Nos próximos 50 anos, o mundo precisará produzir mais alimentos, rações e fibras do que em toda a história da humanidade. A revolução tecnológica produzida pela genômica oferece uma oportunidade única para atingir este objetivo. Culturas geneticamente modificadas, resistentes a herbicidas e insetos, produzem benefícios ao disponibilizar mais alimentos, rações e fibras que exigem menos pesticidas, conservam mais o solo e contribuem para um meio ambiente mais sustentável. E, ao contrário do que diz a crítica, as culturas biotecnológicas comprovaram ser tão seguras ou até mais seguras do que aquelas produzidas por métodos convencionais. No futuro, os avanços em biotecnologia agrícola resultarão em culturas que tenham maior tolerância à seca, ao calor e ao frio; exijam menos aplicações de fertilizantes e pesticidas; produzam vacinas para prevenir as principais doenças transmissíveis; e possuam outras características desejáveis.

Richard Hamilton e Richard B. Flavell são, respectivamente, diretor executivo e diretor científico da Ceres, Inc., empresa privada de biotecnologia. Robert B. Goldberg é professor de Biologia Molecular, Celular e do Desenvolvimento na Universidade da Califórnia em Los Angeles.

Tomates geneticamente modificados, resistentes a mofo e tomates tradicionais com o passar do tempo Volker Steger/ Peter Arnold, Inc.

As plantas e a agricultura desempenharam importante papel no desenvolvimento e no avanço da civilização. As plantas asseguram suprimentos sustentáveis de alimentos para seres humanos, rações para animais, fibras para material de construção e vestuário, remédios e medicamentos, perfumes, produtos químicos para processos industriais, energia para cozinha e aquecimento e, mais recentemente, biomassa para atender à crescente demanda por combustíveis para transporte. As plantas cumprem ainda importante função ambiental, evitando a erosão do solo, aumentando os níveis de oxigênio na atmosfera, reduzindo as emissões do dióxido de carbono dos combustíveis fósseis e enriquecendo a terra com nitrogênio, que transportam de forma cíclica entre o solo e a atmosfera.

AGRICULTURA NO SÉCULO 21

Se o crescimento populacional continuar como previsto, precisaremos produzir, nos próximos 50 anos, mais alimentos, rações e fibras do que em toda a história da humanidade. E teremos de atingir esse objetivo em extensões de terra cada vez menores, mas que sejam próprias para a agricultura e a produção agrícola.

Isso apresenta vários desafios importantes à agricultura:

• A produção agrícola precisa crescer acima dos ganhos espetaculares do século 20 a fim de atender à crescente demanda e economizar espaço aberto.

• As quantidades de insumos necessárias, como água e fertilizantes, precisam ser reduzidas.

• É necessário desenvolver culturas capazes de prosperar em condições adversas, de modo que uma terra de qualidade inferior possa ser usada para cultivar produtos agrícolas importantes, temporadas de cultivo possam ser ampliadas e as colheitas não diminuam por causa da seca, do calor, do frio e de outras influências.

• Os impactos ambientais da agricultura resultantes do uso de pesticidas, herbicidas e fertilizantes precisam ser reduzidos. Por exemplo, as culturas precisam ser modificadas para ficar resistentes a pragas, ser capazes de absorver nutrientes do solo de forma mais efetiva e levar a melhor sobre as ervas daninhas na busca por água e sol.

• As culturas alimentícias precisam ser otimizadas com relação à saúde e nutrição humanas, fornecendo vitaminas, aminoácidos e proteínas essenciais para ajudar a eliminar a desnutrição e as doenças.

• Precisam ser desenvolvidas novas culturas energéticas de alto rendimento e que possam ser usadas como fonte renovável de biomassa para combustíveis a fim de limitar nossa dependência de um sistema energético com base no petróleo.

• Precisamos ir “de volta para o futuro” e modificar culturas diferenciadas que possam ser usadas como fábricas de produtos químicos e proteínas para fins industriais e médicos – por exemplo, precursores plásticos e vacinas para combater patógenos humanos e animais.

Esses desafios exigirão a aplicação das técnicas moleculares e de reprodução mais sofisticadas atualmente disponíveis, bem como o desenvolvimento de outras ainda mais novas. Contudo, jamais houve época mais instigante para a biologia vegetal e a agricultura; e a revolução tecnológica gerada pela genômica proporciona uma oportunidade única de realização desses objetivos nas duas próximas décadas ou até mesmo antes.

O USO DE BIOTECNOLOGIA NO DESENVOLVIMENTO DE NOVAS CULTURAS

A maioria das culturas atuais não surgiu de repente de um Jardim do Éden mítico e não cresce “naturalmente”. Ao contrário, a maioria dos nossos principais produtos agrícolas foi modificada há milhares de anos por nossos ancestrais, a partir de parentes selvagens, mediante seleção e reprodução de características que otimizaram as culturas para uso humano. Esses primeiros engenheiros genéticos aprenderam a reconhecer as mutações aleatórias que apareciam em populações de plantas selvagens e a usar essa variabilidade para criar as culturas alimentícias que usamos hoje. Por exemplo, o milho foi criado a partir do teosinto, há cerca de 10 mil anos, mediante seleção de alguns genes que controlam o tamanho da espiga, a estrutura e o número de sementes e a arquitetura da planta. Quase todos os produtos agrícolas usados atualmente, tais como trigo, soja, arroz, batata, repolho, brócolis e tomate, foram modificados de maneira semelhante; ou seja, pelo uso de tecnologias de reprodução para criar novas combinações de genes dentro de uma espécie de cultura e depois para selecionar as melhores características da progênie.

As inovações mais significativas em matéria de transformação da agricultura são: as tecnologias de engenharia genética que permitem o isolamento, a manipulação e a reinserção de novos genes nas plantas; a capacidade de regenerar praticamente qualquer espécie de planta por cultura de tecidos em uma planta fértil; e o desenvolvimento de tecnologias genômicas de alta capacidade de processamento. Este último permite o mapeamento e o seqüenciamento de genomas inteiros de plantas e a identificação dos genes que controlam todos os processos das plantas, inclusive aqueles que podem contribuir para enfrentar os futuros desafios da agricultura como, por exemplo, os genes resistentes a doenças e os resistentes à seca, assim como os relacionados com o tamanho e o número de sementes.

No nível genético, a reprodução de culturas depende da introdução aleatória de mutações ou de variabilidade genética em um genoma da planta e da posterior seleção, feita a partir de uma grande população, de um pequeno subconjunto de mudanças que resultem em uma alteração positiva. Na grande maioria dos casos, não se conhecem as mudanças genéticas que foram feitas. A engenharia genética, por sua vez, fornece uma alternativa mais precisa de reprodução e, por causa dessa precisão, ela pode ser usada para desenvolver novas características valiosas em uma pequena fração do tempo exigido pelas técnicas relativamente imprecisas de reprodução. Os genes extensivamente caracterizados podem ser introduzidos em plantas de forma precisa e dirigida de modo a gerar culturas geneticamente modificadas com características que não poderiam ser alcançadas com procedimentos clássicos de reprodução.

O CRESCIMENTO E OS BENEFÍCIOS DE CULTURAS BIOTECNOLÓGICAS

As primeiras culturas geneticamente modificadas desenvolvidas na década de 1980 eram resistentes a herbicidas e insetos. Hoje em dia, essas duas características – resistência a herbicidas e a insetos – equivalem à maioria das culturas biotecnológicas. Nos últimos 20 anos, tem havido um esforço mundial para isolar os genes que fornecerão uma longa lista de características indicadas por melhoristas de plantas, agricultores, consumidores e industriais para melhorar as variedades de culturas. A biotecnologia vegetal e a engenharia tecnológica são uma das principais atividades dos setores público e privado e estão se tornando parte muito importante da reprodução de plantas em todos os continentes. Na verdade, nunca houve uma época tão empolgante para a agricultura como essa em que tecnologias genômicas poderosas possibilitam a identificação de genes com potencial para revolucionar a produção agrícola nos próximos 50 anos.

Em 2005, comemoramos os 10 anos do cultivo de culturas biotecnológicas. Nesse período, foram plantados 400 milhões de hectares de culturas biotecnológicas geneticamente modificadas. Elas têm sido adotadas por agricultores do mundo inteiro com mais rapidez do que outras variedades de culturas na história da agricultura – e até mais do que o milho híbrido de alto rendimento no século passado. Desde sua introdução em 1996, o uso de culturas biotecnológicas geneticamente modificadas tem crescido acima de 10% por ano e, em 2004, de acordo com o relatório do Serviço Internacional para a Aquisição de Aplicações em Agrobiotecnologia, o aumento foi de 20%. As principais culturas com novos genes biotecnológicos são soja, milho, algodão e canola, respondendo, respectivamente, por 56%, 14%, 28% e 19% da extensão em hectares dessas culturas no mundo todo. Juntas, ocupam quase 30% da área global dedicada à sua produção. Nos Estados Unidos, a soja (resistente a herbicidas), o milho (resistente a herbicidas e insetos) e o algodão (resistente a herbicidas e insetos) biotecnológicos respondem por aproximadamente 85%, 75%, e 45% da extensão total em hectares dessas culturas.

Os Estados Unidos são o principal produtor de culturas biotecnológicas, com mais de 48 milhões de hectares, vindo em seguida a Argentina (16 milhões de hectares), o Canadá (6 milhões de hectares), o Brasil (4,8 milhões de hectares) e a China (4 milhões de hectares). O valor dessas culturas atinge quase US$ 5 bilhões, representando 15% e 16% da produção de culturas e mercados de sementes globais, respectivamente. Os produtos agrícolas biotecnológicos estão produzindo benefícios por meio de alimentos, rações e fibras mais em conta, que exigem menos pesticidas, conservam mais o solo e propiciam um meio ambiente mais sustentável. Além disso, a renda anual dos agricultores menos favorecidos no mundo em desenvolvimento tem aumentado de forma significativa a partir do uso de culturas biotecnológicas, de acordo com dados recentes da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura. A maior parte do valor adicionado foi mais para esses agricultores do que para os provedores de tecnologia.

PROBLEMAS QUE LIMITAM O CRESCIMENTO DE CULTURAS BIOTECNOLÓGICAS

Embora os produtos agrícolas derivados da biotecnologia e da engenharia genética tenham sido adotados a uma velocidade anormal e estejam entre as culturas mais testadas e estudadas da história humana, a biotecnologia agrícola ainda é um assunto polêmico. A oposição ao uso de biotecnologia e de organismos geneticamente modificados dela derivados está em grande parte limitada à Europa, onde um grupo pequeno, mas atuante de ativistas, instigaram a opinião pública contra a tecnologia.

Em um ambiente no qual os alarmes alimentares − não relacionados com a biotecnologia, mas sim com a doença da vaca louca e a contaminação por dioxina − corroeram a confiança pública européia na supervisão regulatória de seu suprimento de alimentos, os grupos ativistas acabaram por gerar um clima de grande desconfiança com relação à biotecnologia agrícola. Essa desconfiança não se justifica: os temores hipotéticos não se materializaram após mais de 10 anos de uso seguro e mais de 400 milhões de hectares de terra cultivável plantada com variedades geneticamente modificadas. Não se conhecem exemplos de efeitos negativos dessas culturas sobre seres humanos, mas é possível comprovar os benefícios ambientais resultantes. Na verdade, os estudos mais importantes publicados em periódicos revistos por seus pares nos últimos cinco anos, indicam o seguinte: as culturas biotecnológicas são substancialmente equivalentes às não biotecnológicas; houve aumento de produção; houve redução de aplicações de pesticidas; foi possível conservar grandes extensões de terra; e as práticas de manejo para evitar ou minimizar a oposição a culturas resistentes a insetos obtiveram sucesso. Embora não exista tecnologia de risco zero, as culturas biotecnológicas mostraram ser tão seguras quanto as produzidas por métodos convencionais. Ou ainda mais seguras!

E QUANTO AO FUTURO?

Na próxima década, outros avanços na biotecnologia agrícola resultarão em culturas que tenham maior tolerância à seca, ao calor e ao frio; exijam menos aplicações de fertilizantes e pesticidas; produzam vacinas para prevenir as principais doenças transmissíveis; apresentem aumentos de tamanho, número e teor nutritivo das sementes; e sejam capazes de se regenerar na falta de fertilização – mantendo o vigor híbrido. Também serão geradas culturas melhoradas do ponto de vista nutritivo para ajudar a minorar a desnutrição no mundo em desenvolvimento. As cultivares de “arroz dourado 2”, atualmente submetidas a testes de campo, chegam a produzir até 30 microgramas de betacaroteno, precursor da vitamina A, segundo artigo recente de Jacqueline Paine e outros. Os autores avaliam que tal quantidade de betacaroteno deverá fornecer no mínimo 50% da cota diária recomendada de vitamina A em uma porção infantil típica de 60 gramas de arroz.

Além das aplicações para aumentar a produção de alimentos, rações e fibras, a biotecnologia está realizando uma contribuição substancial na área de energia. Os avanços na biotecnologia possibilitaram a produção de grandes quantidades de celulases baratas usadas para converter a celulose em açúcares simples que podem, por sua vez, ser fermentados e transformados em combustíveis como o etanol. Estimativas recentes do Departamento de Energia dos EUA indicam que os Estados Unidos podem obter, em 2020, 30% ou mais de seus combustíveis para transporte de fontes de biomassa. A biotecnologia agrícola tem potencial para aumentar ainda mais esse número, intensificando a densidade de produção da biomassa, melhorando as características de processamento dos insumos de biomassa e diminuindo a necessidade de insumos agronômicos, tais como água, fertilizantes e pesticidas.

Vários dos principais países, em especial os Estados Unidos e a China, abrem caminho na biotecnologia agrícola, realizando os investimentos necessários em pesquisa e desenvolvimento e fornecendo um sistema regulatório viável para a introdução e a comercialização de novas culturas geneticamente modificadas.

Se formos criar um novo tipo de agricultura no século 21 que seja igualmente sustentável e produtivo com respeito à segurança alimentar e auto-suficiência energética, precisaremos usar todas as ferramentas e descobertas científicas à nossa disposição, inclusive a biotecnologia e a engenharia genética, e seguir a trajetória ininterrupta dos avanços agrícolas que impulsionaram o progresso humano por milhares de anos.

As opiniões expressas neste artigo não refletem necessariamente a posição nem as políticas do governo dos EUA.