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Vol. 23, núm. 4 julio-agosto 2022

Edulcorantes no calóricos: ¿son recomendables?

María Guadalupe López Velázquez, Nicolás Camacho Calderón, Liliana Olalde Mendoza, César Antonio Campos Ramírez y Ma. Elena Villagrán Herrera Cita

Resumen

Los edulcorantes no calóricos son sustancias químicas que dan un sabor dulce a las bebidas y alimentos, y debido a ello son aprovechados por la industria alimentaria como aditivos. No proporcionan calorías o energía, sólo el dulzor; por lo tanto, no elevan el azúcar en la sangre, condición que los hace ideales para las personas que presentan alguna enfermedad como diabetes, sobrepeso y obesidad. Los edulcorantes no calóricos se pueden conseguir en forma comercial en sobres, para agregar a las bebidas caseras o en los productos que tienen la leyenda “Contiene edulcorantes”. Es importante que aprendamos a consumirlos adecuadamente sin que afecte nuestra salud.
Palabras clave: edulcorantes no calóricos, bebidas light, alimentación saludable.

Non-caloric sweeteners: are they recommended?

Abstract

Non-caloric sweeteners are chemical substances that give a sweet taste to beverages and foods, and that are used by the food industry as additives because of these characteristics. They do not provide calories or energy, only sweetness; therefore, they do not rise blood sugar, a condition that makes them ideal for people with diseases such as diabetes, overweight and obesity. Non-caloric sweeteners can be obtained commercially in sachets to add to homemade drinks or in products that have the legend “Contains sweeteners”. It is important that we learn to consume them properly without affecting our health.
Keywords: Non-caloric sweeteners, drinks with sweeteners, healthy eating.

Introducción

En México, como en otros países, se ha observado un incremento, en las últimas décadas, de sobrepeso y obesidad, desde la infancia hasta la adultez, lo que ocasiona enfermedades como diabetes, hipertensión arterial y la muerte por infartos al corazón. El principal factor que provoca que las personas desarrollen estas enfermedades es el tipo de alimentación. Dentro de los cientos de ingredientes que se utilizan en el país para la preparación de alimentos, hay uno que es ampliamente utilizado en la fabricación de alimentos a nivel industrial: el azúcar.

Se sabe que un alto consumo de azúcar es malo para la salud, ya que contribuye al desarrollo de las enfermedades ya mencionadas; es por esto que la industria alimentaria ha buscado nuevas alternativas para sustituir el azúcar por ingredientes que proporcionen el mismo dulzor, pero que sean más “saludables” o más “recomendables”. Ejemplo de ello son los edulcorantes no calóricos (enc), de los que se ha incrementado drásticamente su consumo. Sin embargo, su uso ha traído una importante pregunta: ¿en realidad son recomendables? El objetivo de este texto es explicar aspectos importantes para responder esta pregunta.

Alimentación saludable y consumo de azúcar

En México, se estima que 7 de cada 10 personas mayores de 20 años tienen sobrepeso u obesidad. Incluso la Organización Mundial de la Salud (oms) ha establecido a esta situación como pandemia. Una de las causas principales de este problema es una alimentación inadecuada, que puede estar caracterizada por el consumo exagerado de alimentos procesados.

De acuerdo con la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (ensanut, 2018), los alimentos más consumidos cotidianamente son las bebidas no lácteas endulzadas; es decir, refrescos, jugos, tés fríos y rehidratantes deportivos (Instituto Nacional de Salud Pública [insp], 2019), las cuales generalmente se endulzan con azúcar. Una bebida de este tipo, de 350 ml, en promedio contiene 35 gramos de azúcar. Esto es relevante porque la oms (2015) recomienda un consumo máximo de 25 gramos al día para los adultos; así que si una persona toma cualquiera de estos productos de 350 ml al día, sobrepasa esta recomendación (ver figura 1).

Comparación de la cantidad de azúcar recomendada

Figura 1. Comparación de la cantidad de azúcar recomendada por la Organización Mundial de la Salud en un día y el contenido de azúcar en bebidas comerciales.
Crédito: elaboración propia.

Los carbohidratos

Ahora te hablaremos un poco de estos nutrimentos dentro de los cuales se encuentran los azúcares. Los carbohidratos se dividen en simples, como el azúcar, el jarabe de maíz y la fructosa, los cuales generalmente se usan como ingredientes en la industria alimentaria para la elaboración de una amplia variedad de productos; y en complejos, como el almidón, que se encuentra en alimentos naturales o tradicionales como frutas, verduras, pan, tortilla de maíz o avena.

La función principal de los carbohidratos en la dieta es aportar energía al organismo para realizar nuestras actividades diarias; es decir, son nuestra fuente de energía para movernos, así como para pensar y aprender (Pedrogo et al., 2018). Por lo tanto, su consumo es importante y necesario, pero lo ideal es que esta energía provenga de alimentos que contienen carbohidratos complejos, porque también aportan a nuestra dieta fibra, vitaminas y minerales.

¿Pero, entonces, qué sucede con los carbohidratos simples como el azúcar? Bueno, aunque no los necesitamos en nuestra alimentación, los podrías incluir siempre y cuando no excedas en cantidad su recomendación de consumo al día (Campos-Ramírez et al., 2020). Recuerda que una de las principales causas de la obesidad es consumir más calorías de las que gastamos (ver figura 2). Por lo tanto, la tendencia actual es consumir menos calorías y sentirse con energía, y una opción accesible es el consumo de los denominados productos “light o “bajos en calorías”; en muchos de ellos, se sustituye el azúcar con enc (Aldrete-Velasco et al., 2017).

Desarrollo de obesidad por consumir más calorías

Figura 2. Desarrollo de obesidad por consumir más calorías de las que necesitamos.
Crédito: elaboración propia.

Edulcorantes no calóricos

Desde su descubrimiento, los enc se han introducido a la dieta de las personas, sobre todo en aquellos que padecen obesidad o diabetes, ya que su consumo se asoció con disminución de peso corporal, y a que no hace que se eleven los niveles de azúcar (glucosa) en la sangre (Van Opstal et al., 2019). Actualmente en México, los productos que contienen enc llevan la leyenda “Contiene edulcorantes” y están disponibles para todos, pues se encuentran al alcance en cualquier tienda departamental o en la miscelánea de tu colonia.

En la población mexicana, el enc más consumido es el acesulfame K,1 seguido por la sucralosa, el aspartame y la estevia (Bulman et al., 2018). Las características de éstos enc las puedes comparar en la tabla 1.

Edulcorantes no calóricos de mayor consumo

Tabla 1. Edulcorantes no calóricos de mayor consumo.

En este punto te preguntarás ¿entonces, los debo consumir o no? ¿Cómo los debo de consumir? ¿Son buenos o malos? Te comentamos que una de las teorías es que los enc pueden promover el aumento de peso por una disminución de las señales cerebrales de saciedad. ¿Cómo es esto? Verás, este efecto se refiere a que una vez que consumes alguna bebida o alimento con enc, éstos provocan que vuelvas a sentir hambre en poco tiempo y, en consecuencia, consumas más alimentos o bebidas durante el día (Contreras-Rodríguez, Solanas, y Escorihuela, 2022).

Por ejemplo, en un estudio clínico en mujeres estudiantes jóvenes, se evaluó si el consumo de bebidas con enc aumentaba la sensación de hambre y el consumo de alimentos durante el día. A las estudiantes se les dio como bebida agua mezclada con algún tipo de enc y la consumieron con un sándwich de pan integral con jamón de pavo y queso panela, una manzana y zanahoria. ¿Ya te diste cuenta que estos alimentos están incluidos en los tres grupos de alimentos del Plato del bien comer? Éste es una guía alimentaria para la población mexicana, que nos orienta de cómo combinar los alimentos de cada uno de los grupos de alimentos. En el estudio se observó que al ingerir la bebida con enc a la par de alimentos saludables no hubo ningún efecto ni en la sensación de hambre ni en un mayor consumo de alimentos durante el día (López-Velázquez, 2021), por lo que se puede sugerir que ésta es una buena forma de consumir enc (ver figura 3).

Consumo sugerido de bebidas ENC

Figura 3. Consumo sugerido de bebidas ENC. a) Bebidas con ENC: se recomienda consumir máximo tres sobrecitos al día con una frecuencia de dos a tres veces por semana. b) Se recomienda acompañar las bebidas con alimentos saludables, que cumplan con los tres grupos del plato del bien comer.
Crédito: elaboración propia.

¡Así que ésta es una buena noticia! Cuando tomas alguna bebida con enc acompañadas de alimentos nutritivos, ¡el efecto en la sensación de hambre antes de tiempo no se presenta! Por lo tanto, si se toman bebidas con enc, parece que éstas pueden ser una opción para disminuir el consumo de calorías en la dieta, siempre y cuando vayan acompañadas de alimentos nutritivos y saludables; ya sabes, verduras, frutas, cereales integrales, leguminosas y carne sin grasa. Sin embargo, también es nuestra responsabilidad decirte que hay otros estudios que sí han encontrado efectos adversos en nuestro cuerpo cuando consumimos enc de forma regular.

En el caso de los endulzantes de mesa con enc, si bien no son necesarios para nuestra alimentación, se pueden consumir al igual que el azúcar; es decir, máximo 3 sobrecitos al día para endulzar las bebidas, y de manera ocasional de 2 a 3 veces por semana para mantener un consumo recomendable de estos productos. Algo muy importante es que las bebidas vayan acompañadas de alimentos sanos y nutritivos.

Conclusión

El consumo de enc es una buena opción para disminuir el consumo de calorías, pero debes de tener cuidado en el número de sobres y veces a la semana que los consumes; es decir, máximo 3 sobrecitos al día o 250 ml de bebidas comerciales, y con una frecuencia de 2 a 3 veces por semana. También es importante mencionar que estas recomendaciones son temporales, es decir, consumir enc para ayudarnos a evitar el consumo de azúcar, pero también eventualmente disminuir y evitar el consumo de enc, porque recuerda que hay investigaciones que han encontrado efectos adversos para nuestra salud si se consumen por mucho tiempo o en cantidad excesiva.

Debemos recordar que los enc, al igual que el azúcar procesada, no son necesarios en nuestra alimentación, además de que para prevenir la obesidad, diabetes o alguna otra enfermedad no se trata de sólo de disminuir el consumo de calorías o azúcar. Lo anterior sí es muy importante, pero hay otros factores que intervienen en dichas condiciones, como la genética o la actividad física que realizamos.

Finalmente es necesario aclarar que el consumo de enc no es para todos: existen leyes que pueden cambiar de país a país que dictan que no se deben consumir en lo absoluto en los recién nacidos, los niños en edad escolar y las mujeres embarazadas. Además, hay que tener en cuenta que la única bebida totalmente recomendable para todas las personas es el agua natural.

Referencias

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Recepción: 24/08/2021. Aprobación: 18/05/2022.

Vol. 23, núm. 4 julio-agosto 2022

El palo de rosa: la tala ilegal y su comercio

Euler Pedraza Ortega, Leticia Julio Catarino, Esteban Martínez Salas y Solange Sotuyo Cita

Resumen

El género Dalbergia se conforma por especies leñosas que habitan gran variedad de ecosistemas tropicales en todo el mundo. Estimaciones conservadoras mencionan que podría tener alrededor de 250 especies. Dentro de este género, el palo de rosa o granadillo es un grupo de especies que se encuentra en riesgo de extinción, como consecuencia de su tala ilegal, que continuamente alimenta al mercado de maderas duras tropicales. Esto conlleva al decremento de sus poblaciones, la destrucción de su hábitat y el modo de vida de las personas que dependen de estos bosques para su subsistencia.
Palabras clave: Dalbergia, granadillo, palo de rosa, tala ilegal.

Rosewood: illegal logging and its trade

Abstract

The Dalbergia genus of woody species inhabits a variety of tropical ecosystems worldwide. The rosewood or granadillo is a group of species at risk of extinction result of illegal logging, which continually feeds the tropical hardwood market. This leads to a decrease in their populations, the destruction of their habitat and the way of life of the people who depend on these forests for their subsistence.
Keywords: Dalbergia, granadillo, rosewood, illegal logging.

Taxonomía e historia natural del género Dalbergia

Los granadillos o palo de rosa, como se les conoce de manera coloquial a las especies del género Dalbergia, pertenecen a la familia de las leguminosas, una de las más grandes y diversas a nivel mundial (Lewis et al., 2005). Entre ellas encontramos árboles, arbustos y trepadoras leñosas, que crecen en las regiones tropicales de todo el mundo. Poseen flores pequeñas, no mayores a los 2 cm de longitud, fragantes y de color blanco o amarillo. Su fruto es una vaina, que puede ser leñosa y gruesa, o bien delgada y ligera como un papel, y albergan casi siempre una sola semilla (ver figura 1).

Distribución en México y Centroamérica de las especies de Dalbergia

Figura 1. Distribución en México y Centroamérica de las especies de Dalbergia. También se muestran las flores, frutos y madera de algunas de las especies de México.

Se estima que en el mundo existen alrededor de 250 especies de palo de rosa (Lewis et al., 2005). En México están presentes 25, (11 endémicas), pero sabemos muy poco acerca de ellas. Esto es preocupante puesto que se encuentran en riesgo de extinción, como consecuencia de su tala ilegal, que abastece al mercado de maderas duras tropicales. Un mejor conocimiento de ellas nos ayudará a reforzar las actuales medidas que regulan su comercio, a la elaboración de planes de manejo y, con ello, a contribuir en su conservación (Linares y Sousa, 2007). El objetivo de este escrito es el de comprender la problemática de los granadillos o palos de rosa en México y el mundo.

Usos y características de la madera de palo de rosa

De esta madera se aprovecha el duramen, o la porción central del tronco, el cual es muy denso, no poroso, homogéneo, de textura fina y con un buen comportamiento ante la flexión (Karlinasari et al., 2012). Presenta tonalidades que varían desde el color palo de rosa hasta el púrpura casi negro. Estas características, aunadas a su dureza y durabilidad, la hacen adecuada para el tallado, por lo cual se emplea en ebanistería y en la elaboración de muebles finos (Winfield et al., 2016). La madera es fragante cuando se encuentra fresca, y en algunas especies como D. nigra, D. latifolia y D. odorifera persiste el aroma al secar, lo que la hace más solicitadas (Richter et al., 1996; Qin et al., 2022). Asimismo, los metabolitos secundarios que le profieren su gran durabilidad hacen que sea utilizada en medicina tradicional, en la que se emplea para tratar afecciones cardiovasculares, diabetes, dolores reumáticos, trastornos sanguíneos, entre otros (Lee et al., 2013; Wang et al., 2014). Actualmente diversos estudios están explorando sus aplicaciones en las industrias farmacéutica (Zhao et al., 2020) y alimenticia (Gutiérrez-Zúñiga et al., 2014).

Otro uso común para esta madera es la confección instrumentos musicales. Por ejemplo, Dalbergia melanoxylon se usa para elaborar instrumentos de viento, D. stevensonii, en marimbas, y D. granadillo y D. palo-escrito, para la elaboración de guitarras (Karlinasari et al., 2012; Pérez et al., 2002), como las famosas de Paracho en Michoacán. En México, su uso se remonta a tiempos prehispánicos, donde se le empleaba en la elaboración de teponaztli, un instrumento musical y ceremonial de aquella época (Herrera-Castro et al., 2019).

Problemática de las maderas duras tropicales

Los ecosistemas tropicales son conocidos por sus altos niveles de diversidad biológica (Cardoso et al., 2017), pero poco se sabe sobre su importancia como almacenes de carbono y de su papel en la regulación global del clima (Bonan, 2008). Pese a esto, dichos ecosistemas se encuentran entre los más amenazados y concentran hasta 32% de la cobertura forestal perdida a nivel global, en una tendencia que va en aumento (Hansen et al., 2013). Lo anterior no únicamente repercute en el clima global, también afecta debido a la desertificación, por el aumento en la intensidad de los huracanes, así como por el incremento de enfermedades zoonóticas1 debidas a la ruptura de puentes biológicos.

La amenaza a estos ecosistemas se ha acentuado por la expansión y crecimiento económico de la región Asia-Pacífico, en particular por el incremento en la demanda de maderas duras tropicales, de las cuales China es el principal consumidor. Este mercado se alimenta por la extracción y comercio ilegal de numerosas especies, entre ellas los granadillos o palo de rosa.

En este mercado se estima que se comercian cerca de 90 millones de metros cúbicos al año, y que la mayor parte de la producción proviene de la extracción directa de las poblaciones naturales, en un aprovechamiento a todas luces insostenible, que coloca a estas especies bajo un elevado riesgo de extinción (De Camino y Morales, 2013; Jenkins et al., 2012). La dinámica anterior conduce a una crisis en este mercado, la cual sólo podrá enfrentarse mediante el establecimiento de plantaciones o por la extracción controlada de bosques (De Camino y Morales, 2013). Ambas situaciones representan enormes retos. En el primer caso porque las especies tropicales, a diferencia de las de climas templados, no se han logrado cultivar de manera extensiva, y, cuando lo han hecho, las características de la madera obtenida no tienen la calidad requerida por el mercado (Jenkins et al., 2012). En el segundo caso, debido a las complejidades administrativas y técnicas que se necesitan para manejar el bosque de manera sustentable.

La madera de las especies de Dalbergia ha sido objeto de comercio internacional desde, por lo menos, hace 300 años (Richter et al., 1996). Su valor es tan elevado que el monto de sus incautaciones globales supera por mucho a los decomisos en conjunto de marfil, cuerno de rinoceronte y grandes felinos (Zhu, 2020; ver figura 2). Actualmente su comercio se encuentra prohibido; no obstante, en la práctica es difícil controlarlo, como lo demuestran los anuncios de su venta publicados en redes sociales y sitios de comercio electrónico (ej. Amazon, Ebay, Facebook), ya sea de tablones o diversos objetos elaborados con esta madera, tales como artesanías, instrumentos musicales o joyería (ver figura 3).

Número de especies de Dalbergia por región geográfica

Figura 2. Número de especies de Dalbergia por región geográfica: especies más traficadas, volumen de exportación y costo en el mercado en caso de que este reportado. Los datos son oficiales, pero los consideramos conservadores (cites, s.f.).

El mercado del palo de rosa en los países asiáticos

En la cultura china se tiene gran aprecio por muebles artesanales confeccionados mediante el tallado de maderas duras tropicales, a los que se conoce como hong mu, en mandarín 红 木, lo cual literalmente quiere decir madera roja (Qin et al., 2022). La tradición por este tipo de mobiliario es antigua y se remonta a las dinastías Ming y Quing en el siglo xv. En aquellos tiempos estos productos solamente eran asequibles para la familia real y la nobleza, por lo que representaban un símbolo de riqueza y suntuosidad (Zhu, 2020; Qin et al., 2022). Durante la revolución cultural se prescribió la venta de estos productos, pese a ello actualmente su comercio se estima en 26 mil millones de dólares anuales (Zhu, 2020).

Venta de insumos hechos con madera de palo de rosa

Figura 3. Venta de diversos insumos hechos con madera de palo de rosa.

Los registros comerciales de China de esta madera, en el período 2000-2014, muestran que las importaciones fueron constantes hasta 2010, con los países del sudeste asiático como los principales proveedores. A partir de ese año, existe un incremento exponencial de las importaciones, y los países de África y Centroamérica tienen cada vez un papel más relevante en proveer esta madera (Basik Treanor, 2015). En la actualidad, este mobiliario se produce y consume casi exclusivamente en China, pero la madera proviene de todos los rincones del mundo (Basik Treanor, 2015, ver figura 2).

La razón del aumento de esta demanda no es del todo clara. Por un lado, se piensa que se debe al crecimiento de la clase media en China, donde una élite en ascenso mantiene un consumo constante de estos bienes (Winfield et al., 2016). Por otro lado, se propone que es el resultado de promover el consumo de bienes culturales como alternativas de plusvalía, que ayuden a solucionar el problema de sobreacumulación de capital en China (Zhu, 2020). En ambos casos, dichas hipótesis están ligadas al crecimiento económico que ha experimentado el país asiático en tiempos recientes.

El comercio del palo de rosa en China es tan importante que se elaboró una normatividad para especificar las especies, características de la madera y procesos de fabricación implicados en la elaboración de muebles hong mu. En la normativa se listan 29 especies tropicales, casi todas amenazadas. De ellas, la mayoría son leguminosas; 15 especies del género Dalbergia, seis de Pterocarpus, dos de Millettia y una de Senna (Mark et al., 2014; Zhu, 2020; Qin et al., 2022). Debido a la calidad de su madera, calificada como coleccionable, los géneros Dalbergia y Pterocarpus son los más afectados, al alcanzar las mayores cotizaciones en el mercado (Winfield et al., 2016; Basik Treanor, 2015).

Entre las especies que más altos precios alcanzan se encuentran: una de África (Dalbergia melanoxylon), tres asiáticas (D. latifolia, D. odorifera y D. sissoo), una de Brasil (D. nigra) y dos mesoamericanas (D. retusa y D. stevensonii) (Richter et al., 1996; Cervantes Maldonado, 2016; Qin et al., 2022; ver figura 2).

La venta ilegal de madera de granadillo y otras especies de palo de rosa en México

Debido al aumento en la demanda por parte de China, las exportaciones de madera de granadillo en México se han incrementado de modo alarmante. En nuestro país, la tala ilegal representa 8% de las causas de la deforestación, lo cual equivale a 30% del volumen total extraído legalmente en el país.

En México, existen al menos 15 especies maderables de palo de rosa, que se comercializan de manera indistinta, dada la dificultad de su determinación taxonómica, en aduanas a partir de la madera en rollo (ej. D. granadillo y D. retusa). Por lo anterior, se desconocen los volúmenes reales de explotación para cada especie en el país. Las especies mexicanas exportadas a los países asiáticos de acuerdo con datos de la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (profepa) y cites son Dalbergia congestiflora, D. granadillo y D. retusa. Los puertos principales de salida de madera son el de Manzanillo en Colima, Lázaro Cárdenas en Michoacán, el de Veracruz en Veracruz y Progreso en Yucatán. En el Pacífico mexicano se han reportado diversos decomisos de madera de D. granadillo y D. congestiflora (Del Castillo, 2013, Enciso, 2014). De acuerdo con la profepa un contenedor de 20 m3 de madera de Dalbergia se cotiza en $46,000 dólares. Lo anterior ha incentivado que organizaciones criminales se involucren en su comercio, pues operan en zonas de difícil acceso.

La creciente demanda internacional de maderas tropicales y las dificultades para prevenir la tala ilegal han aumentado la presión sobre los países de origen para asegurar un comercio de madera legal y sostenible. En la actualidad existen dos tipos de certificación internacional con los cuales se identifican los productos maderables desde su origen, la certificación asegura que las materias primas de origen forestal provienen de bosques gestionados de manera responsable y sostenible.

Todo lo anterior impone una serie de retos no sólo para el sistema judicial de todos los gobiernos, sino también para los científicos, que deben de jugar un papel crucial en la generación de herramientas moleculares o anatómicas de la madera que permitan no solo la identificación confiable y rápida de las especies comercializadas, si no la procedencia legal de las mismas.

Referencias

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Recepción: 03/09/2021. Aprobación: 19/05/2022.

Vol. 23, núm. 4 julio-agosto 2022

Armas moleculares bacterianas: el sistema de secreción tipo 3

Luis Fernando Montelongo Martínez y Miguel Cocotl Yañez Cita

Resumen

La mayoría de las bacterias son benéficas para los humanos, sin embargo, algunas pueden causarnos enfermedades, ya que producen una serie de compuestos, conocidos como factores de virulencia, que nos dañan. Uno de los principales determinantes de virulencia es el sistema de secreción tipo iii (sst3), que las bacterias usan como un arma molecular que les permite inyectar toxinas a nuestras células y, con ello, llevarlas a la muerte. Una de estas bacterias es Pseudomonas aeruginosa, un patógeno oportunista, que puede ser resistente a diversos antibióticos. Además, esta bacteria se coordina y comunica mediante los sistemas de detección de quorum (qs) que le permiten, entre otras cosas, activar su virulencia cuando son suficientes en número. Un determinante crítico de su virulencia es el sst3 cuya activación depende de la proteína ExsA, la cual es regulada a nivel transcripcional y traduccional por los sistemas de qs y Rsm, respectivamente. El sst3 es tan importante en esta bacteria que si no se activa disminuye su virulencia; por eso es importante entender los mecanismos que controlan su expresión, con el fin de diseñar estrategias para evitar su activación y, con ello, ayudar al tratamiento de las infecciones causadas por este microorganismo.
Palabras clave: Pseudomonas, virulencia, bacterias, sensor de quórum, RsmA, sistema de secreción tipo 3.

Molecular weapons: the type III secretion system

Abstract

Most bacteria are beneficial to humans but some of them are able to infect us and cause disease, due to virulence factors. An important virulence factor is the type iii secretion system (t3ss) that bacteria use as a molecular weapon that allows them to inject toxins into our cells causing death. One of these bacteria is Pseudomonas aeruginosa, an opportunistic pathogen that can be resistant to multiple antibiotics. Moreover, these bacteria can communicate with each other and coordinate a group behavior by the quorum sensing systems (qs) that activates the production of virulence factors. The t3ss activation depends upon on the ExsA protein that is regulated at transcriptional and translational levels by the qs and Rsm systems, respectively. Since inactivation of the t3ss impairs the virulence of this bacterium, it is important to understand the mechanisms that control its expression, which will allow the design of strategies to avoid its activation and thus assist to the treatment of the infections caused by this microorganism.
Keywords: Pseudomonas, virulence, bacteria, quorum sensing, RsmA, type III secretion system.

Introducción

Comencemos por mencionar que la mayoría de las bacterias que habitan en el ambiente no son patógenas para el ser humano, de hecho, muchas de ellas son benéficas para nosotros, y otras tantas son necesarias para que podamos vivir (Marchesi et al., 2016). Sin embargo, dentro de esa diversidad bacteriana, se encuentran aquellas que son capaces de infectarnos y provocarnos enfermedades, pero para lograrlo deben sobrepasar todas las barreras que tenemos, como el sistema inmune. Por lo tanto, a pesar de ser organismos microscópicos con un tamaño promedio de 5 micrómetros (es decir 0.000005 metros), las bacterias son capaces de coordinarse para ocasionar una infección. No sólo eso, las bacterias también poseen armas moleculares que les permiten competir con otras bacterias por el hábitat y nutrientes o incluso combatir a nuestro sistema inmune cuando ese nicho somos nosotros.

Dentro de las armas moleculares que poseen estos entes microscópicos se encuentran unas estructuras complejas, ancladas a sus membranas celulares, que les permiten expulsar, de manera controlada, componentes con una amplia variedad de funciones, llamados sistemas de secreción (ss; Green y Mecsas, 2016). Dentro de las moléculas secretadas se encuentran las exotoxinas, moléculas que son dañinas para nuestras células, y que son producidas por algunas bacterias patógenas, por lo cual son determinantes en la virulencia del microorganismo. Por lo tanto, debido a la importancia de los ss, las exotoxinas se han convertido en blancos terapéuticos en el tratamiento de infecciones.

El sistema de secreción tipo 3

Hasta la fecha, se han identificado ocho tipos de ss, algunos de los cuales están conservados en los tres dominios de la vida (Archea, Bacteria y Eucaria, basados en las diferencias en la secuencia del arn ribosomal). Estos tipos de ss han sido definidos en su estructura composición y actividad. Generalmente están inactivos, pero responden a cambios en las condiciones del medio donde se encuentran las bacterias. Su activación cumple el reto bioquímico de secretar componentes, como las exotoxinas, a través de las membranas impermeables. Estas exotoxinas poseen funciones específicas, que favorecen la adaptación, competencia y virulencia bacterianas (Rüter et al., 2018; Dey et al., 2019).

Uno de los sistemas que representa mayor interés en la investigación es el sistema de secreción tipo 3 (sst3), también llamado inyectisoma. Curiosamente, su estructura y función son similares a las de una jeringa convencional, como las usadas por los médicos para inyectarnos. Estas máquinas nanomoleculares son utilizadas por una amplia variedad de bacterias patógenas y simbiontes (aquellos que establecen relaciones de beneficio mutuo) de plantas, mamíferos, hongos y protozoarios. Sin duda, son uno de los factores de virulencia más sofisticados en la naturaleza; aunque su origen es aún tema de controversia, se sabe que tienen relación evolutiva con el flagelo bacteriano (la estructura bacteriana que les permite desplazarse). La hipótesis es que, a lo largo de la evolución, el flagelo cambió su función de rotar para brindarle movilidad a la bacteria, por una función secretora que apoya su establecimiento y colonización del territorio (Deng et al., 2017).

Los sst3 son tan importantes en la virulencia bacteriana que han sido pieza fundamental de las grandes epidemias en la historia de la humanidad. Un ejemplo es la peste negra, la cual diezmó a más de un tercio de la población de toda Europa en la Edad Media. Esta plaga fue causada por la bacteria Yersinia pestis, la cual se transmite al ser humano por la mordedura de pulgas de roedores infectados. Su principal arma molecular es el sst3, que le permite inyectar toxinas a nuestras células, o que potencialmente puede desencadenar su muerte (Plano y Schesser, 2013). Además de Y. pestis, otras bacterias patógenas para el hombre, que también usan el sst3 como arma molecular, incluyen a Salmonella enterica, Shigella flexneri, Escherichia coli (causantes de infecciones gastrointestinales) y Pseudomonas aeruginosa (asociada a infecciones del tracto urinario, oculares, del oído, entre otras; ver figura 1).

Pseudomonas aeruginosa multirresistentes a antibióticos

Figura 1. Imagen tridimensional, por computadora, de Pseudomonas aeruginosa, multirresistentes a antibióticos, basada en imágenes generadas por microscopio electrónico de barrido.
Crédito: Oosthuizen, 2013.

Pseudomonas aeruginosa y el SST3

P. aeruginosa es una bacteria versátil que se encuentra en varios ambientes, ya que puede crecer utilizando diferentes fuentes de carbono. Su importancia radica en que es una bacteria patógena para el hombre, pues infecta y ocasiona enfermedad en pacientes inmunocomprometidos, que han sufrido quemaduras graves o pacientes que sufren de fibrosis quística, una enfermedad hereditaria que provoca una acumulación excesiva de moco en los pulmones y que llega a ser mortal. No sólo eso, esta bacteria es naturalmente resistente a diversos antibióticos y es capaz de adquirir nuevas resistencias, lo que genera un problema, debido a que el tratamiento para eliminarla puede complicarse (Azam y Khan, 2019). A pesar de que esta bacteria posee un amplio repertorio de armas moleculares, destaca entre ellas el sst3.

El sst3 de P. aeruginosa es un complejo de más de 25 proteínas, las cuales son codificadas por 36 genes ampliamente conservados en diferentes bacterias (Hauser, 2009). Este inyectisoma le permite a la bacteria introducir toxinas mediante la formación de un canal que atraviesa membranas celulares bacterianas, pared celular y que finalmente perfora la membrana celular del hospedero (sí, nuestras células), donde son liberadas las toxinas.

Los principales componentes del sst3 son un aparato exportador, que reconoce a las toxinas; el cuerpo basal, que se compone de proteínas que lo anclan a las membranas; un filamento (que funciona como una aguja), y un componente translocador, que se une a la membrana de las células diana para formar un poro, en el cual se acopla la aguja y de esta manera se crea un canal por donde se transportan las toxinas desde el citoplasma bacteriano al citoplasma hospedero, proceso muy similar a una inyección en nuestro brazo (ver figura 2). Aunque la estructura del sst3 está conservada, la cantidad y función de las toxinas son exclusivas de cada bacteria. Existen bacterias patógenas que son capaces de sintetizar y secretar decenas de efectores con diferentes funciones. No obstante, la capacidad de sintetizar varias toxinas no garantiza el poderío infeccioso. Ejemplo de ello es P. aeruginosa, de la cual se han identificado sólo cuatro exotoxinas llamadas ExoS, ExoU, ExoT y ExoY que son suficientes para la virulencia de la bacteria.

Estructura del SST3 de P. aeruginosa

Figura 2. Estructura del SST3 de P. aeruginosa. Sus principales componentes son: exportador, cuerpo basal, filamento, translocador y exotoxinas. ME es la membrana externa, PC es la pared celular y MI, la membrana interna.
Figura creada en Biorender.com.

Las toxinas son secretadas en su forma inactiva, lo que evita que sean dañinas para la bacteria que los sintetiza. Así, éstas sólo se activan al entrar en contacto con componentes citoplasmáticos de la célula que infectan. Las toxinas activas tienen la capacidad de interferir cascadas de señalización intracelulares, modificar el citoesqueleto (red de proteínas que dan soporte y forma a la célula), inhibir la fagocitosis (proceso que permite a diversas células del sistema inmunológico atrapar y eliminar patógenos), e inducir la muerte celular programada y la necrosis celular (procesos en los que nuestras células mueren).

El éxito del ataque se basa en la capacidad de la bacteria para controlar la síntesis y secreción de los componentes del sst3. Para ello, la bacteria posee una proteína reguladora, llamada ExsA, que activa todos los genes necesarios para el ensamblaje y función del sst3. La inactivación del gen exsA evita la formación y actividad del sst3, por lo cual la virulencia de la bacteria disminuye. Por lo tanto, debido a la importancia de exsA, su expresión se encuentra finamente controlada a nivel de su transcripción y traducción (ver figura 3).

ExsA activa al SST3

Figura 3. ExsA activa al SST3. El inyectisoma es regulado positivamente por ExsA cuya expresión es regulada a nivel transcripcional por los sistemas de detección de quorum (QS) y a nivel traduccional por RsmA.
Figura creada en Biorender.com.

Respecto a la regulación a nivel transcripcional, es decir la conversión de adn a arn mensajero (arnm), ésta involucra a los sistemas de detección de quórum (qs por sus siglas en inglés) que posee P. aeruginosa. Estos sistemas son un tipo de lenguaje bacteriano que le permite a Pseudomonas detectar a otras Pseudomonas que están a su alrededor, mediante la producción de moléculas señal conocidas como autoinductores (ai), que son secretadas al medio. Cuando hay un gran número de bacterias, y por lo tanto una acumulación de ai, estas moléculas señal entran nuevamente a la célula, lo que permite la activación de proteínas reguladoras capaces de encender o apagar la expresión de genes de manera directa o indirecta. P. aeruginosa posee tres tipos de sistemas de qs llamados Las, Rhl y Pqs, organizados de manera jerárquica, según las condiciones de cultivo. Estos sistemas de qs regulan hasta 10% del total de los genes de la bacteria, principalmente los de virulencia, incluyendo genes del sst3 (Hogardt et al., 2004).

Respecto a la regulación a nivel de la traducción, es decir el paso del arnm a proteína, ésta involucra a los sistemas Gac-Rsm. Gac es un sistema de doble componente, que detecta señales fuera de la célula para controlar la expresión de unos arn pequeños conocidos como RsmV, RsmW, RsmY y RsmZ, que no codifican para proteínas y los cuales secuestran a una proteína llamada RsmA, que es capaz de unirse a arnm y regular su traducción. En el caso del sst3, RsmA regula de manera positiva la expresión de exsA (Brencic y Lory, 2009). Así, cuando la señal que el sistema Gac detecta no se encuentra presente en el medio (y que aún es desconocida), entonces, no se enciende la expresión de los arn pequeños y RsmA se encuentra libre para activar al sst3 y, por lo tanto, la secreción de las exotoxinas a las células blanco.

Así, se ha propuesto que los sistemas Gac y Rsm actúan como un interruptor que controla el paso de una infección aguda (que involucra la activación del sst3) a una crónica.1 Además de estos sistemas globales de regulación, existen otros reguladores que también están controlando la expresión del sst3 lo que indica su importancia (McMackin et al., 2019). En nuestro grupo de investigación estamos elucidando los mecanismos por los cuales los sistemas de qs y el sistema Rsm controla la expresión de los genes de este sistema de secreción en P. aeruginosa.

Finalmente, aunque el sst3 ha sido estudiado ampliamente en P. aeruginosa, aún quedan por responder varias preguntas, como el hecho de conocer en detalle las señales que activan al sst3 dentro del cuerpo humano. Hasta ahora sólo se ha determinado que la baja concentración de calcio es uno de los requerimientos para que el sistema se active. Se desconoce cómo la bacteria identifica en qué momento iniciar la inyección de las exotoxinas, o por qué tiene cierta preferencia por inyectar las exotoxinas a ciertos tipos celulares, como las células del sistema inmune. Al conocer con mayor detalle todos estos mecanismos, será más fácil plantear estrategias para evitar su activación y, por lo tanto, se podrá reducir la virulencia de esta bacteria o incluso de otras que tienen mecanismos similares. Esto también permitirá coadyuvar al tratamiento de las infecciones causadas por este microorganismo.

Referencias

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Recepción: 05/08/2021. Aprobación: 18/05/2022.

Vol. 23, núm. 4 julio-agosto 2022

El programa R: una estrategia inicial para su entendimiento y aprendizaje

Francisco Joel Jahuey Martínez, Jessica Beatriz Herrera Ojeda y Francisco Alejandro Paredes Sánchez Cita

Resumen

R es un lenguaje de programación estadístico libre y es la plataforma más utilizada en el área del análisis de datos. Debido a las diversas bondades que ofrece este programa, es utilizado en muchas ciencias y es la fuente de análisis de otros softwares. El programa R puede ser explorado mediante diversas plataformas como: R, RStudio, RStudio Cloud y Microsoft R Open. Su instalación es rápida, sencilla y gratuita. Aprender a utilizar R requiere del entendimiento de conceptos básicos como son las funciones y objetos, por lo que conocer su estructura, uso y desarrollo ayudarán al lector a explorar todas las bondades y ventajas que este software ofrece. En este artículo se explican los conceptos básicos en el entorno de R y se proporcionan diferentes opciones para que cualquier usuario, con o sin experiencia en lenguajes de programación, logre utilizar este maravilloso programa estadístico.
Palabras clave: R, software estadístico, funciones básicas, objetos, bases de datos.

R program: an initial strategy for understanding and learning it

Abstract

R is a free statistical programming language and is the most widely used platform in the area of data analysis. Due to its various benefits, this program it is used in many sciences and is the source of analysis of other software. The R program can be explored through various platforms such as: R, RStudio, RStudio Cloud and Microsoft R Open. Installation is quick, easy and free. Learning to use R requires the understanding of basic concepts such as functions and objects, so knowing its structure, use and development will help the reader to explore all the benefits and advantages that this software offers. This article explains the basic concepts over the R environment and provides different options, so that any user, with or without experience in programming languages, can use this wonderful statistical program.
Keywords: R, statistical software, basic functions, objects, databases.

¿Qué es R?

R es un lenguaje de programación utilizado como software estadístico en muchas disciplinas. Al ser gratuito y fácil de utilizar se ha convertido en la plataforma estadística más utilizada para el análisis de datos y big data; está a la altura de otros lenguajes y programas estadísticos como Python, Julia, SPSS y SAS.

Al ocupar la estadística un lugar importante en la investigación científica, aprender R representa una excelente competencia académica y laboral en el entorno actual del big data. Por lo tanto, este artículo pretende instruir al lector en el entendimiento y manejo básico del programa R, a través de una serie de pasos y recomendaciones que lo guiarán en el proceso de aprendizaje, a partir de una mínima o nula experiencia en programación.

¿Cómo descargo el programa?

Para empezar, es importante saber que R cuenta con varias plataformas de uso como: RStudio, RStudio Cloud y Microsoft R Open, además de una serie de herramientas accesorias y repositorios que se explicarán más adelante (ver figura 1). La consola natural puede ser descargada desde el sitio web oficial de R. El proceso de instalación es muy fácil (ver video 1), basta únicamente con seleccionar la versión adecuada para el sistema operativo de nuestra computadora y seguir los pasos de instalación que vienen definidos por defecto. La plataforma de R está disponible para los sistemas operativos Windows, MacOS y Linux, y no requiere de grandes cantidades de memoria ram para su uso básico, por lo que puede ser utilizada incluso en minilaptops.

Plataformas para el uso del programa R

Figura 1. Diferentes plataformas para el uso del programa R y principales repositorios de librerías de R.


Video 1. Cómo descargar e instalar R (Ministerio TIC Colombia, 2020).


Por otro lado, RStudio es una plataforma más llamativa y amigable para el usuario ya que contiene múltiples menús y opciones para el manejo de datos. RStudio Cloud por otra parte resulta interesante para los usuarios que no desean tener instalado R en su ordenador. Para utilizar RStudio Cloud solo se necesita crear una cuenta aquí y luego el sistema proporciona una versión en línea de RStudio bajo ciertas restricciones de uso (1 Gb de ram, 1 cpu y 15 proyectos como límite). Como cuarta opción se encuentra Microsoft R Open que es una plataforma de R desarrollada por Microsoft que incluye capacidades adicionales para mejorar el rendimiento y la reproducibilidad del programa.

¿Cómo me comunico con el programa? Aprendiendo funciones en R

Es importante entender que para aprender a utilizar R el usuario debe aprender a “hablar” ese lenguaje, lo que significa pasar comandos a una computadora o lo que es lo mismo especificar las instrucciones que el programa debe ejecutar; esto se hace por medio de funciones. En segundo lugar, las funciones se aplican a objetos que contienen datos.

Nube de palabras

Figura 2. Nube de palabras que muestra algunas funciones básicas de R presentes en un script común.

Las funciones son códigos creados por desarrolladores y sirven para realizar tareas específicas en R (ver figura 2). Por lo general son empaquetados en lo que se denomina librerías o paquetes. Afortunadamente, los usuarios principiantes no necesitarán crear funciones, sino que empezarán por utilizar las funciones preexistentes en diversas librerías. Actualmente, R cuenta con más de 17,000 librerías (ver figura 3) disponibles en el repositorio llamado cran (por sus siglas en inglés the Comprehensive R Archive Network).

Librerías de CRAN

Figura 3. Ejemplos de librerías de CRAN agrupadas por disciplina.

Existe una infinidad de funciones por lo que sería imposible memorizarlas todas. Tan sólo la librería “base” contiene más de 1200 funciones básicas. Algunas de ellas se utilizan de manera frecuente (ver cuadro 1). A pesar de la gran variabilidad y disponibilidad de funciones, siempre surgirá la siguiente duda: ¿qué función debo utilizar?

Función Grupo ¿Qué hace?
getwd Exploración de entorno Obtiene la carpeta o directorio de trabajo actual
setwd Exploración de entorno Cambia el directorio de trabajo
list.files Exploración de archivos Conocer el contenido de tu directorio de trabajo
read.table Exploración de archivos Lee cualquier tipo de archivo que contenga una tabla
rbind y cbind Exploración de datos Unir tablas por filas o por columnas
head y tail Exploración de datos Visualizar partes de un archivo, tabla, matriz
sum Análisis de datos Sumar
t, solve, det Análisis de datos Realizar cálculos con matrices

Cuadro 1. Algunas funciones básicas que puedes emplear con R.

Buscar funciones de R

Para saber cuál función debe emplear el usuario, primero requiere definir la tarea que desea ejecutar; por ejemplo, sumar por filas, filtrar con base en varias columnas, resumir múltiples variables, generar gráficas, etcétera. Un primer intento para encontrar la función adecuada es realizar una búsqueda en Google utilizando la famosa frase ¿how to … in R?. Por ejemplo: ¿how to read a file in R? y ¿how to filter a dataframe in R?, que se refieren a ¿cómo leer un archivo en R? y ¿cómo filtrar una tabla en R?, respectivamente. Esta búsqueda arrojará respuestas en sitios como rdocumentation y statmethods. Bastará con leer la descripción de la función proporcionada en el sitio web y si esta función cumple las necesidades del usuario, simplemente se debe seguir el ejemplo de ejecución, cumpliendo siempre con la estructura de datos solicitada por la función.

Otro as bajo la manga que tiene R para identificar una función es definir la orden que se desea ejecutar en forma de verbo y traducirlo al inglés, ya que los nombres de algunas funciones de R son simples expresiones comunes como paste y summary, que realizan las tareas de pegar y resumir, respectivamente. En otros casos el usuario notará que el nombre de la función es una abreviación de la tarea que realiza; por ejemplo, para obtener o definir el directorio de trabajo: getwd (get working directory) y setwd (set working directory).

Cuando ya nos encontremos más cómodos con R, podríamos tratar de realizar tareas más complejas, que involucren múltiples procedimientos y el uso de más de una función. Para ello se recomienda aplicar la misma estrategia de búsqueda y apoyarse en sitios web como stackoverflow y biostars, que son foros donde se discuten preguntas entorno al uso del programa R. Aquí se podrán encontrar diferentes soluciones al problema en cuestión. Sólo se deberán copiar los scripts1 y posiblemente analizar detenidamente cada paso del código.

Ya encontré la función, y ahora ¿cómo la utilizo?

Recordemos que utilizar R implica “hablar idioma computadora”, por lo que un paso crucial al aprender R es saber que las funciones se deben escribir bajo un orden específico o sintaxis, para que puedan trabajar correctamente. La mayoría de las funciones se ejecutan escribiendo el nombre de la función seguido de paréntesis que contiene el nombre del objeto al que se desea aplicar la función. Por ejemplo, para que podamos sumar los datos ponemos la siguiente función: sum(datos). En caso de no utilizar una sintaxis correcta o de no escribir bien el nombre de la función o del objeto, surgirá el mensaje más molesto para todo usuario de R, el famoso “Error”.

Además, en ocasiones, será necesario darle algunas instrucciones extra a R para que la función haga exactamente lo que nosotros queremos que haga. Para esto se deben definir una serie de argumentos, que determinan el comportamiento de las funciones. Por ejemplo, en la función order (ordenar), debemos aumentarle el argumento decreasing (para definir en qué sentido), si queremos que nos ordene los datos de manera descendente.

Algunas funciones pueden tener uno o más argumentos. Afortunadamente, muchos de ellos están definidos por defecto, por lo que el usuario solo deberá indicarlos o modificarlos si se quiere ajustar algún parámetro. Para saber qué argumentos están definidos en una función se puede aplicar el comando args a la función de interés, o bien, revisar la descripción de la función, para esto R cuenta con el comando “?”, que al escribirlo seguido del nombre de la función despliega una ventana con los datos descriptivos de la función intente args(mean) o ?mean.

En R, la escritura y ejecución de códigos se puede hacer de manera continua, es decir, el resultado de una función se puede utilizar como dato de entrada de otra función. Por ejemplo, cuando se aplica la función table para describir una variable cualitativa, el resultado o salida es un conteo de frecuencias, que puede pasarse directamente a la función pie, que generará un gráfico de pastel sin la necesidad de crear un objeto que contenga las frecuencias.

A medida que el usuario adquiera experiencia y dominio sobre las funciones de R podrá escribir instrucciones cada vez más complejas. Por supuesto, al principio tenderá a escribir códigos demasiado extensos, aunque funcionales y entendibles, pero conforme aumente su dominio sobre el lenguaje, comenzará a utilizar funciones y procedimientos más eficientes y cortos. Como recomendación, antes de empezar a escribir códigos en R, vale la pena trazar un mapa detallado de todos los procedimientos que se desean realizar sobre la base de datos, e ir resolviendo paso a paso cada una de las tareas. De este modo el usuario podrá notar un avance en sus análisis y evitará caer en la confusión o frustración. Con el paso del tiempo, el usuario notará que sus procedimientos serán cada vez más metódicos y ordenados. Aquí, el uso de editores de texto o de herramientas como Tinn-R sirven de apoyo en la escritura de códigos.

¿Cómo genero los objetos?

En R, los objetos son las estructuras que sirven para almacenar datos y deben ser creados por el usuario. Existen cinco tipos de estructuras básicas que son: vectores, tablas o dataframes, matrices, listas y arreglos, cada uno con atributos específicos. Estos objetos pueden ser creados mediante las funciones vector, data.frame, matrix, list y array.

El tipo de objeto más utilizado es el dataframe, que es una estructura de datos en forma de tabla, donde las filas representan a las observaciones y las columnas a las variables. De hecho, la mayoría de las funciones básicas de R que sirven para leer y cargar archivos, como read.table o read.csv, generan un objeto tipo dataframe. También su creación es muy simple, basta con indicar el nombre y el contenido de cada columna, por ejemplo, para guardar información dentro del objeto denominado “grupos” se utiliza: grupos <- data.frame (individuo= c(1:5), grupo= c(“A”,”B”,”B”,”C”,”A”) y como resultado se obtiene una tabla de 5 filas (1 por cada individuo) y 2 columnas (la de individuo y la de grupos). Note que para guardar información dentro de un objeto se debe utilizar el operador de asignación “<-”, que es una especie de flecha que indica en dónde se depositarán los datos de interés (ver figura 4).

Creación de un objeto tipo dataframe

Figura 4. Creación de un objeto tipo dataframe.

Independientemente de la manera en que se generen los objetos, todos deben tener un nombre que los identifique. Aunque se pueden nombrar de muchas maneras, se recomienda que el nombre de los objetos sea corto y alusivo a su contenido, para que el usuario pueda identificarlos fácilmente. Esto es muy importante ya que durante del proceso de aprendizaje, se estarán creando muchos objetos. Aquí la función ls es de gran utilidad ya que ayuda a conocer todos los objetos presentes en una sesión de R.

¿Cómo puedo practicar R si no tengo una base de datos?

Por lo general, el primer procedimiento en el análisis de datos será leer o cargar archivos propios a una sesión de R. Sin embargo, muchas veces los aprendices de R no cuentan con datos o archivos para practicar. Por fortuna, R cuenta con la librería “datasets”, que contiene datos de diferente índole para su uso y exploración. Además, la mayoría de las librerías especializadas de R incluyen bases de datos, por lo que si el usuario ha elegido alguna deberá seguir, en primer lugar, el tutorial de uso de la librería y, luego, estructurar sus datos siguiendo el mismo formato del ejemplo. R también cuenta con funciones para simular variables aleatorias con diferente tipo de distribución, por ejemplo, uniforme (runif), normal (rnorm) y binomial (rbinom), aunque recomendamos que éstas sean usadas por usuarios con conocimientos más avanzados tanto en R como en estadística.

¿Cómo puedo agilizar y automatizar procedimientos? Loops en R

En ocasiones el usuario necesitará repetir muchas veces un mismo procedimiento y posiblemente incluir condicionales dentro de ellos, es decir, buscará automatizar sus análisis. En R, esto se puede hacer mediante procedimientos denominados loops y a través de las funciones for, while y repeat.2 Aunque parecen simples, estas funciones son de gran utilidad en el análisis de datos, ya que permiten realizar múltiples procedimientos en una sola instrucción.

Por ejemplo, para crear loops mediante la función for, el usuario debe indicar el iterador (generalmente la letra “i”) seguido de un vector sobre el cual se realizarán las iteraciones. Luego, entre llaves “{}” deberá indicar el conjunto de procedimientos que desea ejecutar y que representarán el cuerpo del loop, por ejemplo: for(i in 1:5) {print (i^2)}. En el ejemplo, cada valor del 1 al 5 será elevado al cuadrado. La ventaja de hacerlo mediante un loop es que no tenemos que escribir la operación 5 veces, sino que se le da la indicación al programa en una sola instrucción.

A pesar de su gran utilidad, los loops también representan uno de los principales dolores de cabeza para todos los principiantes en R, ya que su entendimiento y utilización requieren de mucha práctica. Algunas recomendaciones para aprender a ejecutar loops son: iniciar practicando con la función for; utilizar pocas instrucciones dentro del cuerpo del loop, e imprimir o guardar el resultado de cada iteración. También se recomienda que antes de todo se ejecuten por separado las instrucciones del cuerpo del loop, para asegurarse de que trabajan correctamente y que realicen la tarea deseada.

Aunque los principiantes en R tratarán de evitar los loops, la mayoría terminarán aprendiéndolos de manera forzada, ya que en algún momento del análisis de datos se enfrentarán a un problema real donde deberán aplicarlos. Por experiencia, los usuarios que logran escribir y ejecutar loops pronto se vuelven independientes en el uso del programa R, son capaces de seguir tutoriales sin ningún problema, con lo que comienzan el proceso del autoaprendizaje, y desarrollan sus propias funciones en R.

Otras maneras de aprender R

Otra manera de aprender R es mediante la librería Rcmdr, que a través de una interfaz gráfica facilita la ejecución de operaciones en R sin la necesidad de introducir código. La ventaja de utilizar esta Rcmdr es que el usuario puede observar los comandos ejecutados por la librería cada vez que se realiza algún procedimiento gráfico o estadístico, desde la ventana de interfaz gráfica. Otra opción es mediante la librería swirl, que a través de ejercicios y preguntas de opción múltiple enseña de manera interactiva los conceptos básicos para el análisis de datos. La librería swirl contiene cursos de aprendizaje de R para nivel principiante, intermedio y avanzado. También existen los denominados bookdowns, que son libros electrónicos, muy explicativos, que incluyen códigos para practicar R. La figura 5 muestra algunos disponibles en la web y una lista completa se encuentra disponible aquí. Por supuesto, videos tutoriales también pueden ser de gran ayuda en el aprendizaje de R. La última opción, pero no menos importante, es el seguimiento de cursos ofertados por universidades o mediante plataformas educativas como datacamp, udemy, coursera, etcétera.

Bookdowns para el aprendizaje de R

Figura 5. Bookdowns para el aprendizaje de R disponibles en la web.

Reflexiones

Aprender el lenguaje R será como aprender un nuevo idioma. Al principio, surgirán errores de código que provocarán frustración en la mayoría de los usuarios, pero entre más se practique este nuevo lenguaje mejor será el desempeño, confianza y agilidad en el uso del programa, y como resultado se desarrollarán nuevas habilidades para el análisis de datos. Una vez que se logre tener un dominio básico del programa, el usuario de R será capaz de instalar el programa y sus diferentes librerías, de identificar y utilizar funciones básicas, y de construir secuencias lógicas de procedimientos para su ejecución.

Te invitamos a seguir utilizando este software y que logres llegar al siguiente paso: ¡el nivel intermedio! Te recomendamos practicar los conceptos básicos de estadística, e iniciar con el uso de funciones descriptivas, funciones gráficas, hasta pasar por los conceptos de estadística inferencial.

Referencias

Sitios de interés



Recepción: 09/08/2021. Aprobación: 18/05/2022.

Vol. 23, núm. 4 julio-agosto 2022

La zarzamora: un delicado tesoro del campo mexicano

Joel Ernesto Martínez Camacho, Claudia Gutiérrez Antonio e Irineo Torres Pacheco Cita

Resumen

México es uno de los principales productores de zarzamora en el mundo y este fruto es uno de los cultivos nacionales con mayor demanda en el extranjero. Sin embargo, su corta vida de anaquel y las condiciones especiales de almacenamiento que requiere para conservarse representan un reto constante para llevarla a partes lejanas del mundo. Hasta el momento, los esfuerzos para su conservación se han enfocado en estrategias que se aplican después de la cosecha del fruto; no obstante, estos métodos tienen limitaciones. Por lo tanto, el objetivo de este artículo es abordar una propuesta reciente relacionada al manejo de la zarzamora previo a su cosecha, como una herramienta para lograr su exitosa comercialización a nivel internacional.
Palabras clave: zarzamora, vida de anaquel, elicitores, fisiología vegetal.

Blackberry: a delicate treasure of the Mexican fields

Abstract

Mexico is among the top blackberry producers in the world, and these fruits are one of the most demanded by foreign markets. However, their short shelf life and the special conditions required for their conservation are challenging for commercialization in distant parts of the world. Nowadays, efforts have been focused on postharvest handling to preserve the blackberry features for a longer time; however, these methods have limitations. Therefore, this article aims to present a preharvest treatment as an option for the successful commercialization of blackberries worldwide.
Keywords: blackberry, shelf life, elicitors, plant physiology.

Introducción

En la última década, la producción de zarzamora ha tenido un crecimiento muy grande, debido a lo cual se ha convertido en uno de los cultivos de mayor importancia en el sector agrícola mexicano. Anualmente, se producen 298 mil toneladas de zarzamora en una superficie de 15 mil hectáreas; esta producción tiene un valor comercial de 13 mil millones de pesos (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera [siap], 2019). Aunque la zarzamora se cultiva a lo largo de 13 estados de la República mexicana, Michoacán aporta 93% de la producción nacional, seguido por Jalisco (4.5%) y Colima (1%). Del total de la zarzamora producida en México, entre 40-60% se exporta a Estados Unidos, Canadá, Chile y Reino Unido (Sistema de Información Arancelaria Vía Internet [siavi], 2021).

La zarzamora es un alimento muy valorado debido a su sabor atractivo, así como a su alto contenido de proteínas, vitaminas, y complejos orgánicos, que le han otorgado la clasificación como alimento funcional; es decir, además de su valor nutricional, contiene componentes que aportan algún efecto positivo para la salud y reducen el riesgo de padecer ciertas enfermedades (Beltrán de Heredia, 2016). No obstante, la zarzamora tiene una vida de anaquel muy corta en comparación con otros frutos. Esto es porque esta fruta se caracteriza por una delgada piel (fragilidad biomecánica) y por su tendencia a perder humedad rápidamente (alta tasa de respiración); por ello, debe mantenerse en condiciones especiales para así mantener su calidad. Lo anterior representa un reto debido a las restricciones de almacenamiento y transporte a las que está sujeta durante su comercialización; ya que se requiere mantener en una cadena de frío para evitar su deterioro.

A nivel industrial, la zarzamora se utiliza para la elaboración de jugos, pulpas, extractos y concentrados; en la generación de estos productos las condiciones para de manejo de la zarzamora son menos demandantes. Sin embargo, la zarzamora también se comercializa fresca, y esta presentación es la que mayores beneficios aporta, y por ende es la de mayor demanda.

En este orden de ideas, en la conservación de la zarzamora los esfuerzos se han enfocado en el desarrollo de métodos para el manejo posterior a la cosecha del fruto —también conocido como poscosecha—, a pesar de que, como se detallará más adelante, estos presentan importantes limitaciones respecto a su efectividad. Así, en el presente artículo discutiremos los retos y limitaciones de los métodos empleados actualmente para la conservación de la zarzamora después de su cosecha. Además, se abordará una propuesta de conservación que se aplica previo a la cosecha de esta fruta, la cual permite prolongar su vida de anaquel.

No todo es dulce…

En México, del total de la zarzamora que se exporta, se han reportado pérdidas de hasta 5% durante el almacenamiento y transporte (Pérez et al., 2016). Los principales problemas que la afectan durante los procesos de comercialización son la reversión, un cambio de coloración posterior a la cosecha; la aparición de hongos en su superficie, que degradan la fruta, y el goteo, que es el escurrimiento del contenido de la zarzamora por daño mecánico o vibraciones fuertes durante el transporte (ver figura 1).

Zarzamoras sanas y dañadas

Figura 1. A) Zarzamora sana. B) Zarzamora con daños durante el transporte y almacenamiento (reversión y goteo).
Crédito: elaboración propia.

Los problemas antes mencionados deben evitarse; es decir, debe mantenerse el color, sabor, apariencia, y textura de la zarzamora. Para ello, la estrategia principal es la refrigeración. Se ha reportado que la zarzamora puede mantenerse en buen estado hasta 14 días a temperaturas entre 2 y 5º C, con una humedad relativa entre 90-95% (Perkins-Veazie, 2017). El transporte terrestre a países como Estados Unidos y Canadá en contenedores refrigerados es la principal estrategia empleada para su conservación, a nivel comercial. No obstante, la refrigeración no se encuentra disponible en el transporte aéreo, el cual es requerido para destinos fuera del continente, o que se encuentran a mayor distancia.

También se pueden emplear otros métodos de conservación, tales como cubiertas comestibles, atmósferas controladas, empaques modificados, e irradiación. para prolongar la vida de anaquel (Huynh et al., 2019). El uso de atmósferas modificadas está disponible en el transporte marítimo y terrestre; en esta estrategia se usan concentraciones de dióxido de carbono entre 10 y 15%, las cuales han mostrado una disminución en la pudrición de los frutos (Perkins-Veazie, 2017); sin embargo, no sustituye el almacenamiento en frío, por lo que deben de considerarse los costos extra asociados a este tipo de manejo.

Otra táctica que se ha utilizado para la conservación de alimentos es la aplicación de cubiertas comestibles biodegradables. El uso de estos recubrimientos provoca efectos similares al de una atmósfera modificada; no obstante, en la zarzamora se han reportado algunos efectos adversos, que incluyen la formación de compuestos que afectan de manera significativa el sabor del producto.

Por otra parte, se han desarrollado métodos enfocados en disminuir el deterioro en la fruta, tales como la desinfección por irradiación y la desinfección con agentes químicos (Huynh et al., 2019). La irradiación consiste en exponer la fruta a luz del tipo ultravioleta (uv), con el objetivo de inactivar posibles organismos patógenos que causen pudrición. Aunque en algunos casos se ha logrado disminuir la incidencia de pudrición, la exposición a este tipo de radiación también ha provocado daños no deseados, como manchas en la superficie del fruto de zarzamora. De manera similar, la desinfección con agentes químicos busca disminuir el efecto de microorganismos de pudrición; sin embargo, durante su uso se pueden presentar daños mecánicos y un aumento no deseado del contenido de humedad en el fruto de zarzamora durante su almacenamiento. Es importante mencionar que si la zarzamora es sometida a un tratamiento posterior a ser cosechada, hasta 85% de ésta desarrolla algún tipo de daño que afecta su calidad (Edgley et al., 2020). Por ello, se debe ser muy cuidadoso con el uso de métodos para su conservación.

Los elicitores

Las estrategias mencionadas previamente para la conservación de la zarzamora están enfocadas en el manejo posterior a su cosecha; en todos los casos, representan costos adicionales y no están disponibles para todos los escenarios de comercialización. De igual manera, implican la realización de otras operaciones en el fruto, lo cual incrementa el riesgo de daño.

Debido a lo expuesto anteriormente, el uso de tecnologías de mínima intervención sería más apropiado para frutos tan delicados como la zarzamora. En este contexto, se ha reportado que las condiciones de crecimiento y desarrollo de las plantas de zarzamora repercuten en sus características (Chávez-Bárcenas et al., 2012). Adicionalmente, la presencia de ciertas sustancias en etapas de formación de frutos también influye en las características finales de la zarzamora; dentro de ellas destacan los elicitores.

Los elicitores son sustancias que promueven las respuestas defensivas en las plantas (Guevara-González et al., 2020). Analicemos esta definición: las plantas, al no tener la capacidad de moverse de un lugar a otro, son más susceptibles a sufrir daños por las condiciones ambientales y por el ataque de insectos (ver figura 2); sin embargo, tienen mecanismos para defenderse mediante la identificación de las condiciones del medio ambiente. Por ejemplo, cuando un insecto se posa sobre nosotros, podemos ahuyentarlo o alejarlo fácilmente usando nuestras manos. Pero en el caso de las plantas, éstas no pueden remover al insecto de manera directa, por lo que producen sustancias especiales para ahuyentarlo. Los elicitores promueven la generación de esas sustancias, es decir, las defensas fisiológicas. Lo interesante es que las sustancias promovidas por los elicitores también tienen efectos positivos en la conservación de la zarzamora.

Factores que pueden provocar daños en las plantas

Figura 2. Factores que pueden provocar daños en las plantas. A) Radiación solar y calor excesivo. B) Lluvia y granizo. C) Bajas temperaturas. D) Vientos intensos. E) Ataque de insectos y plagas.
Crédito: elaboración propia.

El uso de los elicitores en la zarzamora representa una propuesta de mínima intervención para contrarrestar fenómenos de daño, degradación, y deterioro del fruto. Cuando un elicitor se aplica, éste simula ciertas condiciones que las plantas detectan como señales de alerta; por ejemplo, el ataque de un insecto. Dentro de estas respuestas se encuentran el reforzamiento de barreras físicas; es decir, que las paredes celulares de la zarzamora se fortalecen, lo que se traduce en el aumento de la resistencia de los frutos al daño mecánico.

Otra medida de defensa es la producción de sustancias antimicrobianas y repelentes de insectos. Por ejemplo, la aplicación de ácido salicílico en frutos de zarzamora reduce la aparición del fenómeno de reversión, y de pudrición en condiciones de almacenamiento. De manera similar, la aplicación de soluciones de quitosano sobre frutos de zarzamora, antes de ser empacados, puede reducir el goteo, mejorar su firmeza y disminuir el ablandamiento sin afectar sus características comerciales (contenido de azúcares y acidez) (Martínez-Camacho, 2022). Tanto el quitosano como el ácido salícilico son elicitores; el quitosano es de origen natural, mientras que el ácido salicílico se produce de manera interna en las plantas. Ambos compuestos han mostrado tener potenciales efectos positivos en la conservación de la zarzamora y frutos similares (Moreno et al., 2015; Lo’ay y El-Boray, 2018; Lucini et al., 2018).

Cabe resaltar que los elicitores deben aplicarse en bajas concentraciones para lograr estos efectos; de igual manera, su aplicación se puede llevar a cabo con los medios tradicionales, por ejemplo, mediante aspersiones foliares o en el agua de riego. En este contexto, la normativa para la producción agrícola es cada vez es más estricta. Por ello, los elicitores son una estrategia de origen natural y poca residualidad en el ambiente para la conservación de la zarzamora. Sus características los hacen idóneos para cumplir con los requerimientos de los mercados, y al mismo tiempo contribuir a disminuir el uso de agroquímicos.

El uso de elicitores y sus efectos en la conservación de frutos están ampliamente reportados en la literatura especializada; sin embargo, a nivel comercial, son poco conocidos, por lo que existe poca disponibilidad de productos en el mercado elaborados con base en ellos. Por ello, es necesario continuar con la investigación y divulgación relacionada con los elicitores, para así contribuir a su aplicación de manera comercial.

Conclusiones

La zarzamora es un fruto de gran relevancia en el sector agrícola mexicano, así como de alta demanda por todos sus beneficios a la salud. No obstante, este fruto es de manejo especial, debido a su fragilidad. En este contexto, el uso de tratamientos previos a la cosecha de la zarzamora representa una oportunidad para aumentar su vida de anaquel, y mantener sus características por un período mayor de tiempo. En particular, el uso de elicitores es un método con un alto potencial, debido a su alta efectividad, que ha sido demostrada en diversas investigaciones; sin embargo, se requiere promover su aplicación a nivel comercial en la producción de zarzamora. El uso de elicitores es una opción prometedora para la obtención de productos agrícolas de alto valor, con mejores características, lo que contribuye a la sustentabilidad del sector agrícola.

Referencias

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  • Pérez-Pérez, G. A., Fabela-Gallegos, M. J., Vázquez-Barrios, M. E., Rivera-Pastrana, D. M., Palma-Tirado, L., Mercado-Silva, E., y Escalona, V. (2016, junio). Effect of the transport vibration on the generation of the color reversion in blackberry fruit. En viii International Postharvest Symposium: Enhancing Supply Chain and Consumer Benefits-Ethical and Technological Issues, Murcia, España. https://cutt.ly/SJL6KVn.
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Sitios de interés



Recepción: 13/09/2021. Aprobación: 19/05/2022.

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Revista Digital Universitaria Publicación bimestral Vol. 18, Núm. 6julio-agosto 2017 ISSN: 1607 - 6079