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Biotecnología forestal y árboles transgénicos con la Dra. Sofía Valenzuela (UDEC)

arbol transgénico

La Cornell Alliance for Science realizó una entrevista a la Dra. Valenzuela, investigadora de la Universidad de Concepción (Chile), en la cual nos explica los detalles de la investigación en curso a nivel mundial con árboles transgénicos y editados genéticamente, su potencial en el contexto del cambio climático y los desafíos del área.

Cornell Alliance for Science / 5 de septiembre, 2019.- Un grupo de 15 científicos líderes en investigación de biotecnología forestal publicó en 2019 una carta en la revista Science, pidiendo a los programas internacionales de certificación forestal que revisen y modifiquen sus estándares que excluyen los árboles genéticamente (GM o transgénicos) y editados genéticamente.

Los investigadores creen que es necesario alzar la voz a través de esta y otras iniciativas, como una petición pública gestionada por la Alianza para la Ciencia de la Universidad de Cornell, firmada por más de 1100 personas el año pasado.

Entre los científicos que firmaron la carta en Science, la única científica latinoamericana fue la Dra. Sofía Valenzuela, bioquímica de la Universidad de Chile con un doctorado en Recursos Naturales (TU Braunschweig, Alemania). Trabaja como profesora en la facultad de ciencias forestales de la Universidad de Concepción y también como investigadora en el Centro de Biotecnología de la misma universidad. Además, se dedica a la comunicación científica y el activismo a favor de la igualdad de género en la ciencia.

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Aprovechando su experiencia en el campo, la Cornell Alliance for Science realizó una entrevista a la Dra. Valenzuela, en la cual explica con más detalle la investigación en curso a nivel mundial y en América Latina sobre árboles transgénicos (GM) y editados genéticamente, su potencial en el contexto del cambio climático y los desafíos del área.

Pregunta: Desde que se inició la comercialización de cultivos transgénicos a mediados de la década de 1990, estos han tenido un avance notable en investigación, aprobaciones comerciales y de consumo alrededor del mundo, a pesar de la oposición inicial de activistas y políticos. Sin embargo, esta misma tecnología de ADN recombinante aplicada al sector forestal no vivió ese mismo crecimiento a nivel comercial. ¿Cuál cree que serían los factores detrás de este desarrollo impar del uso de ingeniería genética en el sector agrícola y forestal?

Respuesta: El desarrollo de árboles GM lleva varios años, casi tres décadas, sin embargo, su aceptación y por ende su uso en plantaciones comerciales ha sido compleja. Por una parte la mayoría de las empresas forestales están certificadas nacional e internacionalmente y las entidades certificadoras no permiten el uso de árboles GM en su cadena de producción. Desde el año 1988 a la fecha se han realizado cerca de 1500 ensayos de campo empleando árboles GM, la mayoría de estos en Estados Unidos y Brasil.

El álamo corresponde a la especie con mayor número de ensayos, seguido por eucalipto y pino. Las características que se han utilizado son crecimiento, modificación del contenido y tipo de lignina, tolerancia a herbicida, desarrollo reproductivo y tolerancia a frío, por mencionar las principales. Estos ensayos han sido desarrollados tanto por entidades privadas como universidades, entre las que podemos mencionar Arborgen, Oregon State University y Futuragene. Algunos ensayos que han podido avanzar a mayor escala corresponden a álamo Bt en China (2003) y el año 2014, Futuragene en Brasil obtuvo el permiso para la comercialización de eucalipto GM con mayor rendimiento.

Por otra parte, ha habido bastante debate respecto al uso de árboles GM, algunos piensan que al hablar de árboles GM, se habla de bosques y se asocia con la naturaleza y que la naturaleza no se debe modificar; cuando en realidad el principal objetivo es el uso de estas especies en plantaciones forestales. Por otra parte, existe temor (no fundado) que a diferencia de los cultivos agrícolas, los árboles GM estarán plantados por más de una década, lo que conllevaría un mayor riesgo ambiental (principalmente “flujo génico”).  Otros argumentan que las principales características utilizadas en el sector agrícola para la producción de cultivos GM (para tolerancia a herbicida y Bt, o ambas) no son de mayor relevancia económica para el sector forestal. Si bien son apreciaciones generales del público, existe suficiente evidencia científica que permite tener árboles GM sin mayor impacto negativo sobre el ambiente ni la salud humana o animal. De hecho, si se permitiesen especies forestales GM con fines de plantación comercial, podríamos tener una mayor productividad por hectárea, lo que disminuiría la presión por más tierra para plantaciones.

Es por esto, que liderados por el Dr Steve Strauss de Oregon State University, realizamos la carta y un petitorio que ha sido firmado por más de 1,000 personas, para que se cambie y acepte el uso de árboles GM o genéticamente editados. Estamos seguros que hay evidencia científica para permitir el uso de estos árboles, además que esto podrá traer beneficios a la sociedad, pero en especial a pequeños y medianos agricultores, quienes tendrán la oportunidad de contar con mejores árboles para sus plantaciones. 

P: Aparte del famoso caso modificación genética de la planta arbustiva de la papaya de Hawái, que salvó a los productores de la isla ante un virus sin métodos de control convencional ¿Qué árboles para uso alimentario o industrial están aprobados comercialmente y/o ya plantados en el mundo? ¿Qué impacto socioeconómico y ambiental han generado?

R: Hay que diferenciar frutales de especies forestales con fines comerciales. En el caso de los frutales hay una mayor aceptación, tanto de parte de los productores, agricultores e incluso consumidores. Existen varios estudios con frutales GM, incluso algunos de ellos prontos a ser comercializados, especialmente en USA. Esto dado que las modificaciones genéticas utilizadas confieren tolerancia a enfermedades o patógenos, en especies frutales. Esto implica disminuir tanto el uso de plaguicidas, como las pérdidas en la producción y mantener una industria frutícola que podría verse amenazada por patógenos, los que serán cada vez más frecuentes frente al escenario de cambio climático.

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Es probable, que dado el impacto tanto comercial como social que tienen estos árboles o especies frutales, sea más fácil que se acepten y comercialicen, por parte tanto de los agricultores como de los consumidores. En el caso de los árboles forestales con fines comerciales, ha sido, por alguna razón que no logro comprender, mucho más compleja la aceptación y su uso. 

P: Dentro de los diversos desarrollos de árboles GM que ha investigado ¿Cuáles podría destacar por su potencial y estar en fases avanzadas de investigación o ensayos de campo? ¿Qué países podrían ser los primeros en aprovecharlos en sus tierras?

R: La mayor parte de las investigaciones en árboles forestales, ha sido en álamo, donde se han realizado diferentes modificaciones genéticas. Muchas de ellas están enfocadas a obtener árboles con mayor cantidad de celulosa y menor cantidad de lignina, lo que aumenta la productividad por hectárea (mayor cantidad de celulosa/ha). En este caso, se han llevado a cabo muchos ensayos de campo, de han obtenido distintos eventos con una mayor producción de celulosa, sin que esto implique cambios en el fenotipo del árbol, por lo que este sería un caso que podría ser comercializado prontamente. Sin embargo, también hay estudios para tener árboles más tolerantes a enfermedades y a tolerar de mejor manera condiciones ambientales, como sequía.

Se ha trabajado con otras especies como eucalipto, álamo, castaño, por mencionar algunos. Algunas empresas como Arbogen realizó ensayos de eucalipto tolerantes a frío en USA, China hace unos años plantó álamo Bt, y en Brasil Futuragene obtuvo permiso para la comercialización de un eucalipto con mejor calidad de madera. Es más esta tecnología podría emplearse en un futuro para el control de especies vegetales invasoras. En el corto plazo y viendo la inversión y apuestas que se están haciendo en árboles GM, posiblemente China sea una de los primeros países donde se autorice y tengan plantaciones comerciales. 

P: A propósito de las nuevas técnicas de edición genética como CRISPR ¿Hay países avanzando en nuevos desarrollos con esta tecnología? ¿Hay algún debate en curso si se regularán como transgénicos o “mutantes naturales” como ocurre en Europa para el caso de cultivos agrícolas?

Con aplicaciones en el sector forestal hay muchos avances con esta tecnología en China y USA, principalmente, donde se ha investigado en álamo. Al igual que en el caso de los cultivos agrícolas, para árboles editados con Crispr/Cas está el mismo debate. Creo que esta podría ser una nueva oportunidad para tener árboles editados en plantaciones. Ha sido una larga batalla para poder contar con árboles GM de manera comercial, luego de casi tres décadas no hemos tenido éxito en que se autorice su uso.

Veo que la edición génica nos abre una nueva puerta para poder tener estos árboles en plantaciones comerciales. No es que se quieran reemplazar todas las plantaciones por árboles GM, pero si pueden ser una buena alternativa en casos específicos. Al igual que los cultivos agrícolas, es una de las alternativas,  lo que se pide es que se dé la opción de su uso.  

P: A nivel latinoamericano y chileno ¿Qué desarrollos forestales biotecnológicos se están llevando a cabo? ¿Dirige alguno en la Universidad de Concepción? ¿Qué obstáculos tendrían para llegar a los bosques y aprovecharse sus beneficios?

R: En Latinoamérica, la investigación en biotecnología forestal se ha enfocado principalmente al desarrollo de herramientas biotecnológicas que apoyen a los programas de mejoramiento genético forestal y permitan acortar los tiempos de selección de los mejores árboles. Las primeras investigaciones se enfocaron al desarrollo de técnicas de micropropagación, seguidas con el uso de marcadores moleculares tanto para genotipificación clonal como para mejoramiento asistido por marcadores. Hoy en día se está avanzando con el uso de selección genómica, GWAS y secuenciación de genomas de especies forestales, así como en la validación de genes candidatos asociados a distintas características de interés, los que serán la base para poder realizar árboles GM en el mediano plazo, una vez que tengamos la legislación vigente.

En Brasil, ya se ha generado un eucalipto GM, hay avances y si se pudiese tener la autorización para emplear estos árboles estaríamos realizando más estudios en el área. En el caso nuestro, estamos investigando en el uso de selección genómica en especies forestales de interés en Chile. También en la validación de genes candidatos que confieren tolerancia a condiciones abióticas (heladas, sequía), por ahora empleamos la planta modelo Arabidopisis y el próximo año (2020) esperamos contar con la opción de validarlos en álamo, a nivel de laboratorio (con la autorización del SAG), razón por la cual estoy actualmente en el laboratorio del Dr. Vincent Chiang, en la Northeast Foresty University en Harbin, China, con quien estamos colaborando en este ámbito. 

Dra. Sofía Valenzuela | Imagen: Universidad de Concepción.

P: Dentro del contexto de cambio climático, crecimiento poblacional y la necesidad de producir más utilizando menos tierras ¿Qué nuevas características útiles podría ofrecer la biotecnología forestal para enfrentar estos desafíos? 

Hoy en día se impone cada vez con más fuerza el concepto de la bioeconomía, donde podríamos reemplazar el uso de combustibles fósiles por recursos naturales renovables, siendo uno de ellos los árboles. Con estos, podemos no solo obtener celulosa, sino que muchos biomateriales provenientes de la celulosa, lignina y hemicelulosas, los tres principales componentes de la madera. A su vez, la madera es un excelente material para la construcción, no solo de casas, pero también en edificios.  Por ello, podríamos requerir más superficie para suplir estas necesidades. Una alternativa es buscar más tierras para ello, y otro es obtener árboles que tengan una mejor calidad de la madera (para los distintos fines) y que sean más productivos, sanos y tolerantes a ambientes extremos (sequía, frío, calor, salinidad). Esto se puede realizar (y ya hay algunos ejemplos) con los árboles GM o también con árboles obtenidos mediante edición génica. 

P: En Chile, el árbol endémico Araucaria araucana (muy importante para los pueblos originarios del sur) fue declarado en peligro de extinción. ¿Podría la modificación genética ofrecer una solución a los milenarios bosques de araucaria que están desapareciendo?

R: Definitivamente podría ser una alternativa, una vez conocida la causa que está afectando a la araucaria podríamos a través de la ingeniería genética o edición genética buscar alguna solución. Esto no quita que también se puedan buscar o utilizar alternativas en paralelo o en conjunto con el mejoramiento genético convencional. Este es un caso muy similar a lo ocurrido con el castaño americano en USA, donde la especie se vio afectada por un hongo y quedaban muy pocos ejemplares; se levaron a cabo dos opciones, una generó un híbrido con un castaño asiático (tolerante al patógeno), y la otra consistió en generar un castaño transgénico tolerante al patógeno. Y gracias a esta, hoy en día hay muchas plantas de castaño GM que se podrán plantar, recuperando la especie.

Ahora junto a la obtención de un árbol GM va de la mano mucha investigación, por ejemplo conocer el genoma de la especie, evaluar el efecto que tendrá el o los genes a insertar en el nuevo fenotipo, llevar a cabo completas y complejas evaluaciones de riesgo (y beneficio) ambiental, entre muchos otros estudios. Es decir, no se va a hacer una araucaria GM en el laboratorio y llevar inmediatamente a terreno, si no que pasará por una serie de estudios científicos detallados antes de ser liberada al medio, mecanismo que los nuevos cultivos o variedades agrícolas o forestales no son sometidos, cuando son obtenidos por otras técnicas de mejoramiento convencional, solo por razones históricas. 

P: A mediados de 2017 se llevó a cabo un congreso internacional sobre biotecnología forestal y árboles transgénicos en la Universidad de Concepción, el cual sufrió vandalismo por parte de activistas que reclamaban por “la contaminación genética hacia bosques nativos” o que este tipo de investigación termina “llenando los bolsillos de grandes empresas forestales”. ¿Cuál sería su mensaje para los opositores que comparten este tipo de miedos u objeciones?

R: Si, lo recuerdo muy bien. Fue en la inauguración del congreso, los manifestantes (unos pocos) fueron a rayar algunas dependencias de la Universidad de Concepción. Primero hay mucha desinformación, por ejemplo se confunde clon con árbol genéticamente modificado, por tanto en Chile si hay plantaciones clonales, pero no son genéticamente modificados (transgénicos).

El lenguaje es crítico, por un lado tenemos plantaciones comerciales y por otra parte bosques. Para que exista contaminación hacia bosques nativos, se debe dar que las especies sean sexualmente compatibles, y si pensamos en las especies comerciales empleadas en Chile (pino y eucalipto) son ambas exóticas, y no compatibles con las especies nativas.  Si es que algún día pudiésemos tener plantaciones comerciales con árboles GM, pueden estar seguros que estos habrán sido rigurosamente evaluados, mucho más que cualquier otro cultivo agrícola o árbol no genéticamente modificado, por lo que existirá evidencia científica que no provocarán daño al ambiente. En el fondo, no hay que temer a los árboles GM, no son siniestros, no provocan daño al ambiente, al contrario permitirán tener árboles más sanos con menor aplicación de plaguicidas, mejor manejo y a la vez una mayor productivdad por hectárea. 

P: Dentro de los 15 científicos que firmaron la carta en Science, usted fue la única mujer junto a Heather Coleman de la Universidad de Siracusa. En su opinión ¿Cuáles serían las causas detrás de esta disparidad de género? ¿Cómo podemos incentivar a que más mujeres se dediquen a la ciencia y a su área de investigación?

R: Si, es un problema que lleva bastantes años, en el área forestal, las investigaciones lideradas por investigadoras debe ser cercana a un 15-20%. De hecho si hacemos una búsqueda por biotecnología forestal en el WOS, veremos que los principales autores y más citados, son todos hombres. Hicimos notar esta baja participación (o presencia) de investigadoras durante el congreso IUFRO Tree Biotechnology 2017, que realizamos en Concepción. Ese fue un primer paso, visibilizar que los principales investigadores son hombres, ¡casi todos provenientes del hemisferio norte!

Esto permitió dos cosas, una que por primera vez se escogieran a dos mujeres como Deputy en la sección Tree Molecular Biology de la IUFRO (2.04.06), en este caso Heather Coleman y yo; y este año (2019) se sumaron cuatro investigadores/as jóvenes. En segundo lugar que en el congreso IUFRO Tree Biotechnology que se llevó a cabo en Raleigh, NC, USA este año, se incluyera un panel de diversidad y la oportunidad que investigadores jóvenes hicieran presentaciones orales de sus trabajos; las que esperamos se mantengan en las versiones siguientes de este congreso, el próximo el 2021 en China.

Esto ha permitido a la comunidad en biotecnología forestal empezar a reflexionar acerca de cómo tener más mujeres en esta área que es muy masculina. Una de las misiones es tener “role models”, dar mayor visibilidad a las investigadoras líderes en este ámbito (que las hay), a investigadores jóvenes y también a quienes pertenecen a grupos minoritarios. No es fácil cambiar el “switch”, cuesta, y es una tarea que tenemos claro será a mediano plazo, pero por ahora estamos teniendo más acciones y apoyo de nuestros colegas, por ejemplo, que algunos de ellos se han comprometido a no asistir a paneles de hombres, o a apoyar más a las investigadoras, en especial cuando ellas deciden ser madres, que es una etapa crítica donde la carrera académica se ve afectada (no así cuando los hombres son padres).

Sin embargo, este patrón se repite en muchas áreas científicas, donde tenemos una pirámide, ingresan e egresan igual cantidad de hombres y mujeres en carreras universitarias, disminuye levemente la proporción de mujeres que terminan el doctorado, respecto a los hombres, pero luego al insertarse en el área de la investigación, por alguna razón, la cantidad de mujeres liderando grupos de trabajo apenas llega a  un 20%. Estamos dando los primeros pasos para revertir la situación, espero que no nos tome un siglo como indican algunos estudios, sino que seamos capaces de tener la equidad en ciencia y en biotecnología forestal, de aquí al 2050. 

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