Un equipo internacional de científicos logró un avance histórico en la biología de los compuestos psicodélicos: reconstruyó en una sola planta la producción de cinco moléculas psicoactivas de origen natural y, además, describió por primera vez la ruta biosintética completa mediante la cual las plantas producen N,N-dimetiltriptamina (DMT), un mecanismo que había permanecido sin resolver durante décadas.
El trabajo, publicado en la revista científica Science Advances, fue realizado por investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias, en Israel, quienes utilizaron ingeniería metabólica para convertir a la planta modelo Nicotiana benthamiana en una plataforma capaz de sintetizar DMT, psilocina, psilocibina, bufotenina y 5-MeO-DMT.
Los resultados representan uno de los avances más importantes de los últimos años en la investigación sobre psicodélicos, ya que no solo resuelven un interrogante histórico de la bioquímica vegetal, sino que también muestran una nueva estrategia para producir estas moléculas de manera controlada utilizando plantas como verdaderas fábricas biológicas.
El rompecabezas del DMT finalmente resuelto
Aunque el DMT es uno de los psicodélicos naturales más conocidos y estudiados, durante décadas los científicos desconocieron con precisión cómo las plantas lograban sintetizarlo.
La molécula se encuentra presente en numerosas especies vegetales distribuidas por distintos continentes, entre ellas Psychotria viridis, utilizada tradicionalmente en la preparación de ayahuasca, y varias especies del género Acacia. Sin embargo, identificar cada una de las enzimas responsables de transformar el aminoácido triptófano en DMT había resultado extremadamente complejo.
En este trabajo, los investigadores lograron identificar las proteínas responsables de cada paso de la ruta biosintética en Psychotria viridis y Acacia acuminata, describiendo por primera vez el proceso completo mediante el cual estas plantas producen naturalmente DMT.
Resolver esa ruta metabólica no solo satisface una pregunta básica de la biología vegetal. También permite comprender cómo evolucionaron estos compuestos en distintas especies y abre la posibilidad de reproducir el proceso en organismos diseñados específicamente para investigación.
¿Qué significa descubrir una ruta biosintética?
En términos sencillos, una ruta biosintética es la secuencia de reacciones químicas que una célula utiliza para fabricar una molécula determinada.
Cada uno de esos pasos está controlado por una enzima específica. Si falta una sola de ellas, el proceso queda incompleto y el compuesto final nunca llega a producirse.
Hasta ahora se conocían algunos de esos pasos para el DMT, pero no el recorrido completo. El nuevo estudio identifica todas las enzimas necesarias y demuestra experimentalmente que efectivamente producen la molécula cuando trabajan juntas.
Ese conocimiento permite reconstruir el proceso en otros organismos y estudiar con mayor precisión cómo regular su producción.
Cinco psicodélicos producidos en una sola planta
Una vez identificadas las enzimas responsables del DMT, el equipo fue mucho más allá.
Los investigadores utilizaron Nicotiana benthamiana, una especie ampliamente empleada como plataforma experimental en biotecnología vegetal debido a la facilidad con la que acepta modificaciones genéticas temporales.
En lugar de limitarse a producir DMT, incorporaron genes provenientes de distintos organismos para reconstruir simultáneamente varias rutas metabólicas relacionadas. Como resultado, consiguieron que una única planta experimental sintetizara DMT, psilocina, psilocibina, bufotenina y 5-MeO-DMT
Es importante aclarar que la planta utilizada no produce naturalmente estos compuestos. Se trata de un sistema de laboratorio diseñado para comprobar que diferentes rutas biosintéticas pueden ensamblarse y funcionar dentro de un mismo organismo vegetal.
Una combinación inédita de genes provenientes de distintos organismos
Uno de los aspectos más llamativos del trabajo es la diversidad de organismos cuyos genes fueron utilizados.
Los investigadores combinaron enzimas provenientes de plantas como Psychotria viridis, Acacia acuminata, Arabidopsis thaliana y arroz; del hongo Psilocybe cubensis, productor natural de psilocibina; del sapo Rhinella marina, conocido por producir 5-MeO-DMT; y también recurrieron a herramientas derivadas de bacterias para optimizar el metabolismo de la planta.
En otras palabras, el estudio reúne mecanismos biológicos que en la naturaleza jamás conviven dentro de un mismo organismo.
Esa integración demuestra el enorme potencial de la ingeniería metabólica para construir nuevas rutas de producción aprovechando procesos que evolucionaron de manera independiente durante millones de años.
¿Por qué eligieron Nicotiana benthamiana?
Para quienes no trabajan en biología vegetal, el nombre puede resultar desconocido.
Sin embargo, Nicotiana benthamiana es una de las plantas modelo más utilizadas en investigación genética. Pertenece a la misma familia que el tabaco y posee una enorme ventaja: permite introducir genes de manera rápida y temporal para evaluar si funcionan correctamente.
Gracias a esa característica, miles de laboratorios de todo el mundo la utilizan para estudiar proteínas, producir anticuerpos, fabricar vacunas experimentales o ensayar nuevas rutas metabólicas antes de trasladarlas a otros cultivos.
En este estudio cumplió exactamente ese papel: actuar como una plataforma de prueba para comprobar que las enzimas identificadas podían trabajar coordinadamente.
Inteligencia artificial para rediseñar enzimas
Otro de los aspectos novedosos del trabajo fue la utilización de inteligencia artificial. Los investigadores recurrieron a AlphaFold para modelar la estructura tridimensional de una enzima involucrada en la producción de 5-MeO-DMT. A partir de ese modelo detectaron una región que limitaba su funcionamiento y diseñaron una mutación puntual destinada a mejorar su actividad.
El resultado fue un incremento considerable en la producción del compuesto dentro de la planta.
Este tipo de estrategias muestra cómo la inteligencia artificial comienza a desempeñar un papel cada vez más importante en la ingeniería de proteínas, permitiendo optimizar enzimas antes de realizar experimentos en el laboratorio.
También produjeron moléculas que no existen en la naturaleza
Además de reconstruir rutas biosintéticas naturales, el equipo consiguió generar derivados halogenados de algunos psicodélicos.
Estos compuestos no se encuentran de forma natural en plantas y fueron obtenidos modificando deliberadamente la maquinaria metabólica.
La posibilidad de producir nuevas variantes resulta especialmente interesante porque permite estudiar cómo pequeños cambios químicos alteran las propiedades farmacológicas de estas moléculas. En el futuro, este tipo de plataformas podría facilitar el desarrollo de nuevos candidatos terapéuticos con perfiles farmacológicos diferentes a los compuestos naturales.
Un paso hacia una producción más sustentable
Actualmente, muchos psicodélicos utilizados en investigación provienen de síntesis química o de la extracción a partir de organismos naturales.
Ambos métodos presentan limitaciones. Por un lado, la extracción depende de recursos biológicos que pueden verse afectados por la sobreexplotación, mientras que la síntesis química suele requerir múltiples etapas y procesos de purificación complejos.
Los autores plantean que una plataforma vegetal podría convertirse en una alternativa más sustentable para producir estas moléculas destinadas a investigación científica, reduciendo la presión sobre especies silvestres y facilitando la obtención de derivados poco comunes.
No obstante, aclaran que todavía se trata de una prueba de concepto. Los niveles de producción alcanzados deberán incrementarse considerablemente antes de pensar en aplicaciones industriales o farmacéuticas.
Un estudio que marca un antes y un después
La importancia de este trabajo no reside únicamente en haber conseguido producir cinco psicodélicos en una sola planta.
Su principal aporte consiste en haber documentado por primera vez la biosíntesis completa del DMT en especies vegetales, resolviendo uno de los grandes interrogantes de la química de productos naturales.
Al mismo tiempo, demuestra que distintas rutas metabólicas provenientes de plantas, hongos y animales pueden integrarse exitosamente dentro de una única planta modelo para fabricar compuestos de alto interés biomédico.
En un contexto de creciente investigación sobre el potencial terapéutico de los psicodélicos, este avance proporciona una nueva herramienta para estudiar estas moléculas, comprender mejor su origen biológico y desarrollar futuras estrategias de producción más eficientes y sostenibles.
Aunque todavía queda un largo camino antes de que esta tecnología pueda trasladarse a la producción a gran escala, el estudio constituye un hito para la biología sintética y probablemente se convierta en una referencia obligada para las investigaciones sobre DMT y otros psicodélicos durante los próximos años.