La mayoría asociamos las palabras hongos y moho con algo desagradable, por ejemplo, con alimentos dañados, enfermedades, cosechas perdidas, entre otras cosas, generalmente no agradables a la vista, al olor ni al tacto. Sin embargo, los ecosistemas terrestres colapsarían sin la existencia de los hongos recicladores de la materia viva. Asimismo, nosotros obtenemos muchas ventajas de ellos, desde alimentarnos directamente (hongos comestibles) o indirectamente, es decir, cuando usamos alimentos, bebidas y productos elaborados biotecnológicamente, como los antibióticos y otros compuestos de origen fúngico.
Los hongos, a parte de su inmenso valor ecológico para la vida en el planeta, tienen un importante valor comercial por los usos y aplicaciones biotecnológicas que son posibles a partir de ellos o del uso de sus metabolitos (productos de su metabolismo). Si bien, la biotecnología tradicional estuvo básicamente centrada en la producción de alimentos y productos de interés médico, hoy día, sin abandonar estos objetivos, se han abierto nuevos campos de aplicación de enorme interés como el tratamiento de residuos, la degradación de sustancias tóxicas, la descontaminación de restos de petróleo, el tratamiento y descontaminación de aguas, la producción de proteínas para consumo animal y la producción de energía, en las cuales los hongos y las levaduras tienen un papel muy importante.
Frecuentemente se ignora el papel positivo de la micología en el desarrollo de la biotecnología y sus posibilidades de aplicación en áreas de la actividad industrial, como la alimentaria, agrícola, farmacológica, medicinal y ambiental. Precisamente de esto les hablaré en este artículo.
Los hongos y la biotecnología alimentaria
La fermentación de bebidas, la elaboración de quesos, e incluso la panificación son tecnologías tan viejas como la humanidad; sin embargo, es hasta hace muy poco que estos procesos son considerados biotecnológicos. Desde el siglo XIX y a partir de mecanismos de prueba y error, se combinaron con diversas técnicas con el objetivo de transformar materias primas en productos finales, similares a lo que ocurrió con la producción de las vacunas y de otros medicamentos de origen biológico, como los antibióticos.
Uno de los productos procesados por hongos es el pan. Se sabe que anteriormente los panes eran planos, ya que no se les adicionaba la levadura Saccharomyces cerevisiae, un hongo levaduriforme que fermenta el almidón y azúcares de la harina, transformándolos en alcohol y en dióxido de carbono, proporcionando volumen a la masa.
En la elaboración de los quesos curados como el Brie o Camembert, las superficies se rocían con esporas de Penicillium camemberti que producen lipasas, enzimas que separan las grasas de los alimentos para poder absorberlas, lo que aporta sabor y mejor apariencia.
La producción del alcohol a nivel industrial y las bebidas alcohólicas se lleva a cabo a través de la fermentación a gran escala de algunas levaduras. Para la producción del vino se fermenta el zumo de uvas, utilizando Saccharomyces ellipsoideus. De igual manera para la sidra se fermenta el zumo de manzana y se usan cepas de S. cerevisiae como S. uvarum y S. fragilis. Para la elaboración de la cerveza se fermentan la cebada y mayormente se utilizan cepas de S. carlsbergensis y S. cerevisiae.
La fuente principal de las pectinasas son hongos del género Aspergillus, que se utilizan en la industria alimentaria para la clarificación de jugos de frutas, vinos, vinagres, jarabes y gelatinas que contienen sustancias pécticas en suspensión. El tratamiento de los jugos de frutas con pectinasas evita su gelificación en la fase de concentración y la adición de este tipo de enzimas a frutas maceradas como las uvas, ayuda a la extracción del jugo y da vinos de fácil clarificación.
La importancia de los hongos en la industria alimentaria se debe en gran parte a la producción de diversas enzimas resultantes de su metabolismo secundario. Algunas de estas enzimas son la celulasa obtenida de Trichoderma longibrachiatum, que tiene como función modificar la celulosa y hemicelulosa; la amilasa cuya fuente es Aspergillus niger, utilizada para el procesamiento del almidón; y la β-galactosidasa, es una enzima que se obtiene de levaduras del género Kluyveromyces, que por su función de degradar la lactosa, se usa para la elaboración de leche deslactosada.
Los hongos en la industria farmacéutica
La industria farmacéutica es sin duda un sector fundamental que ha evolucionado a lo largo de la historia, consiguiendo grandes avances para curar o ayudar en el tratamiento de un sin número de enfermedades existentes en la sociedad. En el área farmacéutica siempre se han utilizado distintos organismos para la obtención de medicamentos.
Los antibióticos son metabolitos secundarios producidos, principalmente, para la defensa del organismo que lo produce frente a otros organismos. Estos son producidos, particularmente, por hongos que viven en el suelo y utilizan la materia muerta de plantas para sobrevivir. La penicilina, descubierta en 1928 por Alexander Fleming, fue el primer antibiótico utilizado ampliamente en medicina. Producido por el Penicillium notatum, es muy efectivo contra infecciones producidas por bacterias Gram-positivas, revolucionó el tratamiento de las infecciones, como la neumonía y la tuberculosis y, además, tiene muy pocos efectos adversos. Otro antibiótico importante es la cefalosporina, que también es producida por un hongo, Cephalosporium acremonium, activo sobre el crecimiento de bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. Por otro lado, el ácido fusídico, producido por el hongo Fusidium coccineum, ataca a bacterias Gram-positivas y actúa como bacteriostático ya que inhibe la síntesis de proteínas. Estos son solo algunos ejemplos de los tipos de antibióticos que existen actualmente, muchos de los cuales son producidos biotecnológicamente por hongos.
La producción de vitaminas es otra de las aplicaciones biotecnológicas de los hongos, aunque gran parte de estas son producidas por síntesis química, algunas no pueden ser elaboradas por esta vía y se opta por la producción de vitaminas a partir de microorganismos. Los hongos como Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae y Candida utilis, se usan para obtener industrialmente la vitamina B1, mientras que para la producción de riboflavina (vitamina B2), se usan principalmente Eremothecium ashbyii y Ashbya gossypii.
Las estatinas son metabolitos de gran importancia farmacéutica, ya que contribuyen a controlar los altos índices de colesterol (hipercolesterolemia) a nivel de su biosíntesis en el hígado, reduciendo el riesgo de morbilidad y mortalidad por enfermedades arteriales coronarias. La lovastatina y la mevastatina, pertenecientes al grupo de las estatinas, son aisladas de Monascus ruber y de Penicillium citrinum, respectivamente.
Importancia agrícola de los hongos
La agricultura ha proporcionado una fuente de alimento confiable para la población mundial, por lo que es de gran importancia cuidar la seguridad alimentaria. El creciente daño ambiental causado por el uso de sustancias químicas para el control de enfermedades en las plantas, ha motivado el uso de alternativas biológicas, por ello la aplicación de la biotecnología agrícola con hongos, representa grandes beneficios para solucionar dichas problemáticas.
Los biofungicidas son otra de las aplicaciones biotecnológicas de los hongos, ya que componen los denominados bioinoculantes, en los que un grupo de hongos benéficos como Trichoderma, actúan como antagónicos de bacterias y hongos patógenos de plantas, ayudándoles en su crecimiento y desarrollo. El género Trichoderma forma parte de más del 60 % de los biofungicidas registrados en el mundo.
La deficiencia de fósforo generalmente es atendida mediante la aplicación de fertilizantes químicos que, al ser aplicados en dosis superiores a las requeridas por los cultivos, conducen a riesgos de contaminación ambiental por su filtración hacia aguas subterráneas. En el suelo, existen interacciones sinérgicas entre los microorganismos que favorecen el crecimiento y desarrollo de las plantas. Entre estos microorganismos destacan los hongos solubilizadores de fósforo (HSF) como algunas especies de Aspergillus, Penicillium, Trichoderma y Fusarium.
Para Saber Más:
Ostos-Ortíz O.L., Rosas-Arango S.M. y González-Devia J.L. (2019). «Aplicaciones biotecnológicas de los microorganismos». Nova, 17(31):129-163.
http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S179424702019000100129&lng=en&tlng=es.
Rincón Romero A.M. (2012). «Aplicaciones biotecnológicas de Trichoderma». Biosaia: Revista de los Másteres de Biotecnología Sanitaria y Biotecnología Ambiental, Industrial y Alimentaria, (1).
https://www.upo.es/revistas/index.php/biosaia/article/view/473
Reyes-González G., Franco-Correa M. (2006). «Producción biotecnológica de sabores, pigmentos y aromas a partir de hongos miceliales y levaduras», Universitas Scientiarum, 11(2):23-30. https://www.redalyc.org/pdf/499/49911202.pdf
Lucía Domínguez Ramos. Estudiante del Programa Institucional de Maestría en Ciencias Biológicas, Área temática de Biotecnología Alimentaria, Facultad de Químico Farmacobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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