A. M. Shelton, "LA FUNCION DE LA BIOTECNOLOGIA VEGETAL EN LOS SISTEMAS ALIMENTARIOS DEL MUNDO" - "BIOTECNOLOGIA AGRICOLA" - Perspectivas Económicas - Departamento de Estado de Estados Unidos

Por A. M. Shelton, profesor de Entomología,
Universidad de Cornell/Estación Experimental Agrícola
del Estado de Nueva York

Durante los últimos 10.000 años, el hombre ha usado las plantas que proveía la naturaleza y las modificaba mediante la reproducción selectiva para obtener características deseables, tales como un mejor sabor, rendimientos incrementados y resistencia a las plagas. El resultado es que a nuestros antepasados les resultaría bastante difícil reconocer las plantas que consumimos hoy. Los científicos consideran que las técnicas de la biotecnología son una ayuda en la reproducción selectiva de plantas y tiene mucho más potencial de proveer beneficios tales como propiedades nutritivas mejoradas, métodos de producción favorables al medio ambiente y rendimientos mejorados. Las técnicas de la biotecnología han resultado ya en tremendos beneficios en medicina. Virtualmente toda la insulina que se usa hoy para tratar la diabetes se produce mediante biotecnología e ingeniería genética, y muchas de las medicinas empleadas para combatir cánceres y problemas cardíacos se producen mediante estos mismos métodos.

DESARROLLO DE LA BIOTECNOLOGIA VEGETAL

El maíz se originó en México a partir de una gramínea llamada teosinta que tiene una estructura reproductiva pequeña que se parece poco a las mazorcas de maíz que se ven hoy día en los mercados de todo el mundo. Los tomates y las papas aparecieron por primera vez en América del Sur, los tomates como pequeñas frutas del tamaño de una uva, y las papas como tubérculos llenos de bultos, con altas concentraciones de una familia de substancias químicas amargas llamadas glicoalcaloides, que son tóxicas para los seres humanos.

Mediante la reproducción selectiva hecha por nuestros antepasados, la forma, el color y el contenido químico de estas y centenares de otras plantas que se consumen hoy han sido modificados para acomodarse a las preferencias del consumidor y obtener características deseables tales como altos rendimientos, resistencia a enfermedades e insectos y tolerancia a la sequía y otros motivos de tensión vegetal. Estas plantas no sólo han cambiado en aspecto y composición, también se han ido distribuyendo por todo el mundo a lo largo de siglos de migración y comercio humanos. Por ejemplo, la col, que se originó en Europa, se cultiva hoy en todos los continentes habitados. Cuando los consumidores recorren hoy un mercado en muchas partes del mundo, son testigos del sistema alimentario mundial en el que los alimentos producidos en una parte del mundo se envían a diario a los mercados locales.

Ahora comprendemos que nuestros antepasados modificaban la estructura genética de las plantas transfiriendo material genético de una planta a otra. Pero no fue sino cuando el monje austríaco Gregorio Mendel llevó a cabo en el siglo XIX experimentos con arvejillas, que salieron a luz, por primera vez, las leyes fundamentales de la herencia. Antes de los primeros años del siglo XX la reproducción de plantas tradicional, tal como la practicada por Mendel, se basaba en cruzamientos artificiales hechos por el hombre, en los cuales el polen de una especie de plantas se trasanfería otra planta sexualmente compatible. La meta era tomar de una planta una característica deseable e introducirla en otra planta. Pero, a menudo las características deseables no se encontraban en plantas sexualmente compatibles o no se presentaban en ninguna especie vegetal. Esto llevó a los criadores de plantas a buscar nuevas maneras de transferir los genes deseables.

A partir de la década de los 30, los criadores de plantas desarrollaron técnicas para permitirles desarrollar plantas a partir de dos plantas madres que normalmente no podían producir descendientes viables. Un ejemplo es la técnica denominada de "recuperación del embrión", en la cual se le da al embrión de la nueva planta cuidado adicional en el laboratorio para permitirle sobrevivir durante la etapa temprana de su crecimiento.

En la década de los 50 los criadores de plantas desarrollaron también métodos para crear variaciones en la estructura genética de un organismo mediante lo que se denomina "selección por mutación". Las mutaciones en la estructura genética de una planta ocurren en la naturaleza continuamente y al azar por medio de eventos tales como la radiación solar, y pueden llevar a que aparezcan características nuevas y deseables. La cría por mutación usa procesos al azar similares para causar cambios en los genes de la planta. Las plantas son entonces evaluadas para determinar si los genes cambiaron y si los cambios ofrecieron una característica beneficiosa, tal como la resistencia a las enfermedades o los insectos. Si la planta había "mejorado", se la sometía a pruebas para determinar otros cambios que podían haber ocurrido. Muchos de los cultivos comunes que usamos a diario han sido desarrollados mediante técnicas como la recuperación del embrión y la cría por mutación, y virtualmente todos los alimentos que consumimos tienen genes en ellos.

Es difícil imaginar un ejemplo de un cultivo alimenticio común en el mundo desarrollado que no haya sido mejorado mediante alguna forma de tecnología moderna, o de lo que puede llamarse "biotecnología". En palabras simples, la biotecnología es un conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos, o partes de organismos, para hacer o modificar productos, mejorar plantas o animales o desarrollar organismos con propósitos específicos. Esta definición comprende todas las actividades humanas llevadas a cabo en organismos vivos, desde el desarrollo inicial de la cría de plantas, hace 10.000 años, hasta el presente. Esta es la razón por la que los criadores de plantas consideran el término "organismos modificados genéticamente" -- u OMG -- un nombre equivocado, puesto que todos los cultivos de alimentos que hoy son comunes han sido modificados en esta forma.

LA CIENCIA DE LA MODERNA INGENIERIA GENETICA

La ingeniería genética es una forma de la biotecnología y por lo común se refiere a copiar un gen de un organismo vivo (planta, animal o microbio) y agregarlo a otro organismo. En ingeniería genética, una pequeña parte de material genético (ADN) se inserta en otro organismo para producir un efecto que se desea. Esto contrasta con la cría de plantas tradicional, en la cual todos los genes deseables e indeseables contenidos en la planta masculina (polen) se combinan con todos los genes de la planta femenina. La progenie resultante de este cruzamiento puede contener el gen de un carácter deseable, pero puede también contener muchos de los genes indeseables de ambos padres.

La ingeniería genética tiene la ventaja de que puede transferir solamente el gen que interesa y acelerar grandemente la cría de plantas. Pero la ingeniería genética es también más poderosa que la cría tradicional, puesto que puede mover genes no sólo entre especies vegetales similares sino también entre parientes lejanos, inclusive especies no vegetales. Es posible desplazar genes entre tales organismos, aparentemente no relacionados entre sí, porque todos los organismos vivos comparten el mismo código de ADN y la síntesis de proteínas y otras funciones vitales básicas. Los que, por encima, podrían parecer organismos muy diferentes son, de hecho, muy similares, al menos a nivel molecular.

Todos los seres vivos se parecen entre sí más que lo que se diferencian, y esta es una de las razones por las que los genes pueden moverse tan exitosamente entre organismos aparentemente tan diferentes como las plantas y las bacterias. Los genes no son exclusivos de los organismos de los que provienen, de modo que, en realidad, no hay "genes del tomate" o "genes bacterianos". Es el conjunto de todos los genes de un tomate o una bacteria, y no un solo gen, lo que lo convierte en tomate o bacteria. A medida que aprendemos más acerca de la estructura genética de todos los organismos, vemos que la mayoría de las especies vegetales difieren sólo en un pequeño porcentaje de sus genes y que incluso organismos aparentemente diferentes como los tomates y las bacterias tienen muchos genes comunes. Estos hallazgos sugieren que en el largo plazo del proceso evolutivo, incluso los tomates y las bacterias tienen algún antepasado común.

A partir del descubrimiento, hace 50 años, de la estructura del ADN, los científicos llegaron pronto a comprender que podían tomar segmentos de ADN que incluían información acerca de características específicas (genes) y trasladarlas a otro organismo. En 1972, la colaboración entre Boyer y Cohen resultó en el primer aislamiento y transferencia de un gen de un organismo a una bacteria unicelular, donde expresaría el gen para fabricar una proteína. Sus descubrimientos condujeron al primer uso directo de la biotecnología -- la producción de insulina sintética para tratar a los enfermos de diabetes -- y el comienzo de lo que a menudo se denomina biotecnología moderna.

A fines de la década de los 70 se transformaron por primera vez plantas mediante la ingeniería genética. Mary-Dell Chilton y sus colegas usaron una bacteria común que vive en la tierra, Agrobacterium tumefaciens, que se adosa ella misma a las plantas y les transfiere parte de su ADN. Chilton sus colegas agregaron un gen a esta bacteria, la cual, a su vez, lo transfirió a una planta en la que llegó a ser parte de su ADN. Esta bacteria todavía se usa comúnmente en ingeniería genética junto con otra técnica que emplea un mecanismo de alta velocidad para inyectar ADN en las células vegetales. El resultado de ambas técnicas es el mismo: las células vegetales adoptan el gen y empiezan a expresarlo como si fuera propio.

BENEFICIOS Y RIESGOS

Las plantas desarrolladas mediante la ingeniería genética se cultivaron por primera vez en Estados Unidos en 1996, en 1,7 millón de hectáreas, pero para el 2002 se cultivaban en 58,7 millones de hectáreas en 16 países. El uso principal de las plantas actuales es, por amplio margen, el manejo de plagas -- malezas, insectos y enfermedades. El manejo de malezas con plantas tratadas mediante ingeniería genética se lleva a cabo debido a que las plantas tienen una enzima modificada (una proteína) que les permite sobrevivir a una aplicación de un herbicida específico que, normalmente, actúa en esa enzima. Los cultivadores pueden plantar semillas tolerantes al herbicida, permitir que las plantas aparezcan en el campo junto a cualquier maleza y entonces tratar el campo con un herbicida. El resultado es que las malezas mueren, pero no los cultivos. La ventaja para los cultivadores consiste en que invierten menos tiempo en el manejo de malezas, tienen un mejor control de malezas, usan herbicidas más seguros y, en muchos casos, usan menos herbicidas. Además, esta tecnología les permite a los cultivadores usar prácticas de conservación de suelos tales como un escardado reducido o nulo, lo que, en consecuencia, ayuda a retener la humedad del suelo y a reducir la erosión. En el 2002 los cultivos tolerantes a los herbicidas (soja, canola, algodón y maíz) cubrían 48,6 millones de hectáreas.

Los cultivos resistentes a los insectos desarrollados mediante la ingeniería genética utilizan la bacteria común del suelo, Bacillus thuringiensis (Bt), que se ha usado comercialmente durante más de 50 años como insecticida de rociado. Aunque innocuo para los seres humanos y el medio ambiente, cuando un insecto susceptible ingiere Bt, la proteína Bt se une a receptores moleculares específicos en el intestino y crea poros que hacen que el insecto muera de hambre.

Los productos insecticidas que contienen Bt fueron comercializados por primera vez a fines de la década de los 30 en Francia, pero incluso en 1999 las ventas totales de productos con Bt representaban menos del 2 por ciento del valor total de todos los insecticidas. El Bt, que tiene un empleo limitado como insecticida foliar, sea convirtió en un insecticida importante sólo cuando los genes que producen toxinas Bt fueron introducidos, mediante ingeniería genética, en cultivos importantes. Al presente, los cultivos con Bt que hay disponibles son el maíz y el algodón. En 2002 se sembraron en un total de 14,5 millones de hectáreas. Los cultivos resistentes a los virus se crearon mediante la inserción en una planta de una parte no infecciosa de un virus vegetal, en esencia "vacunando" a la planta para protegerla del virus. Esta técnica se llama "resistencia derivada del patógeno". La calabaza y la papaya se han sometido a procesos de ingeniería biológica para que resistan la infección de algunos virus comunes y su venta ha sido aprobada en Esatados Unidos. Hay menos de un millón de hectáreas de estos cultivos.

Las plantas objeto de ingeniería biológica que están actualmente disponibles ofrecen a los cultivadores mejores herramientas para manejar los problemas de plagas. Como ocurre con cualquier tecnología, las plantas sometidas a procesos de ingeniería genética de que se dispone actualmente presentan riesgos y beneficios, pero el actual acervo de información indica que su uso ha mejorado el manejo de plagas, ha reducido substancialmente la cantidad de pesticidas que se usan en algunos cultivos y ha contribuido a mejorar la seguridad de los seres humanos y el medio ambiente. El proceso regulatorio para administrar estas plantas y sus efectos en el medio ambiente y los seres humanos ha evolucionado junto con la tecnología y el conocimiento de que dispone la comunidad científica acerca de estas herramientas.

Gran parte de los temas más controversiales que envuelven a la ingeniería genética de las plantas -- tales como la resistencia a los pesticidas, el flujo de genes y los asuntos relativos a la propiedad intelectual -- no son exclusivos de esta nueva tecnología sino que corresponden a todos los tipos de agricultura. Algunas especies de insectos han desarrollado resistencia al rociado con Bt, lo que indica el potencial de que algunas especies se conviertan en resistentes a las plantas con Bt. Sin embargo, y a pesar de que las plantas con Bt se han cultivado en más de 62 millones de hectáreas en todo el mundo entre 1996 y 2002, no ha habido casos documentados de desarrollo de resistencia. Las razones de esta ausencia de resistencia parecen involucrar no sólo factores biológicos de los insectos y la planta Bt, sino también el hecho de que la agencia reguladora de Estados Unidos (la Agencia de Protección Ambiental) requiere un plan de manejo de la resistencia para cultivar plantas Bt. Ningún otro insecticida está sujeto a regulaciones tan estrictas. Con todo, los cultivadores, las compañías y las agencias reguladoras federales deben mantenerse vigilantes en cuanto al desarrollo de resistencia en cultivos biotecnológicos usados para manejar insectos, malezas y virus, tal como también deben hacerlo con tácticas de manejo no tecnológico de plagas.

Será importante considerar los beneficios ambientales y de salud acumulados que ofrecen estos cultivos biotecnológicos antes de que se desarrolle cualquier resistencia, y cómo puede manejarse la resistencia si ocurre y allí donde ocurra. Además de la resistencia a los pesticidas, el flujo de genes de cultivos biotecnológicos a cultivos no biotecnológicos puede ser también una preocupación. Sin embargo, el riesgo de flujo de que haya flujo de genes varía con cada cultivo y cada gen. El flujo de polen en la soja es muy limitado, de modo que el riesgo de que un cultivo de soja biotecnológico se cruce con un cultivo de soja no biotecnológico es mínimo, pero esto puede ser diferente en otro cultivo. Del mismo modo, si el gen del cultivo biotecnológico que provee una característica de manejo de plagas, tal como resistencia a los insectos, pasó a una planta no biotecnológica, tal como una maleza, debe evaluarse cualquier ventaja selectiva que posea en el ecosistema la maleza protegida contra los insectos. Estas mismas cuestiones deberían tener una respuesta también en lo que toca a los cultivos no biotecnológicos, pero estos no han recibido el mismo grado de atención que los cultivos biotecnológicos, debido a la condición más conspicua de estos últimos.

¿QUE SE ASOMA EN EL HORIZONTE?

En el futuro, los usos potenciales de la biotecnología vegetal tienen un alcance mucho más amplio que los cultivos biotecnológicos actuales de manejo de plagas. Se desarrollan plantas que sirven como "fábricas" productoras de drogas de importancia médica, fuentes de energía alternativa, instrumentos para limpiar vertederos de desechos tóxicos y biomateriales que incluyen tinturas, tintas, detergentes, adhesivos, lubricantes, plásticos y cosas similares. Los consumidores pueden percibir que estos productos mejoran más directamente su calidad de vida que los actuales cultivos biotecnológicos de manejo de plagas.

Para los consumidores, habrá tal vez una ventaja aun más espectacular cuando plantas objeto de ingeniería genética hayan incrementado los beneficios de tipo médico tales como substancias químicas que combaten enfermedades o la producción aumentada de vitaminas y minerales esenciales. Es necesaria una discusión saludable y bien informada de los riesgos y beneficios que implica la biotecnología agrícola para asegurarle a esta nueva tecnología una función apropiada en nuestros futuros sistemas alimentarios y de salud. Nadie debe creer que una tecnología, incluso la biotecnología, resolverá por entero los problemas agrícolas del mundo. Sin embargo, mucha gente familiarizada con la biotecnología cree que es una parte importante de la solución.

Nota: Las opiniones expresadas en este artículo no reflejan necesariamente las opiniones o políticas del Departamento de Estado de Estados Unidos.