoma (o secuencia total de ADN) de los organismos. Otra de las técnicas importantes para Cuamatzi Flores es la de PCR, que se volvió tan conocida por mucha gente (al menos de nombre) gracias a la pandemia provocada por la covid-19. Esta técnica, cuyas siglas están en inglés y significan polymerase chain reaction (reacción en cadena de la polimerasa), permite hacer copias de un fragmento de ADN específico para amplificarlo cientos o miles de veces y, entre otras cosas, poder observarlo mejor. En el caso de la covid-19 esta técnica es empleada para identificar con mayor facilidad si una persona es portadora del virus que causa la enfermedad.  

—ADN, genoma, clonación, pruebas PCR, etcétera, se han vuelto términos de la vida cotidiana. ¿Podría hablarnos más de algunos de ellos?

—¡Claro! —responde Jorge Luis Cuamatzi Flores con entusiasmo—. El procedimiento para la extracción de ADN depende del tipo de célula. Los seres humanos, por ejemplo, somos organismos eucariontes por lo que nuestro ADN está en el núcleo de la célula. Así que el primer paso para extraerlo es hacer una lisis celular [es decir, romper la membrana de la célula] para liberar todo el material que contiene. Luego, por medio de algunos reactivos y empleando técnicas como la filtración por membrana, extraemos solamente el ADN. El propósito es que el ADN recuperado quede aislado del interior celular y purificado para su estudio.

—Curiosamente, Jorge Luis, su línea de investigación en el doctorado lo obliga a poner en práctica su formación como ingeniero en biotecnología, al emplear la bioinformática como herramienta central. ¿Cree que su formación en ingeniería le dio una visión peculiar como biólogo?

—Sí. Creo que haber estudiado ingeniería en biotecnología, además de darme una sólida formación en matemáticas, me dio esa mentalidad de intentar resolver los problemas desde la raíz; es decir, de ingeniármelas para encontrar una respuesta. Por otro lado, gracias a la bioinformática puedo analizar secuencias de ADN que sin métodos computacionales sería muy complicado. Los algoritmos que me da la computadora tras programarla me dan la posibilidad de detectar patrones que están presentes en una secuencia de ADN y en otra o cada cuánto se repite cierta secuencia, etcétera. Actualmente, en cualquier rubro, el análisis de datos es clave. Pero es muy importante saber interpretarlos. Una mala interpretación de los datos puede llevarnos a resultados equivocados y arruinar nuestra investigación. Por eso me resulta muy útil conocer de matemáticas, de modelos estadísticos, de programación, etcétera: son herramientas fundamentales para soportar el resultado que uno ha encontrado.

La bioinformática permite analizar secuencias de ADN (Foto: Pete Linforth / Pixabay).

Saber qué es lo que uno busca

La propia Sociedad Max Planck nos lo advierte: “No existe algo así como ‘el’ Instituto Max Planck. De hecho, la Sociedad Max Planck opera un gran número de instituciones de investigación en Alemania, así como en el extranjero. Estos Institutos son independientes y cuentan con total autonomía en la selección y dirección de los proyectos que encaran”.

Ahora que sabemos esto, conviene decir que el Instituto Max Planck de Biología Evolutiva, en el que Jorge Luis Cuamatzi Flores realizó su estancia de investigación trabajando con el doctor Julien Dutheil, se encuentra en Plön, una ciudad a dos horas de Hamburgo, al norte de Alemania, localidad en la que nació el compositor Georg Philipp Telemann [1681-1767]. Ahí, Jorge Luis vivió en una residencia que le proporcionó el propio instituto. Pero ¿cómo llegó hasta allá?

―Lo principal es saber qué es lo que uno busca ―dice Jorge Luis―. A mí me interesaba encontrar una institución en la que hubiera alguien con bastante experiencia encontrando mutaciones en el organismo que yo estudio, que es Ustilago maydis, el huitlacoche. Entonces, lo primero que hice fue revisar en Internet la literatura existente sobre el tema para saber quiénes tienen esta experiencia e identificarlos. Luego elaboré una lista de los investigadores con los que me gustaría trabajar. Y tuve la suerte de que al primero que le escribí me respondió positivamente.  

―Perdón, Jorge Luis, pero se ve como algo muy sencillo…

―En efecto, ésta fue la parte sencilla: establecer la colaboración. Lo complicado fue obtener el financiamiento para asistir a la universidad. Además de complicado, es competitivo. Pero como el instituto está en Alemania, averigüé que existe el DAAD [Deutscher Akademischer Austauschdienst o Servicio Alemán de Intercambio Académico]. Es un organismo internacional a cargo del gobierno alemán que afortunadamente da becas para países de América Latina. Además de los documentos burocráticos de cajón que tuve que entregar, presenté una propuesta de investigación bien sustentada. Es aquí, en esta propuesta, donde hay que invertir bastante tiempo, pues su objetivo es convencer a otros de que la investigación que se quiere realizar tiene méritos suficientes para ser financiada. En resumen: para ir al extranjero a estudiar hay que tener muy claro qué es lo que se quiere investigar, quién puede colaborar con nuestro proyecto y encontrar las fuentes de financiamiento adecuadas.

Castillo de Plön, en Alemania. (Foto: Torsten Willimczik / Pixabay).

Mutaciones para sobreponerse a condiciones de estrés

Los intereses académicos de Jorge Luis están en la biotecnología, la bioinformática y la biología evolutiva. Con el trabajo académico que actualmente desarrolla intenta averiguar, entre otras cosas, la manera en que el genoma de una célula eucariota se adapta a un ambiente adverso.

“En términos simples ―dice― en mi proyecto estoy buscando cuáles son las diferencias que se presentan en el genoma de Ustilago maydis después de exponerlo a peróxido de hidrógeno. Ustilago maydis infecta a plantas de maíz y produce lo que conocemos como huitlacoche”.

¿Qué es lo que pasa cuando este hongo infecta al maíz? Pues que el maíz se defiende produciendo especies reactivas de oxígeno, un mecanismo de defensa para matarlo, cosa que consigue en algunas ocasiones y en otras no. Cuando no lo puede matar, significa que Ustilago maydis tuvo algo dentro de su material genético que lo hizo sobrevivir a la defensa por parte de la planta. Actualmente se conocen algunos mecanismos con los que consigue salir adelante, pero muchos otros son desconocidos.

Así que para buscar algunos de esos mecanismos que permanecen desconocidos es que Jorge Luis expone de manera prolongada a Ustilago maydis a peróxido de hidrógeno, un agente que causa estrés oxidativo, el mismo estrés con el que el hongo se encuentra cuando infecta una planta de maíz. Pasado cierto tiempo analiza, entonces, qué es lo que pasó en Ustilago maydis, qué cambios hubo en su genoma, qué mutaciones ocurrieron que le dieron ventaja para sobreponerse a la condición de estrés, qué cambios hubo en su secuencia de ADN que le dieron ventaja para sobrevivir. Eso es lo que actualmente está buscando.

―¿Cuál sería la principal utilidad práctica de su proyecto? ―le preguntamos, finalmente, a Jorge Luis Cuamatzi Flores.

―Que si puedo obtener cepas altamente efectivas para producir huitlacoche en el maíz, sería posible obtener también mayor cantidad de este producto comestible de valor agregado. El punto en contra es que una mayor producción de huitlacoche sólo puede hacerse a costa de una menor producción de maíz. Pero, bueno, al final de cuentas no se trata de que todo el maíz del mundo se vaya a acabar para producir huitlacoche, sino que tendría que producirse en condiciones controladas.