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Agricultura orgánica y edición genética: ¿Contradicción o una combinación sustentable para el medio ambiente?

Una profesora de la Universidad de California, Berkeley, se para en la parte delantera de la sala, brindando a sus invitados charlas sobre el potencial de la ingeniería genética. Su audiencia, llena de defensores de la agricultura orgánica, escucha con inquietud. Ella nota que un hombre se levanta de su asiento y se mueve hacia el frente del salón. Confundida, la expositora se detiene a mitad de la frase mientras lo mira inclinarse, alcanzar el cable de alimentación y desenchufar el proyector. La habitación se oscurece y el silencio cae. Es demasiado para escuchar las ideas de los demás.

Muchos defensores de los cultivos orgánicos afirman que los cultivos genéticamente modificados (GM), o transgénicos, son perjudiciales para la salud humana, el medio ambiente y los agricultores que trabajan con ellos. Los defensores de la biotecnología responden que los cultivos GM son seguros, reducen el uso de insecticidas y permiten que los agricultores de los países en desarrollo produzcan alimentos suficientes para alimentarse a sí mismos y a sus familias.

Ahora, los bandos están decidiendo acerca de si la nueva tecnología de edición de genes conocida como CRISPR, es realmente un “OGM 2.0” o una nueva herramienta útil para acelerar el proceso de mejoramiento genético de plantas. En julio, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea dictaminó que los cultivos mejorados con CRISPR se clasificarán como genéticamente modificados (transgénicos). Mientras tanto, en los Estados Unidos, el sistema regulador está haciendo distinciones entre los cultivos transgénicos (desarrollados con técnicas más antiguas de ingeniería genética) y los usos específicos de la nueva edición del genoma.

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Soy una bióloga molecular de plantas y aprecio el increíble potencial de CRISPR y las tecnologías de ingeniería genética. Pero no creo que eso me oponga a los objetivos de la agricultura orgánica. De hecho, la biotecnología puede ayudar a cumplir estos objetivos. Y mientras que repetir los argumentos sobre la ingeniería genética tradicional parece contraproducente, la edición del genoma puede atraer a ambos lados de la mesa para una conversación saludable. Para entender por qué, vale la pena profundizar en las diferencias entre la edición del genoma con CRISPR y los cultivos transgénicos.

¿Cuál es la diferencia entre la ingeniería genética, CRISPR y la mutación genética?

Los opositores argumentan que CRISPR es una forma astuta de engañar al público para que ingiera alimentos genéticamente modificados. Es tentador meter CRISPR y la ingeniería genética (entiéndase como las técnicas anteriores para desarrollar cultivos transgénicos) en el mismo saco. Pero incluso “ingeniería genética” y “CRISPR” son demasiado amplios para transmitir lo que está sucediendo a nivel genético, así que veamos más de cerca.

En una técnica de ingeniería genética, un gen de un organismo no relacionado puede introducirse en el genoma de una planta. Por ejemplo, gran parte de la berenjena cultivada en Bangladesh incorpora un gen de una bacteria común del suelo (Bacillus thuringiensis). Este gen produce una proteína llamada Bt que es dañina para los insectos plaga. Al poner ese gen dentro del ADN de la berenjena, la planta se vuelve letal para los insectos que comen berenjena y disminuye la necesidad de insecticidas. La proteína Bt expresada por estos cultivos es segura para los humanos. Es como si el chocolate enfermara a los perros, pero no nos afecta a los humanos.

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Otra técnica de ingeniería genética puede mover un gen de una variedad de una especie de planta a otra variedad de esa misma especie. Por ejemplo, los investigadores identificaron un gen en los manzanos silvestres que los hace resistentes al hongo del tizón de fuego. Movieron ese gen a la variedad de manzana “Gala Galaxy” para hacerla resistente a las enfermedades. Sin embargo, esta nueva variedad de manzana no ha sido comercializada.

Las 2 técnicas tradicionales de ingeniería genética para el desarrollo de transgénicos: transformación por A. tumefaciens y biolística.

Los científicos no pueden dirigir dónde se inserta un gen en el genoma con la ingeniería genética tradicional, aunque utilizan la secuenciación de ADN para identificar la ubicación después de la transformación genética.

Por el contrario, CRISPR es una herramienta de alta precisión.

Al igual que al usar la función “buscar” en un procesador de textos para saltar rápidamente a una palabra o frase, la maquinaria molecular de CRISPR encuentra un punto específico en el genoma. Corta ambas hebras de ADN en esa ubicación. Debido a que el corte de ADN es problemático para la célula, implementa rápidamente un equipo de reparación para reparar la ruptura. Hay dos vías para reparar el ADN. En uno, al que llamo “CRISPR para modificación”, se puede insertar un nuevo gen para unir los extremos cortados, como pegar una nueva oración en un procesador de textos.

En “CRISPR para mutación”, el equipo de reparación de la célula intenta volver a unir las hebras de ADN cortadas. Los científicos pueden dirigir a este equipo de reparación para cambiar algunas unidades de ADN, o pares de bases (A, T, C y G), en el sitio que se cortó, creando un pequeño cambio de ADN llamado mutación. Esta técnica se puede utilizar para modificar el comportamiento del gen dentro de la planta. También se puede usar para silenciar (o eliminar) genes dentro de la planta que, por ejemplo, son perjudiciales para la supervivencia de la planta, como un gen que aumenta la susceptibilidad a las infecciones por hongos.

El mejoramiento por mutagénesis (o mutación genética), que en mi opinión también es un tipo de biotecnología, ya se utiliza en la producción de alimentos orgánicos. En el mejoramiento por mutaciones, la radiación o productos químicos se utilizan para hacer mutaciones aleatoriamente en el ADN de cientos o miles de semillas que luego se cultivan en el campo. Entonces, los mejoradores exploran los campos en busca de plantas con un rasgo deseado, como resistencia a enfermedades o mayor rendimiento. Miles de nuevas variedades de cultivos se han desarrollado y comercializado a través de este proceso, que incluye desde variedades de quinua hasta variedades de pomelo. El mejoramiento por mutación se considera una técnica de mejoramiento tradicional (como el cruzamiento) y, por lo tanto, no es un “método excluido” para la agricultura orgánica en los Estados Unidos.

CRISPR para mutación es más similar al mejoramiento por mutaciones que a las técnicas antiguas de ingeniería genética. Crea productos finales similares al mejoramiento por mutagénesis, pero elimina la aleatoriedad. No introduce nuevo ADN. Es una técnica controlada y predecible para generar nuevas variedades de plantas útiles capaces de resistir enfermedades o tolerar condiciones ambientales adversas.

Con ingeniería genética, se agrega un nuevo gen a una ubicación aleatoria en el genoma de una planta. Con CRISPR para modificación también permite agregar un nuevo gen a una planta, pero dirige el nuevo gen a una ubicación específica. CRISPR para mutación no añade nuevo ADN. Más bien, hace un pequeño cambio de ADN en una ubicación precisa. La mutagénesis utiliza sustancias químicas o radiación para inducir varias mutaciones pequeñas  y aleatorias en los genomas de las semillas. Las plantas resultantes se examinan para detectar mutaciones beneficiosas que dan como resultado rasgos deseables. Crédito: Rebecca Mackelprang.

Oportunidad perdida: Aprendiendo de los cultivos transgénicos

La mayoría de las características de los cultivos transgénicos comercializados confieren tolerancia a herbicidas o resistencia a los insectos en el maíz, la soya y el algodón. Sin embargo, existen muchos otros cultivos transgénicos. Mientras que unos pocos se cultivan en el campo, la mayoría se queda casi olvidados en los rincones oscuros de los laboratorios de investigación debido al costo prohibitivo de superar los obstáculos regulatorios. Si el clima regulatorio y la percepción pública lo permiten, los cultivos con características valiosas como estos podrían ser producidos por CRISPR y hacerse comunes en nuestros suelos y en nuestras mesas.

Por ejemplo, mi asesor en UC Berkeley desarrolló junto a sus colegas una variedad hipoalergénica de trigo. Las semillas de este trigo se mantienen cautivas en sobres en el sótano de nuestro edificio, sin tocar durante años. Un tomate que utiliza un gen de pimiento dulce para defenderse de una enfermedad bacteriana, eliminando la necesidad de la aplicación de pesticidas a base de cobre, ha luchado para obtener fondos para avanzar. Variedades de zanahoriayuca, lechuga, papa y otros cultivos se han modificado genéticamente para aumentar su valor nutricional. Estas variedades demuestran la creatividad y la experiencia de los investigadores para dar vida a nuevas carscterísticas beneficiosas. Entonces, ¿Por qué no puedo comprar pan hecho con trigo hipoalergénico en el supermercado?

Aflojando el control de la Gran Agricultura

La investigación y el desarrollo de un nuevo cultivo transgénico cuesta alrededor de US $100 millones en grandes compañías de semillas. Resolver los obstáculos reglamentarios establecidos por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la EPA y/o la FDA (según la característica modificada) lleva entre cinco y siete años y US$35 millones adicionales. La regulación es importante y los productos desarrollados con ingeniería genética deben ser evaluados cuidadosamente. Sin embsrgo, el enorme gasto solo permite que grandes corporaciones con un capital extenso compitan en este campo. El precio excluye a las pequeñas empresas, investigadores académicos y ONGs de la ecuación. Para recuperar su inversión de $ 135 millones en la comercialización de cultivos, las compañías desarrollan productos para satisfacer los mercados más grandes de compradores de semillas: productores de maíz, soya, remolacha azucarera y algodón.

Los costos de investigación y desarrollo son mucho más bajos con CRISPR debido a su precisión y previsibilidad. Y las primeras indicaciones sugieren que el uso de CRISPR para inducir mutaciones no estará sujeto a los mismos obstáculos y costos regulatorios en los EE. UU (y otros países). Un comunicado de prensa del 28 de marzo de 2018 del Departamento de Agricultura de Estados Unidos dice que “según sus reglamentaciones sobre biotecnología, el USDA no regula ni tiene planes para regular las plantas que de otro modo podrían haberse desarrollado mediante técnicas de mejoramiento tradicional“si se desarrollan con procedimientos de laboratorio aprobados.

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Si la EPA y la FDA siguen su ejemplo con regulaciones razonables y menos costosas, CRISPR puede escapar al dominio financiero dominante de las grandes compañías de semillas. Los académicos, las pequeñas empresas y los investigadores de ONGs pueden ver que el trabajo duro y el capital intelectual producen productos editados genéticamente beneficiosos que no están relegados para siempre a los sótanos de los edificios de investigación.

Terreno común: CRISPR para la sostenibilidad

En los seis años transcurridos desde que se desbloquearon las capacidades de edición del genoma con CRISPR, académicos, empresas emergentes y corporaciones establecidas han anunciado nuevos productos agrícolas proyectados que utilizan esta tecnología. Algunos de estos se centran en características para la salud del consumidor, como el trigo bajo en gluten para las personas con enfermedad celíaca. Otros, como los hongos que no se ponen negros, pueden disminuir el desperdicio de alimentos.

La prolongada sequía de California demostró la importancia de las variedades de cultivos que utilizan el agua de manera eficiente. El maíz con mayor rendimiento bajo estrés por sequía ya se ha hecho usando CRISPR, y es solo cuestión de tiempo antes de que se use CRISPR para aumentar la tolerancia a la sequía en otros cultivos. Los tomates resistentes al mildiu polvoriento podrían ahorrar miles de millones de dólares y eliminar la aplicación de fungicidas. Una planta de tomate que florece y produce frutos temprano podría usarse en latitudes del norte con días largos y estaciones de crecimiento más cortas, que serán más importantes a medida que cambie el clima.

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Las reglas están hechas, pero ¿es la decisión final?

En 2016 y 2017, la Junta Nacional de Normas Orgánicas de los Estados Unidos (NOSB, por sus siglas en inglés) votó a favor de excluir todos los cultivos editados por el genoma de la certificación orgánica.

Pero en mi opinión, deberían reconsiderarlo.

Algunos cultivadores orgánicos que entrevisté están de acuerdo. “Veo circunstancias en las que podría ser útil para acortar un proceso que en el mejoramiento tradicional podría tomar muchas generaciones de plantas”, dice Tom Willey, agricultor orgánico emérito de California. La perturbación de los ecosistemas naturales es un gran desafío para la agricultura, me dijo Willey, y si bien la edición del genoma no puede resolver completamente el problema, podría brindar la oportunidad de “volver a los genomas de los ancestros silvestres de las especies de cultivos para recuperar material genético” que se ha perdido a través de milenios de mejoramiento para obtener altos rendimientos.

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Los mejoradores han utilizado con éxito el mejoramiento tradicional para reintroducir dicha diversidad, pero “a la luz de la urgencia que plantea el cambio climático, podemos emplear sabiamente CRISPR para acelerar dicho trabajo”, concluye Willey.

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Bill Tracy, un mejorador de maíz orgánico y profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison, dice: “Muchos cambios inducidos por CRISPR que podrían ocurrir en la naturaleza podrían tener beneficios para todo tipo de agricultores”. Pero, el NOSB ya ha votado sobre el tema y es poco probable que las reglas cambien sin una presión significativa. “Es una cuestión de qué actividad social podría mover la aguja en eso”, concluye Tracy.

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Personas de todos los lados de los debates sobre biotecnología quieren maximizar los resultados humanos y ambientales. La solución de problemas en colaboración por parte de cultivadores orgánicos (y convencionales), especialistas en agricultura sostenible, biotecnólogos y formuladores de políticas generará mayores avances que los grupos individuales que actúan solos y se rechazan entre sí. Las barreras para esto pueden parecer grandes, pero son de nuestra propia creación. Con suerte, más personas obtendrán el coraje de volver a conectar el proyector y dejar que la conversación continúe.

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