Lo que comenzó como un proyecto de investigación japonés se transformó en una iniciativa de investigación internacional que produjo un instrumento clave para promover una segunda "revolución verde". Mediante la participación de investigadores y recursos de distintos países, el Proyecto Internacional de Secuenciación del Genoma del Arroz (IRGSP) logró producir en 2005 un "mapa" de las características genéticas del arroz. Este mapa permitirá a los fitogenetistas acelerar sus programas de reproducción y desarrollar variedades de arroz más robustas y a los agricultores mejorar sus métodos y extender las temporadas de cultivo. Asimismo, los científicos han podido utilizar el genoma del arroz para avanzar sus investigaciones de otros cereales.

C. Robin Buell es investigadora adjunta del Instituto de Investigación Genómica (TIGR) y participó en el IRGSP.

Un antiguo proverbio chino dice que "las cosas más valiosas no son ni las perlas ni el jade, sino los cinco cereales, de los cuales el mejor de todos es el arroz". En efecto, en función del consumo mundial diario, el arroz es más preciado que las perlas: alrededor de 50 por ciento de los habitantes del planeta consumen arroz todos los días. Para gran porcentaje de ellos el arroz es la principal y posiblemente la única fuente de calorías.

El poder suministrar arroz suficiente de alto contenido nutritivo es indispensable para satisfacer las necesidades de la población mundial. Si bien la fitogenética convencional ha aumentado significativamente la producción del arroz, las iniciativas internacionales de colaboración han dado ocasión a mejores conocimientos sobre el genoma del arroz, lo cual promete el desarrollo de variedades de arroz de mayor rendimiento y resistencia a enfermedades.

UNA SEGUNDA REVOLUCIÓN VERDE

Durante los últimos 40 a 50 años los científicos llevaron a cabo importantes mejoras en el rendimiento, la resistencia a las plagas y el contenido nutritivo del arroz, así como de otros cultivos. Lo lograron mediante la aplicación de métodos fitogenéticos convencionales de mezclas genéticas entre variedades de plantas y selección de la progenie más deseable. Esta etapa de mejoras en la producción agrícola se denominó Revolución Verde, y el destacado genetista Norman Borlaug recibió en 1970 el Premio Nobel de la Paz por sus logros para mejorar la producción agrícola.

Sin embargo, la creciente población mundial, así como la reducción de tierras de cultivo, presentarán en el siglo XXI graves desafíos a la capacidad del planeta para alimentarse. Por lo tanto, se necesita una segunda "revolución verde".

Un instrumento que se utiliza actualmente y que podría fomentar esta segunda revolución verde es la genómica, que entraña el estudio de los genes de un organismo y la función que desempeñan en el crecimiento y desarrollo del mismo. La genómica logró un gran avance hace unos 10 años, cuando investigadores del Instituto de Investigación Genómica, en Estados Unidos, lograron determinar la secuencia completa (mapa de la constitución genética) de un microorganismo viviente, la Haemophilus influenzae, una bacteria que causa la gripe. Las técnicas desarrolladas en el instituto se utilizan ahora extensamente para determinar las características genéticas de todo tipo de organismos, incluidos animales, plantas y hongos.

EL PROYECTO DEL GENOMA DEL ARROZ

A principios de los años noventa, científicos japoneses comenzaron a estudiar la secuencia del genoma del arroz. En 1998, a fin de acelerar esta labor y utilizar la experiencia internacional, un grupo de científicos de varios países, encabezados por investigadores japoneses, iniciaron el Proyecto Internacional de Secuenciación del Genoma del Arroz (IRGSP). Con financiamiento de muchos países - entre ellos Japón, China, Corea, Tailandia, India, Francia, Brasil, Taiwán y Estados Unidos - cientos de científicos de todo el mundo contribuyeron a la secuenciación del genoma del arroz. La colaboración internacional facilitó la división del trabajo y la distribución de costos entre los participantes. Además, hizo posible que los participantes tuvieran un interés concreto en el proyecto y que fuera reconocida su labor al descifrar un cromosoma completo, o parte de él. El proyecto se completó en diciembre de 2004 y los resultados se publicaron en agosto de 2005.

El IRGSP logró identificar más de 37.000 genes del genoma del arroz, más que el número de genes del genoma humano. La comparación entre otras secuencias del genoma del arroz con la secuencia que obtuvo el IRGSP resultó en dio paso a la identificación de más de 80.000 nuevos marcadores genéticos, es decir, genes que producen una característica reconocible, lo cual permitirá a fitogenetistas acelerar sus programas de reproducción y crear variedades de arroz más robustas.

Incluso antes de que el IRGSP completara su tarea, los investigadores del proyecto hicieron públicos sus hallazgos a científicos de todo el mundo, con la finalidad de que pudieran utilizar la información en diversas investigaciones de biología vegetal.

La duración del día, es decir, la relación entre horas diurnas y horas nocturnas, que cambia según la temporada, controla la floración de plantas como el arroz y, por consiguiente, el momento en el que echa semillas. Al identificar el mecanismo que fija el momento de floración, los científicos pueden ahora intentar elaborar variedades de arroz que florezcan más temprano durante la temporada de siembra, ampliando de esta manera la temporada de cultivo para los agricultores.

CONSECUENCIAS MÁS AMPLIAS

Aunque el arroz desempeña un papel importante en la agricultura mundial, para los científicos tiene además otra función. Es de sobra conocido que primates como los seres humanos y los chimpancés tienen genes y genomas similares. Esa misma relación se presenta en el arroz y sus parientes cercanos, es decir, en cereales como el trigo, el maíz, la avena, el sorgo y el mijo. Por motivos técnicos y financieros sólo se dispone de una secuencia completa de genoma: la del arroz. Pero dada la estrecha relación que hay entre cereales, los científicos que investigan otros cereales han podido utilizar el genoma del arroz para avanzar en sus investigaciones. En efecto, se podido utilizar la secuencia del genoma del arroz para identificar un gen clave de la cebada que controla la resistencia a un patógeno fúngico responsable de la enfermedad del oídio, que afecta a las plantas.

Los beneficios del proyecto del genoma del arroz son evidentes:

• A medida que se crean nuevas especies y variedades de cultivo más resistentes y se aumentan los conocimientos sobre biología básica vegetal, los países estarán bien preparados para satisfacer las necesidades de una población cada vez mayor en el siglo XXI.

• El formato de colaboración del IRGSP demuestra los avances científicos que se pueden lograr cuando expertos de todo el mundo tienen acceso a los resultados de las investigaciones de sus colegas.

• El IRGSP ha dejado sentado que los emprendimientos científicos de vanguardia no tienen porque incluir sólo a países altamente desarrollados, y que las acciones internacionales de colaboración pueden permitir que las naciones menos desarrolladas adquieran la tecnología más moderna.

• La experiencia del IRGSP probablemente generará nuevas iniciativas con características de colaboración más fuertes. Esto ya ha comenzado con el Consorcio Internacional de Genómica Funcional del Arroz, iniciativa de cooperación entre científicos internacionales para ampliar el conocimiento de las funciones de más de 37.000 genes del arroz con el propósito de satisfacer las crecientes necesidades de producción.

COLABORACIONES PÚBLICO-PRIVADAS

Claramente, la tarea de completar la misión del IRGSP fue un desafío y hubo obstáculos en el camino. La cuestión más grande que afrontó el IRGSP tuvo que ver con las iniciativas paralelas de secuenciación del genoma del arroz por Monsanto y Syngenta, dos grandes empresas internacionales de agroindustria, y el Instituto de Genómica de Beijing, un centro de investigación en China. El IRGSP posteriormente colaboró con Syngenta y Monsanto para establecer una colaboración público-privada sumamente productiva. La colaboración incorporó datos del sector privado en los resultados de las investigaciones públicas.

Las ventajas han excedido con mucho cualquier dificultad. Además de brindar un recurso invalorable para científicos y agricultores del mundo, la culminación exitosa del IRGSP demuestra que la colaboración científica internacional es productiva y sirve fines más grandes que los de sus metas iniciales. Ciertamente, las acciones de colaboración internacional deberían considerarse como una estrategia viable para otros grandes emprendimientos científicos.

Las opiniones expresadas en este artículo no reflejan necesariamente los puntos de vista ni las políticas del gobierno de Estados Unidos.