Plantas genéticamente modificadas o transgénicas
Definición
Toda nueva variedad de cultivo ha sufrido alguna modificación genética usando los métodos de mejoramiento convencional: cruzamiento, mutagénesis y radiación. Sin embargo, el término planta genéticamente modificada (GM) se refiere a aquella que contiene uno o varios genes provenientes de otras especies u otros organismos (bacterias, virus, etc) que han sido introducidos en su genoma por ingeniería genética.
En síntesis, las plantas transgénicas son aquellas a las que se le ha agregado uno o más genes por técnicas de ingeniería genética, con el objetivo de incorporar nuevas características y así obtener algún beneficio (por ejemplo: resistir a insectos, tolerar bajos niveles de agua, producir más proteínas o vitaminas, etc.).
El desarrollo de plantas GM es posible como resultado de los avances científicos logrados en los últimos 50 años, especialmente desde el descubrimiento de la molécula del ADN como material de herencia.
Obtención
El proceso de producción de una planta GM consta de tres etapas fundamentales: identificación, transformación, y selección.
Identificación y aislamiento del gen de interés
Se identifica el gen de interés que dará lugar a una proteína capaz de aportar una característica o propiedad benéfica a la planta. Una vez se ha identificado y aislado este gen, y se han evaluado las funciones de la proteína que va a generar, éste se introduce en un vector adecuado para la transformación de la planta. Los genes utilizados para la transformación de una especie vegetal pueden provenir tanto de una planta, como de cualquier otro organismo.
Transformación
Es el proceso por el cual se lleva a cabo la inserción del gen de interés, también llamado transgén, en el genoma de la célula de la planta a transformar.
Para introducir el nuevo gen en el genoma de una célula vegetal se utilizan fundamentalmente dos métodos. El más común utiliza una bacteria del suelo, Agrobacterium tumefaciens, que en condiciones naturales es capaz de transferir material genético al interior de las células vegetales.
El método alternativo consiste en la introducción directa de los genes en el núcleo de la célula vegetal, para ello una de las técnicas más utilizadas es la de disparar a las células con microproyectiles de oro recubiertos con ADN que penetran en la célula e integran el nuevo material genético en su genoma.
Selección
Consiste en la detección de aquellas células que han sido exitosamente transformadas o que integraron el nuevo material genético en su genoma.
Una vez que el material vegetal ha sido transformado, es necesario seleccionar las células que han sido modificadas mediante su cultivo en medios que favorecen su desarrollo, esto se consigue introduciendo junto con el transgén un gen adicional que confiera una característica que permita su posterior selección. Estos genes responsables de caracteres selectivos estarán presentes posteriormente en todas las células de la planta transgénica regenerada o pueden ser eliminados por diversos procedimientos.
Una vez realizada la selección se procede con la regeneración y desarrollo de las células para obtener una planta completa. Este proceso se realiza en el laboratorio, utilizando medios de cultivo que favorecen la regeneración de nuevas plantas.
Características modificadas
Desde 1987, los científicos han desarrollado y evaluado en el campo, plantas GM que pueden tolerar herbicidas, resistir el ataque de insectos o virus y producir frutos con mejores características nutricionales o flores de otros colores, entre otras.
Como ejemplo de ello existen plantas de maíz que producen una proteína insecticida con resistencia al gusano barrenador del maíz y tomates que pueden mantenerse maduros por más tiempo en el estante antes de ser transportados.
Hasta el momento la transformación genética se ha utilizado para mejorar la resistencia a plagas, la tolerancia a herbicidas y el valor nutricional del alimento.
A continuación explicamos en qué consisten algunas aplicaciones:
Resistencia a insectos
El gen que actualmente se utiliza para lograr la resistencia a insectos, proviene de una bacteria del suelo llamada Bacillus thuringiensis. Un gen de esta bacteria sintetiza una proteína denominada Cry, de la cual los científicos han logrado identificar aproximadamente 20 tipos diferentes.
Como resultado de la modificación genética, el intestino del insecto objetivo que consume las hojas o partes de la planta GM es destruido causando su muerte. Este efecto es específico, pues sólo afecta a ciertas familias de insectos. En el hombre no causa daño pues en su intestino no existen los receptores para esta proteína y Cry sólo actúa en medios alcalinos, como el del intestino del insecto, y no en ácidos, como el del hombre.
Ejemplo de cultivos genéticamente modificados para la resistencia a insectos: Maíz, algodón, tomate, papa.
Maduración retardada
La maduración de las frutas es un proceso fisiológico y molecularmente complejo que produce el ablandamiento de las paredes celulares y que afecta el color, sabor y aroma de los productos.
Este proceso es inducido por la producción de una hormona vegetal, el etileno. La biotecnología ofrece una alternativa para retardar la maduración y consiste en interferir en la producción de etileno para lograr que las frutas permanezcan más tiempo con el sabor y color. El bloqueo de la producción de etileno se logra por “mediante la tecnología “anti-sentido” que consiste en la neutralización de la expresión del gen.
Ejemplos de cultivos genéticamente modificados con características de maduración retardada: melón, tomate.
Tolerancia a herbicidas
Los herbicidas son sustancias químicas empleadas para controlar el crecimiento de plantas no deseadas como las malezas de los campos de cultivos. Los herbicidas tienen la capacidad de interferir en la ruta de síntesis de algunos aminoácidos de las plantas. La biotecnología permite desactivar o remplazar la secuencia de susceptibilidad al herbicida por otra que confiera resistencia y le permita a la planta o cultivo resistir la aplicación del herbicida.
Ejemplos de cultivos genéticamente modificados para tolerar herbicidas: Remolacha azucarera, Arroz, Maíz, Algodón, Achicoria-Colza (Canola), Colza argentina, Lino, Tabaco, Soya.
Resistencia a condiciones ambientales extremas
Este tipo de resistencia permite obtener cultivos capaces de desarrollarse en sitios desérticos, con altas concentraciones de sal y bajas o altas temperaturas.
Por ejemplo, las plantas contienen compartimentos denominados vacuolas, donde es posible colocar el exceso de sal para que no se afecte el funcionamiento del resto de la célula. La biotecnología permite que las células depositen la sal en estas vacuolas a través de la inserción de genes que codifican una proteína encargada de bombear la sal de las partes de la célula a la vacuola.
Resistencia a virus
La biotecnología ofrece alternativas, que permiten insertar en las plantas genes que codifican la proteína de la cubierta de los virus (cápside), los cuales al ser transferidos mediante métodos de ingeniería genética en las plantas expresan la proteína y confieren la resistencia. Otros métodos incluyen tecnología “anti-sentido”.
Ejemplos de cultivos genéticamente modificados con la característica de resistencia a virus: papaya, calabaza, papa.
Mejora nutricional
Arroz La biotecnología permite aumentar los contenidos vitamínicos de ciertos cultivos. Por ejemplo, el arroz es fortificado con un precursor de la vitamina A (β-caroteno) para contribuir a solucionar la deficiencia de esta vitamina que causa ceguera en niños.
Los investigadores insertaron al arroz un gen precursor de la vitamina A y modificaron la ruta de síntesis del β-caroteno con dos genes procedentes de otras especies.
Maíz Otro grano que ha recibido una mejora en su contenido nutricional es el maíz, que gracias a la modificación genética cuenta con un mayor contenido de vitamina E. Este maíz posee un gen de cebada que incrementa seis veces el contenido de vitamina E, un poderoso antioxidante que favorece la respuesta inmune. Adicionalmente, existe un maíz con mayor contenido de lisina, uno de los 9 aminoácidos esenciales para los seres humanos (se considera esencial porque no es sintetizado por las células humanas, y por tanto debe ingerirse con la dieta).
Tomate Se ha modificado un tomate para que produzca una mayor contenido de folato. A este tomate se le transfirió un gen bacteriano para la producción del precursor del ácido fólico (Vitamina B12), cuya deficiencia se asocia con anemias.
Yuca La yuca es un alimento básico para millones de personas afectadas por la pobreza en el África subsahariana, América del Sur y algunas partes de Asia. La raíz de yuca, es rica en hidratos de carbono y almidón, pero baja en proteínas y vitaminas. Científicos han desarrollado un mecanismo para fortalecer la yuca con suficientes proteínas, vitaminas y minerales para proporcionar a los pobres y personas con problemas de nutrición un alimento lo suficientemente nutritivo.
Los investigadores han desarrollado también variedades de yuca resistentes a virus, variedades que producen menos cianogenos, compuestos que pueden desencadenar la producción de cianuro, yucas con más contenido de hierro y el zinc y de carotenoides y terpenoides buscando fortalecer la planta con vitaminas A y E.
El siguiente paso, según los investigadores, es combinar todas las características en una sola planta. Ensayos sobre el terreno ya se han iniciado en Puerto Rico, y el equipo de investigación espera iniciar pruebas de campo en Nigeria y Kenia en 2010.
Plantas GM y el medio ambiente
El cultivo de plantas GM es tan seguro como puede ser el de plantas convencionales. Adicionalmente, éstas ofrecen grandes ventajas pues son amigables con el medio ambiente pues
De acuerdo con el más reciente estudio de la consultora británica PG Economics publicado el año 2009, "Impacto Global de los cultivos biotecnológicos: efectos socio-económicos y ambientales 1996 – 2007”, los cultivos biotecnológicos han contribuido a reducir significativamente las emisiones de gases de invernadero derivadas de las prácticas agrícolas: En 2007, esta reducción fue equivalente a remover 14.200 millones de kg de dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera (1.100 millones Kg de CO2 por el menor uso de insecticidas y pesticidas, más 13.100 millones Kg de CO2 ahorrados por la menor preparación de suelos). Esta cantidad ahorrada de CO2 además, equivale a remover casi 6,3 millones de automóviles de las carreteras por un año. A modo de referencia, en el 2009 el parque automotor de Chile estaba proyectado a tener 3.963.100 automóviles y el de Santiago 1.825.000.
Durante el periodo 1996 – 2006, los cultivos biotecnológicos permitieron reducir la aplicación de pesticidas en aproximadamente 285.7 millones de kg. Y como consecuencia disminuyó en un 15,4% el impacto ambiental asociado a al uso de herbicidas e insecticidas en el área sembrada con cultivos biotecnológicos;
Según los datos de la consultora británica PG Economics publicado el año 2008, "Impacto Global de los cultivos biotecnológicos: efectos socio-económicos y ambientales 1996 – 2006”, el análisis de la reducción en el uso de insecticidas y herbicidas de acuerdo al cultivo entre 1996-2006 es:
Beneficios de las plantas GM
La biotecnología ofrece las herramientas que permiten mejorar la productividad de los cultivos, desarrollar una agricultura sustentable, y generar alimentos seguros para el consumo animal y humano.
De esta manera, las plantas GM aportan grandes beneficios en tres frentes:
La producción agrícola
El desarrollo de cultivos resistentes a plagas, enfermedades y con tolerancia a herbicidas le permite al agricultor mejorar sus procesos, moderar el uso de agroquímicos y obtener mejores rendimientos en las cosechas agrícolas al disminuir las pérdidas que ocasionan plagas, enfermedades y malezas.
La biotecnología moderna brinda, además, la posibilidad de cultivar plantas tolerantes a ambientes extremos (suelos salinos, ácidos o secos) lo que facilita una mejor utilización del suelo cultivable por parte del agricultor.
El medio ambiente
La biotecnología, a través de los cultivos GM, permite que los agricultores empleen prácticas de cultivo de labranza mínima, reduciendo así la erosión de los suelos. También son amigables con el medio ambiente porque facilitan el uso moderado de agroquímicos, lo que disminuye la contaminación de aguas y suelos.
Por otra parte, la posibilidad de mejorar la producción por hectárea y de utilizar los suelos que actualmente no son aptos para la agricultura lleva a reducir la presión sobre los ecosistemas naturales.
La salud humana
Las especies vegetales mejoradas a través de la biotecnología agrícola nos pueden ofrecer alimentos de mejor calidad y más saludables pues gracias a la ingeniería genética es posible: eliminar las sustancias alergénicas de los alimentos, reducir las sustancias tóxicas presentes en éstos (micotoxinas) y mejorar su contenido nutricional.
Así mismo, es posible obtener alimentos más saludables (absorben menos grasas al ser freídos), cereales mas nutritivos (como el arroz dorado que contiene mayores cantidades de vitamina A, cuya deficiencia produce ceguera), aceites con menos grasas “tóxicas” (lechugas que reducen los niveles de colesterol, maíz con mayor y mejor contenido de aminoácidos, etc.).