La filogenia en las plantas medicinales

 

Durante la historia evolutiva, las plantas han creado gran número de defensas químicas o metabolitos secundarios especializados para una función biológica endógena, además muchos fármacos han sido derivados de plantas que se utilizaron por primera vez en el conocimiento tradicional, tanto así que la OMS  el 25% de los medicamentos existentes son de origen vegetal, se estima que el número de especies de plantas medicinales en el mundo oscilan entre 10000 y 53000, aunque solo un pequeño número de especies se han proyectado para la actividad biológica; es por esto que la filogenia puede relacionarse de manera directa con algunas rutas biosisnteticas que pueden ofrecer un enfoque para seleccionar más eficientemente plantas para el desarrollo de la medicina. En este escrito se pretende determinar como la filogenia puede ser aplicada a la medicina y ofrecer una solución al desarrollo de nuevos medicamentos a partir de conocimientos de culturas y etnias que a lo largo del mundo han usado tradicionalmente plantas medicinales.

Actualmente hay una discusión acerca de la medicina tradicional y si esta puede guiar el descubrimiento de fármacos, ya que existe un punto de vista el cual sostiene que las plantas medicinales tradicionales no son necesariamente eficaces y además que no existen métodos efectivos para distinguir aquellas especies probablemente más eficaces; es por esto que Saslis-Lagoudakis, etal realizaron un estudio donde se reconstruye un árbol filogenético molecular que representa 20.000 especies, (donde se recalcan 1500 con usos tradicionales) encontradas en tres puntos calientes de flora de Nepal, Nueva Zelanda y el Cabo en Sudáfrica, se seleccionó El marcador de ADN de plástidos rbcL, debido a que tiene la capacidad de resolver relaciones filogenéticas en estudios a gran escala, su disponibilidad y su amplificación con éxito en linajes de plantas, además se utilizó el software PHYLOCOM para calcular distancias filogenéticas entre floras y subconjuntos utilizados en las diferentes áreas medicinales.

Como resultados se demostraron patrones filogenéticos alrededor de las tres floras, ya que se determinó que las plantas que se relacionan filogenéticamente de cada una de estas regiones son utilizadas para tratar condiciones médicas de las mismas áreas terapéuticas y se concluye que las comparaciones transculturales filogenéticos pueden centrar los esfuerzos de detección en subconjuntos de plantas que pueden ser más ricas en compuestos bioactivos y que pueden revitalizar el conocimiento tradicional en el hallazgo de nuevos medicamentos.

Como segundo caso encontramos un estudio llevado a cabo sobre Pterocarpus, genero con 35 especies, perteneciente a la familia Leguminosae (faboide), ubicados principalmente en África tropical, seguido por el neotrópico y por último el área indomalaya, cuyos usos son de madera y medicinales en 13 categorías de uso, además presenta tres especies amenazadas en la lista roja de la UICN (Saslis-Lagoudakis, etal, 2011), en este estudio se utilizan elementos de la ecología de la comunidad filogenética de las propiedades medicinales de las plantas para identificar los nodos de filogenias con alto potencial de bioscreening, para lo cual se ha realizado una revisión etnomedicinal de una amplia revisión literaria y una hipótesis filogenética multi-locus para este género (Pterocarpus), se utilizan rbcL y matK que han demostrado gran eficiencia de amplificación a través de las angiospermas y la familia de las leguminosa  y también se utilizó ndhF-RPL32 espaciadora intergénica, un marcador de plástidos y por ultimo nrITS2 y la trnL-F; y fue analizado bajo el software PHYLOCOM.

Se demuestra que las especies para tratar ciertas enfermedades, como la malaria están significativamente agrupadas con relación a su filogenia, este estudio arrojo técnicas para la aplicación de filogenias de bioscreenig, pero más importante arroja luz sobre los patrones etnobotánicas interculturales, donde se demuestra que los usos etnobotánicos en diferentes áreas del mundo donde las plantas relacionadas están disponibles pueden ser similares.

Como tercer caso, encontramos el estudio realizado por Rønsted, etal, 2012, el cual busca determinar si la filogenia puede predecir la diversidad química y el potencial medicinal de las plantas, basándose en el caso de la familia Amaryllidaceae subfamilia Amaryllidoideae, que tiene 59 géneros y 850 especies, con centros de diversidad en américa del sur, áfrica del sur y en el mediterraneo, se han encontrado un amplio uso tradicional y tiene una subfamilia de alcaloide única, se han descrito más de 500 alcaloides de varias especies y se subdividen en 18, como Crinine, La galantamina, Licorina, Galanthindoleque, Homolycorine, Montanine y Tazettine. Estos alcaloides  trabajan en el sistema nervioso central, se han llevado a cabo ensayos sobre el Alzheimer, ansiedad y depresión.

El estudio concluye una correlación significativa entre la diversidad filogenética y química con la actividad biológica de la subfamilia de plantas medicinales. Se determinó que no todas los géneros son monofileticos (que todos los organismos han evolucionado de una población ancestral común). Además se determinó que la filogenética es una buena herramienta para interpretar la evolución química y las rutas biosinteticas y hacer descubrimientos de taxones y candidatos relacionados con el uso tradicional.    

Como cuarto estudio de caso encontramos el realizado por (Grace, etal, 2015), en el cual se analiza la historia evolutiva de la hoja medicinal de los aloes, donde se resalta la popularidad del Aloe vera entre más de 500 especies, debido al análisis filogenetico se determina el origen de A. vera en la península arabica y el genero  Aloe, originario del sur de africa hace 16 millones de años, pasando por fuertes procesos de especiación para llegar a la diversidad de hoy en dia. Como conclusión se obtiene que bajo la investigación filogenética de los aloes y su dominio del mercado, han sido su su distribución con relación a importantes rutas comerciales históricas en el mundo, su introducción temprana al comercio y su cultivo. Además su tejido foliar suculentoesofilo, fue una característica adaptativa que contribuyo al éxito adaptativo de la especie.

Como último estudio de caso tenemos un estudio llevado a cabo en el género Dendrobium (Asahina, etal , 2010) el cual es utilizado como hierba medicinal, se trata de determinar la identificación de 5 especies de este género por métodos botánicos modernos, ya que por métodos botánicos tradicionales obstaculizan una utilización moderna. Para la determinación  se realizó un análisis filogenético con las secuencias de los genes de plastidos matK y rbcL como códigos de barras en la identificación del ADN para la identificación de los generos Dendrobium fibratum, D. moniliforme, D. nobile, D. pulchellum y D. tosaense.se obtuvo una buena diferenciación entre las especies mediante los arboles filogenéticos construidos a travez de matK, mientras que con rbc, ofreció menos especies discriminadas, probablemente por una pequeña variación. Además se concluye que la identificación de la fuente de la planta y la uniformidad de sus componentes químicos son críticos para el control de las hierbas medicinales, y por último que los métodos utilizados pueden ser herramientas prometedoras para los orígenes botánicos de los fármacos aun en bruto.

En conclusión, primero se evidencia  como la filogenia es la herramienta ideal para los estudios en plantas medicinales, para el hallazgo de nuevos fármacos a partir de la interrelación de los conocimientos tradicionales de varias culturas en el mundo con los estudios filogenéticos, porque  pueden ayudar a encontrar plantas medicinales con componentes bioactivos útiles para la medicina, en segundo lugar que la filogenética sirve para determinar el origen de alcaloides y este tipo de compuestos químicos y en tercer lugar la importancia de la filogenia para la identificación de especies. Es entonces en la filogenia, como aplicación de la biología molecular en las plantas medicinales, la alternativa que ofrece mejorar la salud de la población mundial, con la base natural, y el conocimiento tradicional de las etnias de nuestro planeta.

Bibliografía

Asahina, H., Shinozaki, J., Masuda, K., Morimitsu, Y., & Satake, M. (2010). Identification of medicinal Dendrobium species by phylogenetic analyses using matK and rbcL sequences. Journal of Natural Medicines.

Grace, M.; Buerki, S.; Symonds, M.; Forest, F.; Van Wyk, A.; Smith, G.; Klopper, R.; Bjorå, C; Neale., S; Demissew., S; Simmonds., M; Rønsted, N.(2015). Evolutionary history and leaf succulence as explanations for medicinal use in aloes and the global popularity of Aloe vera. BMC Evolutionary Biology.

Rønsted, N., Symonds, M., Birkholm, T., Christensen, B., Meerow, A., Molander,M. Mølgaard,M.; Petersen, G.; Rasmussen, N.; Van Staden, J.; Stafford, G.; Jäger, A.; Show, L. (2012). Can phylogeny predict chemical diversity and potential medicinal activity of plants? A case study of amaryllidaceae. BMC Evolutionary Biology.

Saslis-Lagoudakis, H., Klitgaard, B., Forest, F., Francis, L., Savolainen, L., Williamson, E., & Hawkins, J. (2011). The Use of Phylogeny to Interpret Cross-Cultural Patterns in Plant Use and Guide Medicinal Plant Discovery: An Example from Pterocarpus (Leguminosae). PLOS ONE.

Saslis-Lagoudakis, H., Savolainen, V., Williamson, E., Forest, F., Wagstaff, S., Baral, S.; Watson, M.; Pendry, C.; Hawkins, J. (2012). Phylogenies reveal predictive power of traditional medicine in bioprospecting. PNAS, 15835–15840.