Monográfico

Micotoxinas

 
22 Oct 2020

¿Cómo se aclimatan los hongos micotogénicos al cambio climático?



Ángel Medina, Profesor Titular e investigador del Grupo de Micología Aplicada de la Universidad de Cranfield (Reino Unido). Sus estudios se centran en el impacto del estrés ambiental sobre el funcionamiento de los hongos, los mecanismos implicados en la tolerancia ecofisiológica y la base molecular de la producción de metabolitos secundarios, especialmente micotoxinas y otros metabolitos relevantes para aplicaciones industriales.


Usted es doctor en microbiología por la universidad de valencia y actualmente lleva a cabo sus investigaciones dentro del grupo de investigación de micología aplicada de la universidad de cranfield. ¿Qué le llevó a interesarse por este campo de investigación?

Realicé mi doctorado en Valencia bajo la dirección de la Prof. Misericordia Jiménez. En ese momento, la presencia de ocratoxina A en el vino y la cerveza era conocida pero los hongos responsables no eran tan evidentes.

Por lo tanto, la mayor parte de mi doctorado fue sobre el descubrimiento de los hongos que producen micotoxinas en las uvas o la cebada.

Sin embargo, encontré muy interesantes las publicaciones del Prof. Naresh Magan (Universidad de Cranfield), quien había demostrado que no importa lo que un hongo pueda hacer, se trata más bien de controlar el ambiente en el que vive.

Después de miles de placas de hongos y la caracterización de los hongos utilizando diferentes técnicas, el concepto de “ecología de los hongos” se volvió muy atractivo para mí.

Solicité una estancia en Cranfield en mi último año de doctorado y eso fue todo… Sabía desde el principio que quería volver. Y aquí estoy.

¿Podría hablarnos sobre las principales líneas de investigación o las más interesantes que están llevando a cabo?

Una de las cosas más interesantes de trabajar en Cranfield es que trabajo directamente, o estoy involucrado, en muchos proyectos diferentes sobre diferentes temas. Examinamos los beneficios y los peligros. De todo esto, diría que en los últimos 5 años mi investigación se ha centrado en:

» Ecofisiología de las especies de hongos, principalmente las que producen micotoxinas, y los efectos que los factores ambientales pronosticados por el cambio climático pueden tener en los hongos micotoxigénicos

» Técnicas de alto rendimiento para acelerar los estudios ecofisiológicos

» El desarrollo de formas tempranas de detección de hongos o actividad fúngica.

Usted se ha centrado en la ecofisiología de los hongos micotoxigénicos. ¿En qué consiste este concepto y qué información nos aporta?

Para mí, la ecofisiología es un aspecto primordial cuando se trata de hongos micotoxigénicos.

La primera regla cuando quieres ganar una “guerra” es conocer a tu enemigo.

A esto se asemeja el entendimiento de la ecofisiología de un hongo.

Sabes en qué condiciones crecerán o no, producirán toxinas o no, se reproducirán o no…

Podemos usar toda esta información para prepararnos para cada una de las “pequeñas batallas” a lo largo de la cadena alimentaria cuando intentamos minimizar las micotoxinas.

 

¿Cuáles son los factores ambientales que más influyen en el desarrollo de los hongos micotoxigénicos y la producción de micotoxinas?

¡Quizás soy un poco parcial! Pero hasta ahora, los que he encontrado que tienen más efecto son la actividad del agua y la temperatura.

En este momento, estamos llevando a cabo muchas investigaciones en relación al aumento de los niveles de CO2 , ya que creemos que podría ser muy importante en términos de Cambio Climático.

La temperatura, el ph y la actividad de agua influyen de manera importante en el ciclo vital de estos hongos, ¿verdad? ¿Estos factores son independientes o la variación de uno de ellos puede influiren los efectos de los otros? ¿Nos podría explicar algún ejemplo de este fenómeno con algún hongo micotoxigénico concreto?

Nuestras investigaciones en Cranfield son conocidas por los demás colegas, ya que somos uno de los pocos grupos que está tratando de combinar 3 factores ambientales simultáneamente en algunos experimentos.

En este caso, en nuestros experimentos con Aspergillus flavus hemos combinado:

Temperatura

Disponibilidad de agua

Concentración de CO2

Lo que hemos observado es que, al aumentar el nivel de CO 2 2 o 3 veces por encima de las concentraciones actuales (niveles que no son tóxicos para los hongos), algo sucede a nivel molecular de tal manera que la cantidad de aflatoxina B1 producida aumenta considerablemente.

Nuestras pruebas demostraron que existe una interacción entre estos parámetros y que los cambios no pueden explicarse solamente con cambios individuales o en pares.

En otros casos, como en algunos Fusarium spp, hemos observado que, al añadir CO 2 en la mezcla, se amplía el rango de actividad de agua y temperatura en las que el hongo puede crecer.

Así, el hongo puede crecer a temperaturas más altas y en condiciones más secas.

El cambio climático es una preocupación acuciante a nivel global. ¿De qué manera se están viendo afectados los hongos micotoxigénicos por este fenómeno?

Creo que, en general, la naturaleza se está viendo afectada por estos tremendos cambios.

Uno de los más significativos, y que seguramente todos han sentido, es la fluctuación de la temperatura.

Recuerdo que cuando era niño correteaba por ahí en mi cumpleaños en noviembre con una chaqueta muy gruesa. Esto no sucede ahora en mi ciudad natal, Carcaixent (Valencia – España), donde algunos años la gente lleva camiseta hasta mediados de diciembre.

Otra cosa que ha cambiado mucho es la forma de llover. Por lo tanto, debido al cambio climático, lo que más está cambiando son los mismos factores que afectarán a los hongos, como mencioné anteriormente, la temperatura y la disponibilidad de agua.

Recuerden que el principal impulso de todos los organismos vivos en la naturaleza es sobrevivir y los hongos no son una excepción. Para sobrevivir se trasladarán a “mejores lugares con mejores condiciones de vida”, pero a su vez, para los humanos, en lo que respecta a nuestra seguridad alimentaria, esto será un gran riesgo.

Por lo tanto, es mejor que nos preparemos.

¿Se ha registrado una variación en la ocurrencia de los hongos micotoxigénicos en relación al cambio climático? ¿Cuáles son los que deberán preocuparnos más en el futuro?

Los estudios disponibles actualmente sugieren que varias cosas cambiarán. Sin embargo, al observar los diferentes hongos micotoxigénicos, tanto en Europa como en otras áreas del mundo, creo que Aspergillus flavus y las aflatoxinas son una gran preocupación.

La razón de esto es que este “tipo” es un “tipo” duro, capaz de sobrevivir en condiciones muy malas en invierno y capaz de prosperar en condiciones muy restrictivas (alta temperatura y baja disponibilidad de agua) donde otros hongos o microorganismos no pueden crecer, lo que significa que no tienen ninguna competencia.

Teniendo en cuenta el aumento de la temperatura y los problemas de sequía, la disminución de la lluvia, etc., se puede comprender rápidamente que estas fluctuaciones ambientales pueden crear las condiciones ideales para que este hongo prevalezca sobre los demás y se expanda por diferentes zonas donde antes no era una preocupación importante o ni siquiera podía crecer.

En sí, esto no será un problema, pero A. flavus viene con el problema potencial añadido de producir micotoxinas en esas condiciones y creo que vale la pena recordar que la aflatoxina B1 es la micotoxina más potente y un claro carcinógeno para los seres humanos.

 

Dentro de su ámbito de sus líneas de investigación, han analizado la expresión génica de diferentes cepas de hongos micotoxigénicos. ¿Estos estudios han relevado modificaciones importantes? ¿Se han observado efectos epigenéticos reseñables en lo que respecta a la composición del aire, la contaminación ambiental o el uso de pesticidas? ¿Habéis encontrado algún ejemplo concreto de este tipo cambio?

¡Sí, claro que sí! Siempre tratamos de encontrar las razones detrás de los cambios de las micotoxinas, investigando lo que ocurre con los genes en las vías biosintéticas de las toxinas.

Esto es lo que llamamos “ecología molecular” y nos ha ayudado a entender mejor la forma en la que los hongos se adaptan a condiciones ambientales específicas y por qué cambian la cantidad de toxina que producen.

En las investigaciones que ha llevado a cabo nuestro grupo en los últimos 15 años hemos puesto de relieve que las condiciones ambientales son capaces de modificar la expresión de estos genes y, por lo tanto, modificar la cantidad de toxinas producidas.

Hemos descrito, para diferentes hongos, que el estrés leve a veces potencia la expresión de algunos genes que conducen a un aumento de la acumulación de micotoxinas.

De hecho, la mayoría de los hongos micotoxigénicos tienen una producción máxima de micotoxinas en condiciones ligeramente diferentes de sus condiciones de crecimiento óptimas. Esto demuestra que el estrés leve aumenta la producción de micotoxinas.

Como se mencionó anteriormente, la mayoría de estos experimentos siempre han considerado uno o dos factores y sus interacciones potenciales.

En nuestros estudios más recientes, como se mencionó anteriormente, hemos estado evaluando tres factores simultáneamente, añadiendo CO2 en nuestros experimentos de cambio climático, y hemos visto claras interacciones que conducen, en algunos casos, a un aumento repentino de la producción de toxinas.

¿Podríamos decir que los hongos micotoxigénicos se están adaptando al cambio climático a una velocidad mayor que otras especies vegetales de interés para la alimentación animal?

Bueno, los microorganismos generalmente tienen mayor capacidad de adaptación que que otros organismos vivos porque su ciclo vital es corto y, por lo tanto, se replican muchas más veces en el mismo período de tiempo.

Sin embargo, no creo que hayamos visto modificaciones importantes derivadas de modificaciones genéticas en un período de tiempo muy corto, ya que esto ocurrirá más a largo plazo.

Lo que estamos viendo es el movimiento de especies y patógenos a zonas donde no se encontraban antes.

» Algunas plantas estarán expuestas a estos nuevos patógenos y podrían no estar listas.

» Nuestras prácticas agrícolas podrían no minimizar el desarrollo de estos patógenos, por lo que tampoco estaríamos preparados.

Creo que, por el momento, hay muchas “incógnitas conocidas” y se necesita mucha investigación para llenar estas lagunas de conocimiento, lo que a su vez nos ayudará a desarrollar prácticas más resilientes, haciendo que la agricultura y las cadenas de suministro de alimentos sean más sostenibles a largo plazo.

Las condiciones de almacenamiento de las materias primas son fundamentales para evitar la producción de micotoxinas. ¿Qué parámetros son fundamentales monitorizar en este aspecto?

Esta pregunta está muy relacionada con la investigación que hemos estado desarrollando en Cranfield para el proyecto europeo MyToolBox.

En Cranfield hemos estado trabajando en el desarrollo de un sistema mejorado de apoyo a las decisiones para los responsables del almacenamiento en silos.

Actualmente, los silos son monitorizados con sensores de temperatura y humedad.

Sin embargo, por nuestra experiencia y nuestras charlas con la industria, una vez que se tiene una alerta significa que la situación ya es bastante mala y las pérdidas pueden ser significativas.

Por lo tanto, decidimos buscar opciones para mejorar la detección y, tras examinar diferentes opciones, decidimos estudiar si los niveles de CO 2 vinculados a la temperatura y la humedad podrían ser un buen indicador dela actividad de los hongos.

A un determinado nivel de temperatura y humedad, el grano sigue respirando a un ritmo concreto.

Los silos son sistemas semicerrados y si hay una perturbación en el sistema en términos de agua, temperatura o contaminación por hongos, la respiración del grano y la respiración de los hongos que crecen variará con respecto al patrón normal en silos específicos.

También se puede identificar la ubicación específica.

icono-alertaCON ESTO PODEMOS CREAR UN SISTEMA DE ALERTA

Nuestros resultados en experimentos in vitro y en pequeños silos con 2 toneladas de trigo o maíz (en colaboración con Michelle Suman de Barilla en Italia) han demostrado que podemos establecer alertas de deterioro por hongos antes que los sistemas basados únicamente en la temperatura y la humedad.

Esto permitirá a los responsables de los silos adoptar medidas correctivas con mayor antelación, reduciendo el desperdicio y mejorando la calidad de los granos con independencia de su destino final, ya sea como alimento o como pienso.

Al mismo tiempo, esto contribuye a la reducción de la producción de micotoxinas ya que las condiciones del silo pueden ser restablecidas a las condiciones en las que el crecimiento de hongos y la producción de micotoxinas no son posibles.

 

Según vuestra experiencia, ¿existen micotoxinas que se deberían incluir dentro de los análisis que se hacen actualmente y que no se habían contemplado hasta ahora?

Esta es la pregunta del “millón de dólares” para muchos.

En Cranfield estamos en contacto estrecho con las empresas y la mayoría de las cosas que hacemos es en colaboración con ellas.

Por lo tanto, somos conscientes de las limitaciones y problemas que los análisis de micotoxinas les plantean.

Por otro lado, nos centramos en los consumidores, tanto humanos como animales, que queremos mantener sanos.

Se trata de un compromiso entre lo que tenemos en los alimentos y piensos y sus efectos.

Es una pregunta que es muy difícil de responder. Sin embargo, me gustaría destacar algo al respecto.

La legislación se basa ahora en relaciones específicas entre alimento/pienso y micotoxina, que se fundamenta en los datos toxicológicos y de ocurrencia actuales.

Nuestra investigación y algunas tendencias que hemos observado en los trabajos de investigación es que las tendencias en los hongos micotoxigénicos y micotoxinas están cambiando.

Por ejemplo, estamos empezando a tener problemas con las aflatoxinas en áreas y en cultivos donde antes no eran un problema.

¿Podrá la legislación hacer frente a estos cambios a tiempo?

¿Podrá la legislación hacer frente a los posibles cambios en las micotoxinas producidas?

Creo que esta es una muy buena reflexión que todos los que trabajan en esta área deben hacer, ya que podría indicarnos qué micotoxinas tendremos que analizar en el futuro.

Y, ¡LA PREVENCIÓN ES LA MEJOR ESTRATEGIA!

¿Con qué idea o consejo final le gustaría que se quedaran nuestros lectores con respecto al control de las micotoxinas en las materias primas para alimentación animal?

¡Siento la presión de la pregunta final ahora!

Creo que el mejor consejo que puedo dar a todos los que me leen es que mantengan una mente abierta.

La forma en la que cultivamos y producimos alimentos y piensos se verá muy afectada en los próximos años debido al cambio climático.

De hecho, ya estamos notando estos cambios en algunas áreas y regiones del mundo. Por lo tanto, necesitamos estar preparados para desafíos micotoxigénicos sin precedentes en áreas donde antes no había problemas.

No pienses “esto no es asunto mío”, “nunca hemos tenido este problema antes”, porque puede estar cerca de llamar a tu propia puerta y necesitas estar preparado, así que, di “¡hola!”



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