ARTÍCULO
El poder oculto de las algas. Sus compuestos químicos
Natzyeli Vianney Ramírez-Vázquez y Rubén Hernández-Morales
Resumen
Las algas son organismos acuáticos que no presentan una estructura típica de planta terrestre vascular. Como todo ser vivo sintetizan compuestos con un gran potencial de aplicación en diversas áreas, como la alimentaria, la farmacéutica, la médica y la agrícola, debido a que son fuente primaria para la fabricación de diversos productos de valor comercial, como maquillajes, cremas, medicamentos, por mencionar algunos. De algas marinas, se produce el medicamento GV-971, utilizado en el tratamiento del Alzheimer, así como antibióticos de cuarta generación para disminuir el crecimiento de microorganismos resistentes. Este efecto antimicrobiano se atribuye al contenido de compuestos fenólicos. En México, solo se ha estudiado el 3.5 % del potencial antagónico en bacterias, por lo que existe un gran potencial en la investigación.
Palabras clave: Compuestos bioactivos, fenoles, glicósidos, terpenos.
RECIBIDO: 26/06/2024; ACEPTADO: 05/03/2025; PUBLICADO: 22/09/2025
¿Las algas son plantas?
El término «alga» se ha utilizado para incluir a organismos acuáticos fotosintéticos que carecen de tejidos de conducción (xilema y floema; tejidos que transportan agua y nutrientes), por lo tanto, carecen de la estructura típica de una planta terrestre vascular conformada por raíz, tallo y hojas. Sin embargo, este término no es exclusivo del reino de las plantas, ya que incluye a organismos de los reinos Plantae (reino de las plantas), Chromista (reino de organismos con clorofila «c» y hongos imperfectos) y Monera (reino de las bacterias verdaderas). En el reino de las plantas se encuentran las algas verdes y rojas; en el reino de los chromistas se encuentran las algas cafés y un numeroso listado de grupos de algas microscópicas, en tanto que en el reino de las bacterias (Monera) se ubican las denominadas cianobacterias.
¿Qué mecanismo les permite a las algas desarrollar sus actividades fundamentales?
Las algas, como todo ser vivo, desarrollan procesos complejos para transformar compuestos en moléculas simples o viceversa (metabolismo), sustancias útiles en todos sus procesos vitales que son requeridos para desarrollar su ciclo de vida. Al igual que las plantas superiores, presentan un metabolismo primario que sirve para desarrollar las actividades sustantivas, donde se encuentran los azúcares o carbohidratos, que se producen como resultado de la fotosíntesis; proteínas, lípidos, vitaminas y ácidos nucleicos, con diversas funciones, ya que dan estructura, favorecen mecanismos de transporte, participan en procesos catalíticos (proceso para acelerar o retardar una reacción), son fuente de energía y presentan actividad genética en diversos escenarios.
El metabolismo secundario hace más eficientes los procesos del metabolismo primario, ayudando a las algas a obtener nutrientes esenciales como el nitrógeno, el fósforo, el calcio, el magnesio, el potasio, entre otros elementos de interés biológico. En este tipo de metabolismo se llevan a cabo reacciones bioquímicas para sintetizar moléculas complementarias de las funciones vitales, denominadas metabolitos secundarios, que permiten que los procesos vitales se desarrollen de forma eficiente. Los compuestos resultantes de este son subproductos de rutas metabólicas que se activan dependiendo de la interacción con el medioambiente y de condiciones externas a las algas, tales como estrés hídrico, ataques de patógenos, depredadores, cambios térmicos o lumínicos, deficiencias nutricionales o presencia de otros organismos.
Estos metabolitos tienen un gran potencial de aplicación en diversas áreas como en la cosmética, la alimentaria, la farmacéutica, la médica, la agrícola y la energética, ya que son fuente de materia prima para la fabricación de diversos productos de alto valor comercial como maquillajes, cremas reafirmantes y reductoras, medicamentos, productos auxiliares en procesos médicos como los dilatadores cervicales (para ayudar a abrir el canal del parto en mujeres embarazadas), insecticidas, herbicidas, promotores de crecimiento vegetal y biocombustibles, por mencionar algunos.
¿Qué sustancias químicas se encuentran dentro de las algas marinas?
Algunas algas presentan estructuras químicas que no pueden ser encontradas en otros organismos, por lo que son específicas y tienen diversas actividades biológicas (anticancerígenas, cardiotónicas, antivirales, antitumorales, antiinflamatorias y anticoagulantes). Los compuestos del metabolismo secundario en las macroalgas se pueden agrupar en cuatro categorías:
Terpenos, un grupo de compuestos lipofílicos que proporcionan el olor y el sabor característico en organismos vegetales, precursores de pigmentos fotosintéticos y hormonas, útiles como promotores de crecimiento vegetal como las giberelinas. Son útiles para fabricar repelentes o insecticidas y medicamentos.
Compuestos fenólicos, sustancias químicas con propiedades antioxidantes con las cuales desarrollan color, sabor y aroma. Algunos ejemplos son los polifenoles y fenoles con bromo, sulfato y halógenos, los cuales tienen actividad antioxidante, antimicrobiana, anticancerígena, antidiabética y antitrombótica.
Glicósidos, los cuales son compuestos químicos, constituidos por un azúcar y otro compuesto de naturaleza química, como los manano-oligosacáridos (MOS), con aplicaciones en procedimientos médicos.
Alcaloides, compuestos que poseen una baja toxicidad y presentan una importante actividad biológica como antitumoral y antiinflamatoria.
En la última década, un poco más de quince mil moléculas se han estudiado con interés nutracéutico (estudios en productos naturales que benefician la salud), farmacológico (desarrollo de medicamentos) y alimenticio, de las cuales, tres mil provienen de algas. Es por esto que se llevan a cabo investigaciones para determinar la actividad antibacteriana de extractos de algas marinas para obtener nuevas moléculas, las cuales pueden ser una alternativa para desarrollar diversos productos de interés comercial y fármacos que se utilicen para enfrentar a bacterias patógenas con multirresistencia antibiótica.
Uso de compuestos bioactivos de macroalgas en la salud humana
Las macroalgas han recibido especial atención por ser fuente potencial de compuestos que promueven la salud (compuestos bioactivos), que incluyen, además de las antes mencionadas, propiedades antibacterianas, antivirales, antifúngicas, antiparasitarias y antioxidantes. Cabe destacar que no todas las especies cuentan con este potencial y que la bioactividad puede presentar variación temporal, interespecífica e incluso modificar su poder antagónico, dependiendo de la región geográfica en donde se encuentre la especie.
Por mencionar algunos casos, destaca la actividad antiproliferativa (inhibe la división de células cancerosas) de extractos del alga café Cystoseira crinita, frente a líneas de cáncer pulmonar, mamario y de colon, la cual es común de las costas de Europa; la actividad citotóxica (eliminación de células) del extracto acuoso del alga roja Gracilaria corticota frente a líneas celulares leucémicas, la cual es dominante en las costas del océano Índico, y la actividad antibacteriana de las algas verdes Enteromorpha linza y Ulva pertusa contra las bacterias patógenas resistentes provenientes de estructuras dentales.
¿Cómo podemos conocer la actividad biocida de los compuestos químicos de algas marinas?
Para conocer la actividad biocida (repeler, neutralizar o eliminar organismos) de la amplia diversidad de compuestos químicos que producen las algas marinas, se tienen que recolectar tallos completos (parte vegetativa) y limpiarlos para, posteriormente, ser secados, pulverizados y sometidos a un sistema de extracción para la obtención de los compuestos. Pueden usarse disolventes polares como el agua, la acetona, el etanol y el metanol, que extraen compuestos con cargas eléctricas diferentes en cada lado de la molécula; o apolares como el cloroformo, el benceno y el hexano, que extraen compuestos con la misma carga eléctrica en cada lado de las moléculas. Con estos extractos se implementan ensayos de laboratorio bajo estudios in vitro contra cepas patógenas, algunas multirresistentes a antibióticos.
Cabe destacar que, en estos ensayos, aproximadamente un 60 % de los extractos presentan inhibición de crecimiento contra bacterias patógenas, mientras que el resto no presenta actividad antibacteriana. Por otro lado, en el caso de la actividad antimicótica (actividad contra hongos), se han hecho estudios con Candida albicans, en los cuales no se presentó ninguna actividad biocida.
¿Cuál es el efecto antimicrobiano de estos compuestos?
El efecto antimicrobiano de los compuestos que contienen los extractos de las macroalgas marinas, se atribuye a la presencia de compuestos fenólicos, entre los que destacan los taninos y los flavonoides. También se ha demostrado la presencia de terpenos y algunos ácidos grasos. Estos metabolitos secundarios son los protagonistas en el proceso de la actividad biocida en bacterias, ya que dañan las paredes celulares de estas, interrumpen las funciones normales como el transporte de electrones y el transporte de nutrientes al interior de la célula, impiden la síntesis de ácidos nucleicos y afectan la actividad enzimática (actividad de proteínas para acelerar o retardar procesos biológicos).
¿Pueden diseñarse productos de interés comercial a partir de estos compuestos?
Es posible diseñar medicamentos, suplementos alimenticios, fertilizantes, insecticidas y promotores de crecimiento vegetal, entre otros productos a partir de los compuestos bioactivos de las algas marinas. En China se diseñaron dos medicamentos para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer con base en algas pardas denominados Oligomannate y GV-971, los cuales suprimen el desarrollo bacteriano de cepas asociadas a procesos de degeneración neuronal, con ello se busca impedir el desorden neurológico irreversible y progresivo que destruye lentamente la memoria, disminuye la capacidad de pensamiento y altera el proceso neuromotor para realizar tareas sencillas.
En la industria alimentaria, se encuentra el suplemento Fucoidan, el cual no es un medicamento, pero tiene actividad antibacteriana, antiviral y efectos antagónicos contra el cáncer, inflamación, obesidad, alergias, colesterol, diabetes y trombosis. Asimismo, aporta un efecto antioxidante y protección gástrica, además de propiciar efectos cosméticos y de antienvejecimiento, ya que mejora la capacidad de retención de agua, la elasticidad de la piel y promueve la cicatrización de heridas.
En la biotecnología vegetal destaca un producto elaborado con ulvanos, el cual induce respuestas positivas en el crecimiento vegetal, además de favorecer mecanismos de defensa que se pueden utilizar para proteger, de forma preventiva, al organismo vegetal contra el estrés abiótico y biótico en los cultivos.
¿Cuál es el reto de la comunidad científica en este campo?
En México, solo se ha investigado el potencial biocida en bacterias y hongos patógenos del 3.5 % de las especies de macroalgas registradas para el litoral del Pacífico, el Golfo de México y el Mar Caribe, por lo cual, existe un gran potencial de investigación para registrar o descubrir nuevos compuestos que permitan controlar poblaciones de bacterias y hongos patógenos del hombre y de organismos de interés comercial.
Natzyeli Vianney Ramírez-Vázquez. Estudiante de licenciatura de la Facultad de Biología, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán.
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Rubén Hernández-Morales. Profesor de la Facultad de Biología. Coordinador del Área de Análisis de Aguas del Laboratorio de Investigación en Biología Acuática «J. Javier Alvarado Díaz», Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán.
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