Bactris gasipaes es la única palma domesticada por sus frutos en el Neotrópico en donde se reconoce una variedad domesticada o chonta (var. gasipaes) y una variedad silvestre o chontilla (var. chichagui). A pesar que el “palmito de chonta” es un producto ampliamente cultivado y de exportación del país, el “fruto de la chonta” es totalmente marginado e infrautilizado a pesar de su potencial alimenticio. Por otra parte, Phytelephas aequatorialis es una palmera endémica de Ecuador de interés económico debido a que el uso del endospermo de sus semillas ha impulsado, desde el siglo XIX, la industria de botones semi-elaborados y artesanías en el país. A pesar de importancia para el biocomercio, la especie se encuentra amenazada debido a la destrucción de las poblaciones naturales en el litoral. La presente investigación tiene dos componentes en los que se aplican metodologías genómicas de última generación para el secuenciamiento y análisis de datos, lo cual permite explorar la base genómica de la domesticación de B. gasipaes, a través de estudios de secuenciamiento del exoma y detección de SNP´s (single nucleotide polymorphismes) entre los componentes domesticados y silvestres; evalpua la diversidad fenotípica de las poblaciones domesticadas de B. gasipaes; identifica y valoriza marcadores SSR’s (simple sequences repeats) de P. aequatorialis a través del secuenciamiento del genoma; y ejecuta un estudio de paternidad en P. aequatorialis. Este estudio reúne a un equipo interinstitucional (PUCE, IRD-Laboratorio Mixto Internacional Bio_Inca) de investigadores con quienes se ha implementado capacidades institucionales en bioinformática y en el dominio de estas metodologías, abriendo nuevas y ambiciosas perspectivas de exploración científica.

Los ecosistemas acuáticos de alta montaña son fuentes naturales de agua para consumo y responsables de la morfología de los paisajes. Además, evidencian claramente los efectos del calentamiento global por el derretimiento de glaciares y el incremento de su influencia en los ríos aledaños, cuyos efectos se estudian mediante el análisis de las alteraciones que sufren las comunidades biológicas presentes, entre las que se encuentran macroinvertebrados, microalgas y cianobacterias. Este estudio responde a una iniciativa sinérgica entre la Empresa Metropolitana de Agua y Saneamiento (EMAPS), el Fondo para la Protección del Agua (FONAG) y la PUCE, enmarcada en un convenio de cooperación entre las tres instituciones para contribuir a la conservación y manejo responsable de los recursos naturales de alta montaña a través de la investigación, la docencia y la acción social, con lo que se pretende crear líneas de base para el conocimiento científico del estado trófico actual de los embalses Salve Faccha, la Mica, Mogotes y Sucus que la EMAPS operan para garantizar agua de alta calidad a la Quito. Con base en la identificación y caracterización de microalgas y cianobacterias de los embalses prioritarios, se posibilita un seguimiento sistemático a mediano y largo plazo de la microbiota autótrofa que permita establecer tendencias en la evolución de ecosistemas acuáticos Iénticos en el contexto de cambio climático, que aprovechen el potencial bioindicador de estos microorganismos y sus respuestas tróficas tanto en el plancton como en el perifiton.

Esta investigación pretende cubrir una importante brecha de conocimiento acerca de la gestión integral y eficiente de un recurso estratégico, escaso y de indudable valor para el presente y futuro del Ecuador como es el agua. El contar de manera oportuna con una cantidad suficiente de información, mediante la implementación de indicadores no tradicionales o de nueva generación, permitirá a los gestores públicos responsables del recurso ejecutar con mayor facilidad y eficacia políticas públicas sectoriales encaminadas a mejorar la calidad de vida e incrementar el bienestar de la población. En el caso ecuatoriano la información relacionada con el recurso agua se encuentra dispersa, desactualizada y fragmentada, así como con problemas de acceso, funcionalidad y mantenimiento de los sitios en línea. Por lo general la información existente está concentrada principalmente en el sector de agua potable y saneamiento, en tanto uso del agua para consumo humano. En tal sentido, este estudio analiza los sistemas de indicadores propuestos para la gestión integral de agua existentes en el país y en el exterior; y, sobre todo, plantea la incorporación de una nueva generación de indicadores -diferentes a los tradicionales-, que puedan ser generados con el uso de técnicas como el Big Data, obteniendo información de forma remota, continua y automática, traduciéndola a indicadores relevantes a la política pública y de costo-eficientes sin necesidad de encuestas y muestreos in situ.

La ciudad de Quito ha comenzado a presentar los problemas que agobian a las megaciudades, tales como la calidad del aire. Es recurrente que parámetros como el ozono (O3) y las partículas menores a 2.5 micrómetros (PM2.5) sobrepasen los límites permisibles establecidos, especialmente en zonas de alto tráfico vehicular donde existen niveles de contaminación mucho mayores a los registrados por los sistemas de monitoreo automático de calidad del aire. Tomando en cuenta esto, se plantea la inquietud de conocer el estado de la contaminación del aire a filo de calle y la estimación de sus impactos en la salud en zonas de alto tráfico vehicular. Para dicho trabajo se propone el monitoreo de la calidad de aire con medidores automáticos, especialmente a personas que viven a menos de 100 m de las zonas de alto tráfico, utilizando herramientas validadas por organismos internacionales. Este estudio permite tener información actualizada para la toma de decisiones por parte de las entidades gubernamentales, con respecto a la elaboración de normativas y a la implementación de sistemas de mitigación de altas concentraciones de contaminantes atmosféricos en las vías de alto tráfico. Plantea recomendaciones urbano-arquitectónicas para el mejoramiento de la calidad de vida de la población de estos sitios y paisajístico de las zonas.

Los contaminantes emergentes son compuestos de distinto origen y naturaleza química como productos farmacéuticos, pesticidas, drogas ilícitas, compuestos de aseo personal y otros. Una de las características de este grupo de contaminantes es que no necesitan estar constantemente en el ambiente para causar efectos negativos. Pueden entrar por diferentes vías como aguas residuales domésticas o industriales, residuos de plantas de tratamiento, efluentes hospitalarios, entre otras. Los productos farmacéuticos son compuestos químicos usados en grandes cantidades y una amplia variedad; luego de su administración, son absorbidos y metabolizados por el organismo para luego ser excretados alcanzando sistemas acuáticos. A pesar de ello, no se ha prestado especial atención a su comportamiento al ingresar en aguas superficiales, su impacto en el ambiente o posible incidencia en la salud. Este estudio pretende responder y aportar con información en relación a la presencia de principios activos de productos farmacéuticos en el agua de consumo de Quito, Ibarra, Esmeraldas y Guayaquil, debido a la incorrecta disposición de los mismos al medio ambiente; buscar la relación entre los compuestos farmacéuticos y el medio ambiente; y, mediante la participación activa, proponer la generación de nuevas normativas para el control de la correcta disposición de productos farmacéuticos y el control de estos compuestos químicos en el agua potable a nivel nacional.

La ineficiencia de antibióticos potentes contra superbacterias hace urgente el desarrollo de otros agentes de control, como los péptidos antimicrobianos y antimicóticos, que son pequeñas moléculas catiónicas y anfipáticas que pueden ser aislados de células procariotas y eucariotas en plantas, bacterias, hongos y animales. En este estudio se realizan estudios in vitro de péptidos extraídos de la piel de la rana Agalynchnis spurrelli que presenten actividad antimicrobiana para definir la secuencia aminoacídica de los péptidos mediante clonaje molecular y establecer su síntesis química; lo que se prueba sobre cepas bacterianas ATCC de Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Candida albicans. Además, se modela computacionalmente la interacción de estos péptidos con los microorganismos de interés, a través de métodos mecanocuánticos descritos dentro del formalismo de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) y métodos de acoplamiento molecular (Docking), con el fin de establecer un mecanismo de acción de estos péptidos y analizar las futuras aplicaciones que pueden tener como alternativa para el control de microorganismos en medicina y agricultura. Los resultados obtenidos permiten marcar una línea base para el desarrollo de futuras investigaciones relacionadas con el control antimicrobiano; así como también para otros investigadores y la industria farmacéutica y agroquímica nacional, que pueden utilizar estos resultados en aplicaciones médicas o agrícolas, cumpliendo así con la política nacional de mejorar la calidad de vida de la población, garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad ambiental, territorial y global.

Entre los problemas más apremiantes de salud pública consta el incontenible incremento de la resistencia bacteriana y del cáncer. Esto ha motivado a emprender una incesante búsqueda de péptidos antimicrobianos que permitan controlar el crecimiento de microorganismos patógenos y de células tumorales. Hasta el momento se ha probado “in vitro” la acción antibacteriana, antifúngica y anticancerígena de las secreciones cutáneas de varias especies de anuros, entre ellas Agalychnis spurrelli, capaces de inhibir la proliferación no solo de cepas bacterianas ATCC, sino de bacterias multirresistentes a antibióticos convencionales y de levaduras del género Candida. A esto se suma el hecho de que esta secreción, tiene la capacidad de controlar “in vitro” células malignas procedentes de pacientes con Leucemia Linfocítica Aguda y Leucemia Mielocítica Aguda, sin ocasionar daño a las células sanas. Estos alentadores resultados se continúan investigando para dilucidar la estructura primaria de péptidos antimicrobianos mediante clonaje molecular. Esta técnica resulta altamente eficiente, pues abarata costos, suple la falta de equipos costosos como el HPLC acoplado a masas, y permite secuenciar simultáneamente varios péptidos a partir de la muestra inicial. Una vez secuenciados los péptidos, se recurre a la síntesis química de los mismos para determinar su eficacia y su citotoxicidad, mediante pruebas antimicrobianas contra microorganismos modelo y pruebas hemolíticas respectivamente. El encontrar péptidos con actividad antibacteriana y antifúngica constituye sin duda alguna, un avance científico sustancial, que a futuro permitirá suplir la falta de medicamentos eficaces en el control de microorganismos multirresistentes que atentan contra la salud humana.

Las pandemias de diversa índole en sus múltiples variantes locales han despertado un amplio interés científico. La problemática se origina por el uso indiscriminado de antibióticos y pesticidas, que ha producido resistencia a muchos patógenos. Con el desarrollo de la nanotecnología, se crean formas diferentes de control con nuevos materiales para tratar a estos organismos resistentes. Esto se debe a las propiedades únicas de los materiales a escala nanométrica que pueden ensamblarse en estructuras complejas para usarse en un sinnúmero de aplicaciones. Las nanopartículas de plata (AgNPs) han recibido atención en la comunidad científica, aunque el uso de la plata como un agente antiséptico y antimicrobiano es conocido ancestralmente. Sus propiedades biocidas se aprovechan debido a la baja toxicidad que presenta en células animales, y alta en bacterias y hongos; además, pueden ser preparadas en un proceso de síntesis verde con extractos de plantas. Este estudio busca sintetizar nanopartículas de plata con extractos vegetales arbustivos de uña de gato (Mimosa albida) y hierbateros de mosquero (Croton elegans), plantas endémicas de la provincia de Imbabura-Ecuador, que se cultivan sin biocidas y de los extractos obtenidos, se realiza un análisis químico exhaustivo para el aislamiento y purificación de los principios activos responsables del proceso de reducción. Se realiza también un modelamiento computacional para evaluar el mecanismo de funcionalización de los principios activos de las plantas y determinar las posibles interacciones de tipo bioquímico con las nanopartículas, lo que permite concluir si la preparación puede ser usada en el campo farmacéutico.

Los herbicidas son productos fitosanitarios empleados para eliminar plantas indeseadas, actúan interfiriendo su crecimiento y reproducción. La residualidad o persistencia de un herbicida se define como el periodo de tiempo durante el cual permanece en forma activa en el suelo. Por procesos de lixiviación, escorrentía, drenaje e inclusive complejación, estos compuestos llegan a los causes de agua en donde se los encuentra en concentraciones considerables, formando parte de los compuestos persistentes de actual preocupación mundial. Este estudio busca alternativas de tratamiento de aguas contaminadas con el herbicida de mayor uso en el Ecuador, mediante una metodología de electro oxidación avanzada que emplea electrodos de diamante dopados con boro, siguiendo una verificación de dicha degradación por medio de metodologías de análisis químico, con el fin de optimizar el método propuesto y posteriormente aplicarlo a nivel de suelos contaminados con herbicidas.