Mejoramiento Vegetal

El fenotipo de un cultivo depende del genotipo, que determina el “potencial” de la especie cultivada, y del ambiente dado por suelo (nutrientes y sustrato), luz, temperatura, humedad, competidores (malezas) y enfermedades (virus, bacterias, hongos, insectos, etc.). Para mejorar el desarrollo de una especie en cultivo se tiene que manejar el ambiente para que la planta exprese toda su potencialidad, pero para mejorar esta potencialidad la única alternativa es manipular la composición genética, en un proceso que se denomina mejoramiento vegetal.

Existen tres tipos de mejoramiento vegetal: el mejoramiento convencional, que se realiza mediante cruzamiento y selección intra e inter específica y es el que el ser humano ha utilizado desde la antigüedad para modificar los distintos productos de la naturaleza; el mejoramiento que se efectúa por mutación inducida y selección, y el mejoramiento mediante la biotecnología moderna, que pretende mejorar la calidad de una planta o alimento a través de la manipulación directa de los genes del código genético. El resultado final, sea por el mecanismo convencional o por biotecnología, es un organismo que nunca antes existió en la naturaleza.

Como ejemplo, producto del mejoramiento por selección natural, el repollo salvaje, que se encuentra en la naturaleza desde mucho antes de Cristo, originó a la col verde y luego al repollo y al colirábano, que todavía se usa en sectores de Alemania y Austria. Después el repollo dio origen a la coliflor y a la brusela, y la coliflor al brócoli, todo a partir de un mismo producto vegetal. De esto se encargó la naturaleza, con cierta manipulación humana en las últimas etapas, seleccionando las cepas más sabrosas y comestibles.

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Un buen ejemplo chileno de cruzamiento inter-específico es la frutilla, la Fragaria chiloensis , que es un fruto grande, pero no muy sabroso comparado con la Fragaria virginiana, que es más pequeño y lábil, pero mucho más sabroso. Ambos frutos se cruzaron mediante manipulación dirigida y se obtuvo la variante que hoy en día se cultiva en todo el mundo.

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Otro ejemplo es el trigo, cuyas variantes originales Einkorn y Spelt, muy antiguas, se cruzaron para obtener el Emmer, un grano más grande, pero poco resistente al ambiente, por lo que se mezcló a su vez con el Goat Grass, mucho más resistente, con lo que se obtuvo el trigo con que hoy se fabrica el pan.(imagen 03)

Ejemplos como la zanahoria, el maíz y la lechuga, entre muchos otros, dan cuenta de que tanto fenotípica como genéticamente han sufrido muchas variaciones para llegar a las formas que conocemos actualmente. En el pasado, a diferencia de lo que hoy ocurre, los agricultores no poseían ningún conocimiento de genética, y eran completamente ajenos a lo que es la variabilidad génica o lo que supone una mutación. Sin embargo estaban seleccionando mutantes mediante el filtro selectivo de alguna característica deseada (tamaño, color, sabor, etc.).

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El mejoramiento por mutagénesis y selección se hace mediante ciclotrones, aceleradores lineales que bombardean a los vegetales produciendo mutaciones genéticas al azar, lo que genera una serie de productos de entre los cuales se selecciona a aquellos que poseen características convenientes para el ser humano. En el Institute of Radiation Breeding, NIAR de Ibaragi, Japón, existe un invernadero gamma para irradiación crónica de plantas subtropicales que ha permitido mejorías en cuanto a resistencia a enfermedades, calidad, rendimiento y adaptabilidad (Imagen 05); y el campo de irradiación gamma Cobalto 60 (Imagen 06) ha permitido desarrollar más de 3.088 nuevas variedades vegetales, que hoy en día cubren 70% del área de cultivo del mundo con trigo, cebada, avena, arroz, soya, poroto verde, papas, cebollas, cerezas, manzanas y vides (Imágenes 07-08). Un ejemplo: la cepa original de crisantemo Taihei se irradió en gamma-cámara, lo que permitió desarrollar una serie de variantes con diferentes características. (Imágene 9).

El mejoramiento mediante biotecnología es mucho más dirigido. Las técnicas convencionales demoraron siglos en llegar al trigo actual, las cruzas inter-específicas permitieron acelerar un poco estos procesos y la irradiación aumentó mucho más su velocidad, pero la gran mayoría de las variantes que se obtienen no son viables, de modo que resulta muy costosa. La biotecnología moderna se basa en la ingeniería genética, como se denomina a aquella parte de la biotecnología que utiliza técnicas de ADN recombinante para identificar, cortar y pegar segmentos de ADN. Esto es posible gracias a la universalidad del código genético, concepto que describe al hecho de que todas las especies tienen un genoma formado por las mismas bases, adenosina, timina, citosina y guanina en distintas secuencias. Todos los sistemas biológicos u organismos de la Tierra utilizan el mismo “sistema operativo” para almacenar, transferir, utilizar y copiar información genética: el ADN contiene los genes o “programas”, que a través de un “mensaje” contenido en el ARN origina una proteína que permite expresar una función, como el olor, el sabor o la característica nutricional que se desea aprovechar. La biotecnología ha asimilado este sistema con un sistema electrónico, donde todas las células (computadores) de un organismo (red computacional) tienen el mismo ADN (disco duro) que contiene genes (programas) que determinan cada una de las funciones de ese organismo. Los genes (programas) se pueden transferir entre organismos mediante sistemas de transferencia (pendrive, CD, disquetes): por ejemplo, el gen humano que determina la síntesis de insulina se puede transferir a una bacteria para que ésta produzca una insulina recombinante que servirá para tratar a seres humanos con deficiencias de esta hormona.

En síntesis, la biología y la tecnología se asimilan y buscan la forma de transferir información según los procedimientos que la ciencia ha ido desarrollando con el tiempo, para aprovechar lo que todos los seres vivos tienen en común por naturaleza. Dentro de cada organismo vivo existe infinidad de programas (genes): los virus tienen entre 10 y 100, las bacterias, entre 2.000 y 8.000, las levaduras 6.000, los vegetales 25.000 y los ratones y seres humanos, 30.000, es decir, a medida que asciende en la escala biológica el organismo es capaz de codificar para muchas funciones diferentes. Es interesante pensar que una sola célula tiene aproximadamente tres metros de ADN y que durante una cena la persona ingiere millones de kilómetros de ADN de otro organismo.

El hecho de que los organismos vivos tengan un código genético común en términos de secuencia, contenido y forma en que se ubica, que son los genes, hace que se pueda transferir parte de este material de una especie a otra para, en teoría, otorgar a la especie receptora las propiedades o condiciones que interesan. Sin embargo, esto no es tan fácil: hay que construir el gen de manera que se exprese adecuadamente en la planta, para lo cual es indispensable que se entregue en cantidad adecuada, en los tejidos adecuados y en el momento adecuado. Para esto, la técnica de la Ingeniería Genética utiliza el conocimiento sobre secuencias regulatorias de la especie, que actúan como promotores, aumentadores, señales de direccionamiento, secuencias de terminación, etc. En suma, no basta con transferir un gen, sino que éste se debe insertar en un contexto adecuado para lograr que se exprese la función deseada.

La biotecnología es mucho más precisa, ya que permite modificar uno o pocos genes a la vez, lo que implica un conocimiento detallado de cómo este genoma se va a expresar en el fenotipo y del lugar en que se modificó el genoma del organismo. La otra gran ventaja es que es mucho más rápida: lo que la evolución tardaría varios miles de años en conseguir se puede lograr en pocos años, y son años no tanto por el proceso en sí, sino por las pruebas y estudios que se deben llevar a cabo para determinar la seguridad del producto.

La biotecnología se parece a las metodologías convencionales en lo siguiente: siempre se produce un organismo nuevo, que no existía antes en la naturaleza; puede tener resultados inesperados, deseables o indeseables, por lo tanto la selección posterior es uno de los elementos fundamentales para lograr los mejores resultados, cuando surge una variante que no era lo que se esperaba, se debe desechar.

Debido a lo expuesto, se debe tener una serie de cuidados con cada organismo nuevo que se produce. Es indispensable hacer una evaluación de riesgos, que incluye verificar que el fenotipo sea el deseado y verificar su inocuidad, tanto alimentaria como ambiental. Esta evaluación se debe efectuar caso a caso; por “para ello se han desarrollado guías de buenas prácticas, reglamentos, leyes y una serie de mecanismos de control, por eso pasan alrededor de cinco años antes de que un producto de estas características esté disponible en el mercado.

Probablemente la mayor discusión en torno a los alimentos transgénicos es sobre si son inocuos. Al respecto es importante mencionar los siguientes hechos:

• La transgenia es sólo una técnica más de mejoramiento vegetal, aunque revolucionaria, más rápida y precisa.
• La inocuidad de los genes disponibles en el mercado, tras 16 años de producción masiva a nivel global, está comprobada.
• Sin embargo, la inocuidad debe ser, y es, evaluada caso a caso.
• Los transgénicos son los alimentos más estudiados antes a su comercialización, por razones económicas y políticas.
• Alrededor de 70% de los alimentos que se consume en los Estados Unidos son de origen transgénico y hasta ahora no ha surgido ningún problema específico con ellos.
• Hay que recordar, como ya se dijo, que la mayor parte de lo que se consume no es el alimento mismo sino sus subproductos, que no contienen genes.
• Durante toda la historia de la humanidad las personas han ingerido carne y con ella, gran cantidad de material genético de otras especies, sin daño aparente