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La biotecnología y edición genética podría revivir un árbol nativo casi extinto ¿Lo permitirán las agencias reguladoras?

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Hana Wood, a la izquierda, poliniza las flores de un castaño americano, mientras que Linda McGuigan registra datos en julio (2022) en la estación de investigación de la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad Estatal de Nueva York en Syracuse, Nueva York. Los investigadores esperan revivir los árboles, que alguna vez dominaron las copas de los árboles de los montes Apalaches. (Imagen de Lauren Petracca para The Washington Post)

Salvar al imponente castaño americano podría restaurar un trozo de historia de los bosques norteamericanos, resucitar un gran ecosistema perdido y ayudar a combatir el cambio climático. Pero aún falta conseguir las aprobaciones de tres agencias reguladoras y algunos críticos dicen que tendría un costo.

The Washington Post / 30 de agosto, 2022.-  Kyra LoPiccolo se agachó frente a una pequeña caja de espuma blanca bajo el caluroso sol del verano. Abrió la nevera y sacó del hielo un diminuto frasco de polen, un bálsamo potencial para toda una especie.

Agarrando una rama de un castaño americano de dos pisos, LoPiccolo sacó un delicado portaobjetos de cristal de color amarillo y frotó el polen descongelado en algunas de las flores del árbol. A unos metros de distancia y armados con otro juego de frascos, un par de colegas de esta estación de investigación de campo estaban en lo alto de una grúa trabajando en ejemplares más altos.

El equipo enguantó las flores en forma de dedos con bolsas blancas y las ató con cremalleras, en un esfuerzo por controlar el flujo de polen. Dentro de unos meses, las castañas modificadas genéticamente estarán listas para la cosecha.

«Las abrimos y es como si fuera Navidad», dice LoPiccolo, recién graduado en la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY ESF).

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Estos árboles dominaban antaño las copas de gran parte de la región de los montes Apalaches, con miles de millones de castaños americanos maduros que se alzaban en frondosos bosques desde Maine hasta el Misisipi. Pero a principios del siglo XX, un hongo extranjero estuvo a punto de hacer desaparecer el árbol. Hoy en día, siguen brotando en la naturaleza, pero rara vez alcanzan la madurez. Fuera de los huertos de los cultivadores, dicen los científicos, el árbol está «funcionalmente extinto».

LoPiccolo y otros investigadores de SUNY ESF están cultivando castaños americanos en los campos de Siracusa que pueden resistir esa infección: La mitad de las nueces producidas con el polen modificado genéticamente llevarán ADN destinado a combatir la plaga. Los investigadores ya están preparados para sembrar las semillas en la naturaleza, con la intención de convertirse en los primeros en Estados Unidos en utilizar la ingeniería genética para devolver a un árbol del bosque su antigua gloria.

Pero antes, el proyecto está buscando la aprobación no sólo de tres agencias federales, sino también de los aficionados al castaño, preocupados por la alteración del genoma de un árbol tan querido.

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Kyra LoPiccolo, administradora de base de datos y asistente de polinización en SUNY ESF, lleva viales que contienen polen genéticamente modificado. (Fotografías de Lauren Petracca para The Washington Post)

El comercio mundial y el cambio climático están a punto de agravar la propagación y la gravedad de las plagas y pestes arbóreas. Las colinas de los alrededores de Siracusa están cubiertas de pálidos fresnos muertos por la plaga de barrenadores esmeralda. Los antiguos pinos bristlecone del Oeste están sucumbiendo a los brotes de escarabajos de la corteza provocados por el aumento de las temperaturas. Hasta 1 de cada 6 árboles nativos de los 48 estados inferiores está en peligro de extinción.

Los científicos se preguntan si es posible restaurar los bosques desarrollando mejores árboles. Recuperar incluso una parte de los 2.000 millones de toneladas de biomasa de castaño que se han perdido a causa de los hongos no sólo permitiría rehacer los bosques caducifolios del este, sino que también ayudaría a combatir el cambio climático. El castaño americano, de larga vida y rápido crecimiento, es una potente esponja para las emisiones de gases de efecto invernadero.

«Estamos abriendo un camino para salvar otras especies arbóreas, e incluso podría ir más allá de los árboles», afirma Bill Powell, director del Proyecto de Investigación y Restauración del Castaño Americano de SUNY ESF.

Conseguir la aprobación para empezar a plantar las nueces, dijo Powell, sería un «gran, gran éxito». Aun así, reconoció que es algo que nadie ha hecho antes, y que requeriría un gran esfuerzo. Su equipo también necesitaría ayuda para propagar las castañas resistentes al tizón a través de cientos de kilómetros de montañas.

«Siempre digo que este es un proyecto del siglo. Va a ser necesario que el público en general quiera plantar estos árboles», dijo.

Eso no es un hecho: Algunos amantes de los castaños se muestran recelosos de meterse con lo que más de un escritor ha bautizado como el «árbol perfecto de la naturaleza». Y los reguladores tienen que dar el visto bueno.

«La gran cuestión de política pública es: ¿debemos recuperar los bosques con castaños modificados genéticamente?», dijo Edward Messina, director de la Oficina de Programas de Plaguicidas de la Agencia de Protección Ambiental (EPA), uno de los organismos que sopesan la aprobación. «Es una pregunta bastante pesada».

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Bolsas blancas con cremallera cubren las flores de los castaños americanos en la estación de investigación de Syracuse. Las bolsas evitan la propagación de polen modificado genéticamente, que no ha sido aprobado por las agencias federales para su uso generalizado. (Lauren Petracca para The Washington Post)

El rey de las copas de los bosques

Durante milenios, el castaño americano ha servido de sustento al suelo del bosque para arrendajos, ardillas, osos y personas. Los nativos americanos utilizaron la corteza del árbol para hacer cabañas. Los colonos europeos cortaron sus troncos para hacer cabañas.

Su madera de grano recto era buscada por los fabricantes de muebles y de instrumentos musicales. Su madera, resistente a la putrefacción, era ideal para los durmientes del ferrocarril, los postes del telégrafo y los postes de las vallas que ayudaron a conectar y a esculpir la joven nación. Su madera sostuvo a generaciones de estadounidenses desde la cuna hasta el ataúd.

El árbol servía para señalar los cambios de estación, decorando las laderas con pétalos de color crema para comenzar el verano y bañando a los niños con castañas después de que treparan y golpearan sus ramas en otoño. Los vendedores de castañas asadas en las calles de la ciudad marcaban el inicio de las fiestas.

Pero cuando Nat King Cole cantaba «Chestnuts roasting on an open fire», el árbol casi había desaparecido.

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Un bosque fantasma de castaños marchitos estuvo una vez en el Parque Nacional Shenandoah en Virginia. (Foto: Biblioteca del Congreso de Estados Unidos)

Los trabajadores del zoológico del Bronx fueron los primeros en darse cuenta, en 1904, de las heridas purulentas. En la primavera siguiente, casi todos los castaños del parque mostraban signos de infección.

El hongo, traído en una especie diferente de castaño importado para la agricultura, produce cancros en la corteza del árbol. Una vez que la infección ciñe el tronco, se corta la circulación de nutrientes. Las hojas de arriba se caen y mueren, y el árbol está condenado.

El patógeno, llamado Cryphonectria parasitica, se extiende en todas las direcciones. La crisis hizo que el Congreso encargara al Departamento de Agricultura de EE.UU. la inspección y cuarentena de las importaciones agrícolas.

Pero la ley de 1912 llegó demasiado tarde para la especie. En pocas décadas, el patógeno casi erradicó la especie de los bosques norteamericanos.

Tenemos que probarlo

Durante años, los horticultores cruzaron castaños americanos con sus primos asiáticos, que tienen una resistencia natural al hongo. Pero con cientos o miles de genes implicados, los esfuerzos por producir un híbrido que florezca en la naturaleza sólo han tenido un éxito medio, según Jared Westbrook, genetista y director científico de la Fundación del Castaño Americano, una organización sin ánimo de lucro que intenta rescatar el árbol.

«Hemos llegado a esta conclusión existencial: necesitamos una fuente adicional de resistencia para que estos árboles puedan sobrevivir», dijo.

Los contratiempos han llevado a Herb Darling, cofundador de la sección neoyorquina de la fundación, a plantear a Powell la posibilidad de recurrir a la biotecnología para resucitar la especie.

Powell, profesor de patología forestal en Siracusa, había escrito su tesis doctoral sobre el chancro del castaño. En la década de 1990, mientras hojeaba en su despacho los resúmenes de los artículos publicados recientemente, tuvo un momento de sorpresa: Descubrió un gen que podía proteger al castaño.

«Llamé inmediatamente a mi colega, Chuck Maynard, y le dije: ‘Tenemos que probar esto’. »

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Linda McGuigan, Lab Manager de cultivo de tejidos, y otros en SUNY ESF esperan revivir los castaños estadounidenses, que alguna vez llegaron a ser de miles de millones. (Lauren Petracca para The Washington Post)

El hongo que infecta a los castaños prospera segregando una sustancia química llamada ácido oxálico, que mata las células y permite al patógeno darse un festín con el tejido muerto. Pero muchas otras plantas, como los plátanos, las fresas y el trigo, evitan ese destino produciendo una enzima llamada oxalato oxidasa que descompone la toxina.

En 2014, Powell y Maynard añadieron con éxito el gen del trigo a los castaños y cultivaron árboles resistentes a la infección. La pareja bautizó una línea como Darling 58, en honor a Herb.

En el huerto de Siracusa, este mes de junio, un equipo que trabajaba con Andy Newhouse, biólogo y director adjunto del proyecto de restauración, había clavado ganchos en sus pequeños troncos para infectarlos intencionadamente con el hongo.

Los resultados fueron espectaculares: En el árbol portador del gen resistente a la enfermedad, una llaga gris del tamaño de una moneda de diez centavos se hinchó en el lugar de la incisión de un cuarto de pulgada, una infección de la que el árbol se recuperaría.

En el árbol sin el gen nuevo, una depresión de color naranja oxidado se extendió por la mitad del tronco. «Está matando al árbol», dijo Newhouse. «Es casi seguro que se ceñirá dentro de un mes. Y todo lo que esté por encima estará muerto».

Experimentos anteriores de inoculación demostraron que los cancros de los castaños americanos normales crecían hasta cuadruplicar la longitud de los de sus homólogos con material genético transferido del trigo.

«Hacer un árbol transgénico – odio decirlo así- pero no es tan difícil», dijo Newhouse. El obstáculo más difícil para Darling 58, dijo, es conseguir la aprobación reglamentaria.

Un cuento con moraleja

Para distribuir Darling 58 en la naturaleza, el equipo de restauración está esperando la decisión de tres reguladores federales, un proceso que comenzó en 2020.

La EPA está revisando cómo la enzima del árbol transgénico interactuará con las personas y el entorno forestal. La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) está evaluando la seguridad nutricional de los frutos secos. Y el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal del USDA está revisando cómo puede afectar el árbol a los insectos y a otras plantas.

«Hace 10 años, antes de iniciar este proceso, se nos dijo que probablemente no sería realista que nuestro pequeño proyecto de investigación universitario lo hiciera», afirma Newhouse, responsable de guiar a Darling 58 a través del proceso normativo.

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Austin Parr, asistente de investigación en SUNY ESF, poliniza las flores de un castaño. (Fotografías de Lauren Petracca para The Washington Post)

El grupo ha realizado sus propias pruebas con castañas normales y transgénicas, comparando los efectos sobre los abejorros que polinizan sus flores, los insectos que se dan un festín con sus hojas frescas y los renacuajos de rana que engullen su hojarasca en descomposición.

«No hubo ninguna diferencia», dijo Powell.

Pero salvar una especie -especialmente con ingeniería genética- es tanto una batalla de relaciones públicas como una búsqueda científica. Los críticos dicen que liberar el árbol transgénico equivale a realizar un experimento masivo e irreversible en la naturaleza.

Durante el periodo de comentarios públicos del USDA, los críticos instaron a la agencia a no aprobar el Darling 58, argumentando que no se sabe lo suficiente sobre los riesgos que plantea. Los castaños pueden vivir durante siglos, señalan, pero los árboles transgénicos sólo se han probado durante unos pocos años.

[Recomendado: Solicitan aprobar una variedad transgénica para salvar al castaño americano de su extinción]

Anne Petermann, directora ejecutiva de Global Justice Ecology Project, que ayudó a organizar la campaña contra Darling 58, teme que el proyecto conduzca a un mayor uso comercial de los árboles transgénicos, para producir papel y madera. Señaló que las empresas de biotecnología que esperan hacer un mayor uso de los organismos genéticamente modificados han ayudado a financiar el trabajo de SUNY ESF.

«Cada semana se publican estudios que demuestran lo mucho que desconocemos sobre los ecosistemas forestales», dijo.

Algunas personas citan los esfuerzos realizados en el pasado para salvar el castaño como una razón para justificar su preocupación. En la década de 1910, por ejemplo, los silvicultores de Pensilvania pidieron a los propietarios que cortaran los árboles sanos en un vano esfuerzo por detener la propagación del hongo, una práctica que puede haber exterminado inadvertidamente a los castaños nativos con tolerancia al tizón.

«La historia del castaño americano es realmente un cuento con moraleja», afirma Donald Edward Davis, miembro fundador de la sección de Georgia de la American Chestnut Foundation y autor de «The American Chestnut: An Environmental History«. «Y por ello, creo que el público debería tener más cuidado a la hora de respaldar, sin más, el enfoque transgénico».

Davis dejó la fundación después de que esta lanzara su apoyo al proyecto de SUNY ESF en 2016. Lo mismo hicieron Lois Breault-Melican y Denis Melican, una pareja casada que se desempeñaron como miembros de la junta directiva del capítulo de Massachusetts y Rhode Island.

Algunos cultivadores, dijo la pareja, han renunciado demasiado pronto a tratar de escoger castañas americanas resistentes al tizón y criarlas con sus homólogas asiáticas. «No necesitamos la ingeniería genética para recuperar el castaño», afirma Melican. «Van a volver. Lo único que hace falta es paciencia».

Pero Powell rebatió que los cruces transfieren muchos más genes entre especies. «La ingeniería genética es en realidad un procedimiento menos arriesgado que muchas cosas que hemos hecho en el pasado», dijo. «Somos muy precisos. Sólo movemos uno, dos, un pequeño número de genes en el árbol».

Powell espera que su trabajo estimule esfuerzos similares entre los genetistas.

«Va a desencadenar muchas otras investigaciones sobre árboles que la gente básicamente quería hacer pero no podía porque tenía ese muro de ladrillos delante», dijo.

El equipo de Powell ya está investigando formas de insertar genes resistentes al tizón en los chinkapins o castaños enanos (Castanea pumila), un árbol estrechamente relacionado con los castaños americanos, y de diseñar olmos que puedan resistir el amarillamiento del olmo, una enfermedad bacteriana sin cura conocida.

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LoPiccolo poliniza una flor de castaño americano en julio. En unos meses, las castañas modificadas genéticamente estarán listas para la cosecha. (Fotografías de Lauren Petracca para The Washington Post)

En la Universidad de Purdue, los investigadores han intentado modificar los genes del fresno para que sobreviva al barrenador esmeralda del fresno, un escarabajo procedente de Asia que ha destruido decenas de millones de árboles en 30 estados desde que se identificó por primera vez en Michigan en 2002.

Con avances como CRISPR, una herramienta de edición genética ganadora del Premio Nobel 2020, que es más rápida, más barata y más precisa que sus predecesoras, se abrirán más oportunidades para los ingenieros genéticos.

Por ahora, Darling 58 se abre paso entre la burocracia federal.

«Esta revisión en particular nos ha llevado un poco más de tiempo», dijo el portavoz del USDA, Rick Coker, señalando que la agencia todavía tiene que publicar los borradores de las revisiones, recoger comentarios y finalizar los documentos. Los investigadores esperan que las tres agencias tomen una decisión final para el próximo verano.

Aquí en Siracusa, a metros de su experimento con árboles, Newhouse se adentró en un campo de árboles jóvenes que le llegaban a la rodilla. Los pequeños robles, nogales, pinos y castaños no se plantaron en filas ordenadas, como en otras partes de la estación de investigación. En su lugar, se sembraron aparentemente al azar, una visión de cómo se podrían resembrar en el futuro las minas de carbón de los Apalaches cerradas. Los castaños pueden prosperar en el suelo pobre y rocoso que queda en las canteras.

Si hay alguna posibilidad de devolver al castaño americano a su antiguo esplendor, habrá que recuperar miles de hectáreas. Muchos factores podrían complicar la restauración. El hongo podría evolucionar. Otras enfermedades podrían afianzarse. El aumento de las temperaturas podría desplazar su área de distribución hacia el norte.

«La escala de la antigua área de distribución del castaño americano es tan grande que resulta intimidante pensar en cómo será», afirma Newhouse. «Y no ocurrirá en nuestra vida».

En última instancia, la aportación del público será fundamental para que la restauración siga adelante, dijo Messina, el funcionario de la EPA. Su equipo sopesará los beneficios del proyecto, «que puedo argumentar que son muchos, con cualquier riesgo identificado».

«Este caso se encuentra justo en la intersección de la ciencia de vanguardia y las consideraciones de política pública», dijo Messina en una videollamada. Y añadió que la pregunta sigue siendo: «Sólo porque podamos hacer algo, ¿debemos hacerlo?».

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