¿Producen malezas e insectos resistentes los cultivos transgénicos?

insectos

Dentro de los mitos y confusiones en torno a los cultivos genéticamente modificados (GM), o transgénicos, se menciona que los cultivos transgénicos tolerantes a herbicidas han causado la aparición de “malezas resistentes” y que los cultivos transgénicos resistentes a  han generado “insectos resistentes”. De hecho, el presente año los medios de prensa enfatizaron ambos puntos cuando la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NAS) publicó una amplia revisión de alrededor de 1000 estudios sobre la seguridad de los cultivos transgénicos [1].

El comunicado que publicó la NAS sobre esta revisión mencionaba que la evidencia mostraba que “en los lugares donde se plantaron cultivos GM resistentes a insectos pero no se siguieron las estrategias de manejo de resistencia, se produjeron niveles perjudiciales de resistencia en algunos insectos plaga” y que “en varios lugares algunas malezas desarrollaron resistencia al glifosato, el herbicida para el que la mayoría de los cultivos GM fueron diseñados para tolerar”. Ambos puntos redactados en forma muy simple bastaron para que muchos periodistas de manera errónea publicaran noticias o infografías afirmando que las malezas e insectos resistentes son un fenómeno exclusivo de los cultivos transgénicos, algo totalmente alejado de la realidad.

Super-insectos

Los cultivos transgénicos resistentes a insectos han sido modificados genéticamente para expresar una (o algunas) de las más de 200 tipos de proteína Bt, la cual es producida en la naturaleza por Bacillus thuringiensis, una bacteria natural del suelo. Cuando esta es ingerida por la larva del insecto plaga, la proteína Bt se activa en condiciones específicas de pH alcalino de su intestino y lo perfora. Finalmente el insecto queda incapacitado para alimentarse y muere dentro de unos pocos días [2].

Esta proteína que se ha aplicado en spray por más de medio siglo en agricultura convencional [3][4], le otorga una resistencia innata a la planta y permite reducir el uso de pesticidas para controlar insectos plaga que generan pérdidas considerables en la cosecha [5][6]. Sin embargo, la resistencia tanto a la proteína Bt de cultivos transgénicos como a insecticidas usados en cultivos convencionales, es un fenómeno natural y esperable. De hecho, ni siquiera es algo nuevo o reciente, ya que en 1914 se detectó el primer insecto resistente a un insecticida [7] – y recordemos que los cultivos transgénicos recién se comercializan desde 1996.

Esto se debe a que las poblaciones de insectos poseen un nivel de diversidad natural que les permite a algunos individuos sobrevivir a la presión selectiva ejercida por la acción de proteínas Bt (o insecticidas en cultivos convencionales) y reproducirse, originando descendencia también resistente. Al aumentar los individuos resistentes se traduce en que una población de insectos antes controlada por la proteína Bt (o el insecticida) ahora ya no es controlada con la misma efectividad inicial.

Con el objetivo de evitar o retrasar el problema de la resistencia se han diseñado planes de Manejo de Resistencia de Insectos (MRI), que comprende enfoques y herramientas que manejan la susceptibilidad de las poblaciones de insectos para retrasar el aumento de la frecuencia de individuos resistentes, retrasando así la pérdida de control y efectividad. Los programas de MRI son necesarios para extender la vida útil de los cultivos GM resistentes a insectos, que por su bajo impacto ambiental no afectan (y de hecho favorecen) las poblaciones de insectos benéficos y facilitan un mejor manejo de insecticidas químicos.

Los planes de MRI, recomendados en el mencionado reporte de la Academia de Ciencias de Estados Unidos, combinan la rotación de cultivos, control de malezas y tratamiento del rastrojo (a fin de evitar una población inicial de insectos elevada), monitoreo periódico de plagas, programas educativos para los agricultores, estrategias de mitigación y la siembra de “refugios”.

Un refugio es una porción del campo sembrada con el cultivo convencional (no Bt), sirviendo como una reserva de insectos susceptibles, a fin de que se apareen con posibles insectos resistentes que puedan aparecer. Esto sirve para disminuir la probabilidad de que insectos resistentes al cultivo Bt solo se apareen entre sí y generen una descendencia resistente, manteniendo baja la frecuencia de los organismos resistentes en el campo.

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Representación esquemática de las poblaciones de insectos alimentándose sobre el refugio y sobre el cultivo Bt. En el refugio, tanto los insectos susceptibles (ss y sr, verdes) como los resistentes (rr, amarillos) sobreviven. En cambio, sobre la tecnología Bt sólo los resistentes sobreviven (rr, amarillos). Esquema adaptado de http://www.programamri.com/

Los nuevos cultivos resistentes a plagas están integrando más de un tipo de proteína Bt, por lo cual si un insecto desarrolla resistencia a una, aún es susceptible a la otra proteína Bt. Además, en 2016 científicos de Harvard desarrollaron la tecnología de “evolución continua asistida por fago” (PACE), que ofrece la capacidad de generar muchas nuevas toxinas Bt (en cortos periodos de tiempo) que se dirigen a diferentes proteínas de insecto. El trabajo también sugiere que puede ser posible desarrollar toxinas Bt que se dirijan a múltiples proteínas intestinales a la vez, para lo cual es mucho más difícil desarrollar resistencia por parte de los insectos [8].

Super-malezas

Las malezas son plantas indeseables que compiten con los cultivos agrícolas por recursos como tierra, agua y luz, generando grandes pérdidas de rendimiento en estos últimos. Para ello pueden ser extraídas a mano, pero al ser una actividad que implica mucho tiempo y horas/hombre, la agricultura moderna utiliza herbicidas, que consisten en fitosanitarios que bloquean algún mecanismo bioquímico vital de la maleza, causando su muerte.

Entendiendo el concepto de presión selectiva, este también actúa sobre la diversidad de poblaciones de malezas, por lo cual es esperable que aparezca alguna resistente al mecanismo de acción de uno o incluso más de un herbicida. E

El fenómeno natural de resistencia en malezas se ha observado desde hace medio siglo, cuando en 1957 se encontró que una Commelina diffusa creciendo en un campo de caña de azúcar en Hawaii era resistente a un herbicida de auxinas sintéticas. Un biotipo de tal maleza fue capaz de soportar cinco veces la dosis del tratamiento normal. Ese mismo año, plantas de zanahoria silvestre que crecían en bordes de caminos en Ontario, Canadá, resultaron ser resistentes a algunos de los mismos herbicidas de auxinas sintéticas [9].

Desde entonces, 251 especies de malezas han desarrollado resistencia a 161 diferentes tipos de herbicidas que abarcan 23 de los 26 mecanismos de acción de herbicidas conocidos. Estas se encuentran en 90 cultivos a los largo de 66 países, por lo que la resistencia a herbicidas es un problema verdaderamente global [10] – que afecta tanto a cultivos transgénicos como convencionales.

Muchos medios se enfatizan un alza de malezas resistentes al glifosato en los cultivos transgénicos que han sido diseñados para tolerar tal herbicida. Este genera presión de selección como cualquier otro herbicida, aunque en mayor escala, ya que por su éxito se usa en casi toda la superficie de cultivos principales como soja, maíz, algodón y remolacha azucarera genéticamente modificada para tolerarlo. Además se utiliza en barbecho químicos en muchos cultivos convencionales alrededor del mundo.

Sin embargo, esta atención de los medios omite que alrededor de la mitad de los 36 tipos de malezas identificados con resistencia al glifosato se han hallado en cultivos convencionales [11].

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Se puede observar que los herbicidas inhibidores de ALS son los que por lejos han generado malezas resistentes en alrededor 160 especies, le siguen la atrazina con cerca de 80 especies y los inhibidores de Acetyl CoA Carboxylasa (ACCase) con menos de 50. El glifosato presenta resistencia en 36 tipos de malezas. Fuente: WeedScience.org

Tampoco se menciona, por ejemplo, que existen cuatro veces más especies de malezas resistentes a los herbicidas inhibidores de ALS y tres veces más malezas resistentes a los herbicidas inhibidores de PS II en relación al glifosato [12][13] – y no existen cultivos transgénicos diseñados para tolerancia a estos dos últimos grupos de herbicidas. Y si se observa por tipo de cultivos agrícolas, el que presenta mayor número de malezas resistentes a herbicidas es el trigo, y no existe trigo transgénico a nivel comercial [10].

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Se puede observar que el cultivo líder en malezas resistentes es el trigo. Fuente: WeedScience.org

La investigación muestra que las malezas resistentes pueden aparecer siempre que se utiliza un único enfoque para el manejo de malezas en repetidas ocasiones, excluyendo otros controles químicos (como herbicidas con otros métodos de acción) y culturales (como la rotación de cultivos) [14]. En el caso de los cultivos transgénicos, se están desarrollando nuevas versiones con tolerancia no solo a glifosato, sino también combinado con tolerancia a glufosinato, dicamba o 2,4D con el objetivo de facilitar la rotación de herbicidas.

Para controlar la resistencia se recomienda un enfoque diverso e integrado para el manejo de malezas como primera línea de defensa. Muchos agricultores han tenido éxito en la lucha contra la resistencia en malezas mediante la adopción de un rango más amplio de controles.

Referencias:

1.- National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016. Genetically Engineered Crops: Experiences and Prospects. Washington, DC: The National Academies Press. doi: 10.17226/23395.

2.-ISAAA, 2014. Pocket K No. 6: Bt Insect Resistant Technology. Disponible en: http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/6/default.asp

3.- Wei, Jun-Zhi; Hale, Kristina; Carta, Lynn; Platzer, Edward; Wong, Cynthie; Fang, Su-Chiung; Aroian, Raffi V. (2003). “Bacillus thuringiensis crystal proteins that target nematodes”.  Proceedings of the National Academy of Sciences, 100 (5): 2760–5. doi:10.1073/pnas.0538072100.

4.- Lemaux, Peggy G. (2008). “Genetically Engineered Plants and Foods: A Scientist’s Analysis of the Issues (Part I)”. Annual Review of Plant Biology, 59: 771–812.doi:10.1146/annurev.arplant.58.032806.103840

5.- Graham Brookes & Peter Barfoot (2015) Global income and production impacts of using GM crop technology 1996–2013, GM Crops & Food, 6:1, 13-46, DOI: 10.1080/21645698.2015.1022310

6.- Klümper W, Qaim M (2014) A Meta-Analysis of the Impacts of Genetically Modified Crops. PLoS ONE, 9(11): e111629. doi:10.1371/journal.pone.0111629

7.- “Can Insects Become Resistant to Sprays?” by A L. Melander, Journal of Economic Entomology, April, 1914. Disponible en: https://entomologytoday.org/2014/04/08/the-first-journal-article-on-insecticide-resistance-was-published-100-years-ago-this-month/

8.- Badran A. H. et al. 2016. Continuous evolution of Bacillus thuringiensis toxins overcomes insect resistance. Nature, 533, 58–63

9.- “WSSA Scientists Say Herbicide Resistance Predates Genetically Engineered Crops by 40 Years” – Weed Science Society of America, 2016. Disponible en: http://wssa.net/2016/07/scientists-say-herbicide-resistance-predates-genetically-engineered-crops-by-40-years/

10.- Heap, I.  The International Survey of Herbicide Resistant Weeds. 2016 .  Disponible en:  www.weedscience.org

11.- “Weeds Resistant to EPSP synthase inhibitors (G/9) by species and country” – WeedScience.org, 2016. Disponible en: http://www.weedscience.org/summary/MOA.aspx?MOAID=12

12.- “Mutations in Herbicide-Resistant weeds to ALS Inhibitors” – WeedScience.org, 2016. Disponible en: http://www.weedscience.org/Mutations/MutationDisplayAll.aspx

13.- “Weeds Resistant to ACCase inhibitors (A/1) by species and country” – WeedScience.org, 2016. Disponible en: http://www.weedscience.org/summary/MOA.aspx?MOAID=2

14.- Hugh J. Beckie and Xavier Reboud. (2009). Selecting for Weed Resistance: Herbicide Rotation and Mixture. Weed Technology, 23 (3): 363-370.