Mejora genética de plantas

En un sentido amplio, podría decirse que la Mejora de Plantas se remonta a los tiempos más antiguos mediante la aplicación intuitiva de procesos de selección. Así, se puede citar como ejemplo concreto el caso del descubrimiento hecho en la «Cueva de los murciélagos» de Méjico donde se encontraron restos de mazorcas de maíz correspondientes a estratos geológicos sucesivos que mostraban un aumento gradual de tamaño correlativo con la sucesión cronológica. Estos hechos indican sin duda alguna que el hombre del Neolítico, haciendo uso de su inteligencia racional, aplicaba ya un proceso de selección en el maíz que cultivaba (Fig.1).

Los orígenes de la Genética están íntimamente relacionados con la investigación de los hibridistas experimentales de plantas. A partir del redescubrimiento de las leyes de Mendel, la aplicación de los conocimientos genéticos impulsó el desarrollo de la Mejora

Fines de la mejora genética de las plantas

La Mejora Genética de Plantas tiene como fin último obtener los genotipos (constitución genética) que produzcan los fenotipos (manifestación externa de los caracteres) que mejor se adapten a las necesidades del hombre en unas circunstancias determinadas. Aspectos parciales de ese objetivo final son:

• Aumentar el rendimiento:
  • Mejora de productividad, aumentando la capacidad productiva potencial de los individuos
  • Mejora de resistencia, obteniendo genotipos resistentes a plagas, enfermedades y condiciones ambientales adversas
  • Mejora de características agronómicas, obteniendo nuevos genotipos que se adaptan mejor a las exigencias y aplicación de la mecanización de la agricultura. Por ejemplo, tales son los casos del sorgo enano o la remolacha monogermen.
• Aumentar la calidad:
  • Mejora de calidad, atendiendo, por ejemplo, al valor nutritivo de los productos vegetales obtenidos.

• Extender el área de explotación, adaptando las variedades de las especies ya cultivadas a nuevas zonas geográficas con características climáticas o edafológicas extremas, como ocurrió con el trigo en los países nórdicos europeos.

• Domesticar nuevas especies, transformando a especies silvestres en cultivadas con utilidad y rentabilidad para el hombre.

Los métodos convencionales de la Mejora han sido los cruzamientos y la selección complementados en ocasiones con técnicas citogenéticas y de mutagénesis artificial. Sin embargo, mediada la década de los ochenta se inició la aplicación de la ingeniería genética molecular en la Mejora mediante la utilización de plantas transgénicas

Plantas trangénicas

La utilización de plantas transgénicas en programas de Mejora se va incrementando de día en día. Algunos expertos han llegado incluso a predecir que hacia el año 2005, el 25% de la producción agrícola en Europa lo será de plantas transgénicas.

En los programas de Mejora de Plantas interesa en ocasiones incorporar un gen determinado a una cierta variedad para dotarla, por ejemplo, de resistencia a un patógeno o darle cierta calidad. El método convencional consiste en realizar un primer cruzamiento con un individuo que lleve el gen deseado y luego, mediante un proceso continuado de cruzamientos con individuos del genotipo original (retrocruzamiento) y selección para el carácter (gen) que se quiere introducir, se puede llegar a obtener tras un proceso más o menos largo individuos con el genotipo original al que se ha añadido el gen deseado. Este método convencional tiene varios inconvenientes como son las muchas generaciones necesarias y en ocasiones la limitación que supone la reproducción sexual cuando lo que interesa es introducir el gen de otra especie, ¡y con más razón si esta otra especie ni siquiera pertenece al reino vegetal sino que se trata de una especie bacteriana o animal !.

1. La ingeniería genética molecular en la mejora de las plantas

Las técnicas de ingeniería genética molecular suponen un método alternativo de incorporación de un gen deseado en el genoma de una planta mediante la obtención de plantas transgénicas. No obstante, no debe olvidarse que, una vez introducido el gen deseado, los procesos de selección son similares a los empleados en los métodos convencionales de la Mejora.

La transgénesis o transferencia génica horizontal en plantas se puede realizar utilizando el ADN-T (transferible) del plásmido Ti (inductor de transformación) de la bacteria Agrobacterium tumefaciens que produce los tumores o "agallas" en las heridas que se originan en las plantas. En el proceso de infección, el ADN-T tiene la propiedad de poder pasar de la célula bacteriana a las células de las plantas, incorporándose al ADN de los cromosomas de éstas. Dicho de forma muy esquemática, la manipulación genética en este caso consiste en incorporar al ADN-T el gen que se desee introducir en la planta. La mayor eficacia de la técnica se consigue utilizando cultivos celulares de hoja o de tallo que son capaces de regenerar plantas adultas completas a partir de células que han sido genéticamente modificadas (transformadas) usando como vector el ADN-T.

Otras técnicas de transferencia de genes consisten en la introducción del ADN en protoplastos (células desprovistas de la pared celulósica por medios enzimáticos o químicos) utilizando el polietilenglicol o la electroporación. También se puede introducir el ADN en las células por bombardeo con microproyectiles (biobalística) formados por partículas de oro o tungsteno recubiertas con ADN del gen deseado. En cualquier caso, después se induce la regeneración de la planta adulta a partir de los protoplastos o de las células tratadas.

Con las técnicas mencionadas (especialmente utilizando el ADN-T del plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens) se han obtenido plantas resistentes a virus, a insectos, a herbicidas, etc. Por ejemplo, desde hace más de treinta años se viene utilizando en agricultura y jardinería un insecticida especialmente eficaz contra las larvas de los lepidópteros cuya eficacia reside en la proteína Bt producida por la bacteria Bacillus thuringiensis. Pues bien, la ingeniería genética molecular ha permitido identificar y aislar el gen bacteriano que codifica para la proteína Bt y se ha logrado transferirlo a plantas transgénicas de algodón, patata, tomate y maíz, haciéndolas resistentes a los insectos.

Otro caso interesante ha sido la obtención de plantas transgénicas de tomate, soja, algodón, colza, etc. a las que se les ha incorporado un gen que produce la resistencia al principio activo (por ejemplo, el glifosato) de los herbicidas de amplio espectro, lo cual permite eliminar las malas hierbas de especies de hoja ancha y crecimiento cespitoso tratando los campos con herbicidas que no dañan al cultivo.

También se han obtenido plantas transgénicas de tomate con genes que alargan el periodo de conservación y almacenamiento evitando la síntesis de la poligalacturonasa que produce el reblandecimento del fruto.

Por último, podrían citarse también las plantas transgénicas utilizadas como biorreactores para producir lípidos, hidratos de carbono, polipéptidos farmacéuticos o enzimas industriales (ver el número especial dedicado a estos temas por la revista Trends in Biotechnology, "Plant-product and crop biotechnology", vol.13, nº 9, pp. 313-409, 1995).

2. Soja y maíz transgénicos

Por su repercusión en Europa, los casos de la soja y el maíz transgénicos resultan de especial relevancia. La soja se utiliza en un 40-60% de los alimentos procesados: aceite, margarina, alimentos dietéticos e infantiles, cerveza, etc. Europa importa anualmente 9 millones de toneladas de los Estados Unidos por un importe de unos 1.400 millones de dólares. España, que importa 1,5 millones de toneladas, es el cuarto país importador detrás de Japón, Taiwan y Holanda.

El 2% de la soja producida en los Estados Unidos es transgénica, de la que un 40% se exporta a Europa. A la soja transgénica, que fue obtenida por la compañía Monsanto, se le ha transferido un gen que produce resistencia al glifosato, que es el elemento activo del herbicida "Roundup", dándose la circunstancia de que es también la misma compañía la que fabrica el herbicida. Este hecho, que es absolutamente lícito, es interpretado por algunos como un abuso de la compañía ; algo así como si fuera juez y parte ya que produce el herbicida y la semilla resistente al mismo.

Ante la protesta de los movimientos ecologistas y la posibilidad de que fuera rechazada la semilla transgénica, los exportadores la mezclan con semilla de soja normal para evitar su identificación. Sin embargo, ya alguna compañía (por ejemplo, la Genetic ID, Iowa, USA) comercializó un test de diagnóstico que permite saber si la semilla de soja (o de maíz, que tiene el mismo problema) es transgénica o no ; es decir, si lleva el gen de resistencia al herbicida. Es importante señalar que la comercialización de la soja transgénica está autorizada en los Estados Unidos, Canadá, Japón y la Unión Europea (en esta última desde Abril de 1996).

Otro caso parecido es el del maíz transgénico producido por la multinacional Ciba-Geigy (hoy Novartis). Este maíz, además de resistente al glufosinato de amonio (que es componente activo del herbicida "Basta"), lo es también al "taladro", un insecto (Ostrinia nubilabis) que horada el tallo de la planta destruyéndola. La resistencia la produce el gen procedente de la bacteria Bacillus thuringiensis que, como se ha señalado anteriormente, produce la proteína Bt que es tóxica para la larva de los dípteros. El problema que puede presentar este maíz transgénico es que la manipulación genética realizada ha unido el gen Bt a otro gen utilizado como marcador genético que produce resistencia a antibióticos betalactámicos (incluyendo la ampicilina). Los movimientos ecologistas han alertado sobre la posibilidad de que las bacterias del tracto intestinal animal y humano puedan incorporar directa o indirectamente la información genética que da la resistencia a tales antibióticos, con el consiguiente peligro sanitario. En este aspecto hay que decir que no hay evidencia científica alguna de que ello pueda ocurrir en la práctica aunque fuera teóricamente posible. Podría decirse que la probabilidad es cero.

La comercialización del maíz transgénico está autorizada en los Estados Unidos (donde supone un 1-2% del maíz cultivado), Canadá, Japón y también en la Unión Europea desde Enero de 1997

Plantas agrícolas transgénicas en vías de comercialización

(fuente: J.M.Carrillo, 1997)

3. Aspectos bioéticos y jurídicos de la utilización de plantas y alimentos transgénicos

¿Cuál es la perspectiva bioética de la producción y utilización de las plantas transgénicas? En el contexto bioético hay que tener en cuenta dos aspectos: el sanitario y el ecológico.

3.1. Punto de vista sanitario

Desde el punto de vista sanitario ya se ha indicado anteriormente el riesgo teórico que supone que el gen que da resistencia a los antibióticos beta-lactámicos (ampicilina) pase a bacterias del tracto intestinal humano directa o indirectamente vía bacterias del tracto intestinal de los animales que se alimenten con el maíz transgénico no procesado. ¿Justificaría ese riesgo potencial con una probabilidad prácticamente nula la prohibición del maíz transgénico con el gen Bt de Bacillus thuringiensis ?. Posiblemente no. Por otro lado, nunca se ha demostrado que un gen consumido por boca haya sido transmitido a una bacteria del tracto intestinal.

Otro aspecto sanitario es el de la aparición de alergias insospechadas por el consumo de alimentos transgénicos. Por ejemplo, se han citado casos de alergia producidas por soja transgénica manipulada con genes de la nuez de Brasil o de fresas resistentes a las heladas por llevar incorporado un gen de pescado (un pez que vive en aguas árticas a bajas temperaturas). En este segundo supuesto, las personas alérgicas al pescado podrían sufrir una crisis alérgica al ingerir las fresas transgénicas.

Las situaciones anteriormente descritas justificarían la petición hecha por organizaciones de consumidores y ecologistas de que los productos elaborados con plantas transgénicas lleven la etiqueta correspondiente (ver Benoit Browaeys, 1997). Y, en efecto, lo consiguieron : el 15 de Mayo de 1997 entró en vigor el Reglamento CE nº 298/97 "sobre nuevos alimentos y nuevos ingredientes alimentarios" aprobado por el Parlamento Europeo y el Consejo de la Unión Europea el 27 de Enero de 1997. En el Art. 1.2 la normativa dice que el Reglamento se aplicará, entre otros, a :

• "alimentos e ingredientes alimentarios que contengan organismos modificados genéticamente con arreglo a la Directiva 90/220/CEE, o que consistan en dichos organismos" ;

• "alimentos e ingredientes alimentarios producidos a partir de organismos modificados genéticamente, pero que no los contengan".

Aquí es importante aclarar que, según la Directiva 90/220/CEE, el término "organismo modificado genéticamente" (OMG) implica "un organismo cuyo material genético ha sido modificado de una manera que no acaece en el apareamiento y/o recombinación naturales". En los términos de esta definición, la modificación genética se entiende producida al menos por el uso de técnicas como : 1) la obtención de moléculas de ADN recombinante mediante la utilización de vectores, 2) la incorporación directa en un organismo de ADN extraño, incluyendo las técnicas de microinyección, macroinyección y microencapsulación, 3) técnicas de fusión o hibridación celular, incluyendo la fusión de protoplastos. Se excluyen, en cambio, de forma explícita otras técnicas como son la fecundación in vitro, la conjugación, transducción y transformación bacterianas y la inducción de poliploides.

Más adelante, en el Artículo 8.1 indica los requisitos específicos suplementarios en materia de etiquetado para información del consumidor sobre :

• a) "las características o propiedades alimentarias (composición, valor o efecto nutritivo, uso al que se destina) en cuanto hagan que un nuevo alimento o ingrediente alimentario deje de ser equivalente a un alimento o ingrediente alimentario existente... En este caso, el etiquetado deberá llevar la mención de estas características o propiedades modificadas junto con la indicación del método por el cual se haya obtenido esta característica o propiedad" ;

• b) "la presencia en el nuevo alimento o ingrediente alimentario de materias que no estén presentes en un producto alimenticio equivalente existente y que puedan tener consecuencias para la salud de determinados grupos de población", como sería el caso de alergias originadas por los productos derivados de la presencia del gen transferido, tal como se señalaba anteriormente ;

• c) "la presencia en el nuevo alimento de materias que no están presentes en el producto alimenticio equivalente existente y que planteen una reserva de carácter ético", como podría ser el caso de una planta transgénica que llevara algún gen animal (por ejemplo, cerdo) ;

• d) "la presencia de un organismo modificado genéticamente mediante técnicas de modificación genética".

Aunque en un principio este Reglamento consideraba (Art. 1.2.) fuera de su aplicación a los productos derivados de la soja y maíz transgénicos, cuya comercialización había sido autorizada con anterioridad, sin embargo el 26 de mayo de 1998 se aprobó el Reglamento (CE) Nº 1139/98 del Consejo por el que se exige el etiquetado de los alimentos e ingredientes alimentarios fabricados, total o parcialmente, a partir de maiz y de semillas de soja modificados genéticamente. Dicho Reglamento entró en vigor a los 90 días de su publicación en el Diario Oficial de las Comunidades Europeas (3 de junio de 1998). A la vista de los considerandos incluidos en el Reglamento se deduce que la normativa aprobada puede prresentar muchos problemas técnicos a la hora de su aplicación.

En cualquier caso, puede suceder que -a no ser por razones alérgicas o de tipo ético, incluyendo una postura ecologista antitransgénica visceral- los consumidores reaccionen ante el etiquetado transgénico igual que los fumadores que compran las cajetillas de tabaco donde se anuncia claramente que el fumar perjudica seriamente la salud ; es decir, que no hagan ni caso a la advertencia.

En relación con el aspecto de la salud humana es importante poner de manifiesto que desde 1990 organizaciones como la FAO, la OMS y la FDA norteamericana vienen evaluando con rigor los pros y los contras de los alimentos transgénicos y no se han opuesto a su utilización.

El 11 de Agosto de 1998, los medios de comunicación difundían la noticia de que, en una experimentación llevada a cabo en el Instituto Rowett (Aberdeen, Escocia) por el grupo de investigación dirigido por el Dr. Arpad Purtaiz, parecía haberse demostrado que al alimentar ratas durante 110 días (equivalentes a 10 años en la especie humana) con patatas transgénicas portadoras de un gen de otra especie vegetal (judía) se reducía su ritmo de crecimiento y se dañaba su sistema inmunológico. Unos días más tarde, la dirección del Instituto anunciaba medidas contra el mencionado investigador por haber causado de manera imprudente la alarma social antes de haber sido constatadas científicamente sus conclusiones, ya que ni siquiera había sido sometido su trabajo a la revisión crítica de una revista científica. Con posterioridad la prensa (New Scientist/El Mundo) difundió la noticia de que el Instituto Rowett, en una declaración oficial, lamentaba "haber proporcionado información falsa sobre un tema que preocupa tanto al público como a la comunidad científica". El Doctor Purtaiz, de 65 años, fue suspendido y obligado a jubilarse. De cualquier forma, el daño ya estaba hecho. Una vez más, se pone de manifiesto la necesidad de mantener en todo momento un comportamiento ético.

3.2. Legislación comunitaria

• Directiva del Consejo (90/219/CEE), de 23 de Abril de 1990, relativa a la utilización confinada de microorganismos modificados genéticamente

• Directiva del Consejo (90/220/CEE), de 23 de Abril de 1990, sobre la liberación intencional en el medio ambiente de organismos modificados genéticamente

• Reglamento (CE) Nº 258/97 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de Enero de 1997, sobre nuevos alimentos y nuevos ingredientes alimentarios

• Directiva del Consejo (Posición Común, aprobada el 26 de Febrero de 1998) relativa a la protección jurídica de las invenciones biotecnológicas (pendiente de aprobación por el Parlamento)

• Reglamento (CE) Nº 1139/98, aprobado el 26 de Mayo de 1998, relativo a la indicación obligatoria, en el etiquetado de determinados productos alimenticios fabricados a partir de organismos modificados genéticamente, de información distinta de la prevista en la Directiva 79/112/CEE (se refiere a la obligación de etiquetado de la soja y el maíz transgénicos)

Legislación en España

Ley 15/1994, de 3 de Junio, "por la que se establece el régimen jurídico de la utilización confinada, liberación voluntaria y comercialización de organismos modificados genéticamente, a fin de prevenir los riesgos para la salud humana y el medio ambiente"

El Real Decreto 951/1997, de 20 de Junio, por el que se aprueba el Reglamento General para el Desarrollo y Ejecución de la Ley 15/1994, de 3 de Junio, supone la actualización y puesta en obra de la normativa comunitaria y, además, crea la Comisión Nacional de Bioseguridad, como órgano colegiado de carácter consultivo adscrito al Ministerio de Medio Ambiente.

3.3. Punto de vista ecológico

Desde el punto de vista ecológico se ha denunciado la posibilidad de que

al crear las variedades transgénicas resistentes a herbicidas se incrementará notablemente el uso de éstos con los posibles efectos secundarios negativos de contaminación del suelo y del agua.

Por otro lado, en especies alógamas (de fecundación cruzada) existe la posibilidad de que una parcela sembrada con plantas transgénicas contamine con su polen a otras parcelas vecinas no transgénicas del mismo cultivo. Por ejemplo, si el polen de un campo de maíz transgénico poliniza plantas normales de una parcela próxima, la semilla que se produzca en esta parcela puede haber incorporado el gen Bt transmitido por el polen ; es decir, sería transgénica. También podría ocurrir que la resistencia al herbicida de una variedad transgénica se transfiriera por fecundación interespecífica espontánea a una especie silvestre afín, con el consiguiente daño para la agricultura. ¿Se va a legislar respecto a medidas de aislamiento (distancia, barreras naturales, etc.) de los cultivos transgénicos ? Estas medidas se aplican durante el periodo de experimentación, pero es prácticamente imposible mantenerlas una vez autorizada su comercialización. De hecho, es importante señalar que ya se ha descrito un primer caso de transferencia de un gen que da resistencia a un insecticida en plantas transgénicas de colza a plantas de rábano que se habían cultivado en su proximidad, poniendo de manifiesto que se ha hecho realidad una posibilidad teórica. Sin duda alguna, esta evidencia científica dará más fuerza a las argumentaciones de los que se oponen a la utilización de las plantas transgénicas. No obstante -sin menoscabo de la prudencia aconsejable en relación con la utilización de cultivos transgénicos- es importante poner de manifiesto que situaciones similares pueden producirse con plantas mejoradas mediante procedimientos genéticos convencionales.

Las plantas transgénicas son un reto de la Biotecnología actual que han creado un cierto grado de alarma social consecuencia, en cierto modo, del temor a lo desconocido y novedoso. De todas formas, es bueno que se plantee en la sociedad un debate serio y riguroso -sin "ecologismos" demagógicos- que permita el avance de la ciencia, evitando a la vez peligros y riesgos innecesarios.

3.4. Riesgos potenciales que pueden implicar las plantas transgénicas

• Efecto directo sobre el hombre:
  • La proteína codificada por el transgén no debe ser tóxica para el hombre.
  • Posibles efectos alergénicos.
  • La aprobación de los productos transgénicos debe ser analizada caso por caso.
• Efecto ambiental:
  • Dispersión incontrolada de la descendencia de la planta transgénica.
  • Transferencia del transgén a otras variedades no transgénicas o a otras especies afines.
  • Inducción de resistencia a los productos transgénicos por parte de los agentes patógenos y plagas.

3.5. El riesgo científico (tomado de F.García-Olmedo, 1998)

En general, la ciencia ha avanzado a ciegas en cuanto al riesgo, pero alerta a sus síntomas.

• Hay que distinguir entre el riesgo de la investigación básica y el riesgo de la aplicación del conocimiento adquirido.

• Hay discrepancias entre la importancia objetiva de un riesgo y su percepción subjetiva:
  • El riesgo voluntario causa menos temor que el riesgo impuesto.
    El riesgo de origen natural causa menos temor que el de origen industrial.
  • El riesgo que se produce en un entorno familiar causa menos temor que el que se produce en un escenario exótico.
  • El riesgo que es difuso en el tiempo o en el espacio causa menos temor que el que se concreta en hora y lugar.
• No existe el riesgo cero:
  • Toda actividad humana conlleva un cierto riesgo que ha de ser evaluado en función de los beneficios que tal actividad reporta.
• Natural no es sinónimo de inocuo:
  • Hay productos naturales que llevan substancias mutagénicas y cancerígenas (por ejemplo: pimienta negra, safrol; setas comestibles, hidrazinas; apio, psolareno; frutos secos, aflatoxinas de hongos; etc.).
• No todo lo artificial es nocivo :
  • Ninguno de los conservantes autorizados llega a ser tan peligroso como las toxinas que pueden producir las bacterias y los hongos que el conservante evita.
    
    

ESTADÍSTICA SOBRE ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS (OGM) EN ESPAÑA (Fuente: E. Barahona, Comisión Nacional de Bioseguridad, MIMAM, Julio, 1998)

Solicitudes de liberación de OGM en España

Solicitudes de liberación de OGM por cultivos (o especies)

Modificaciones genéticas (sobre un total de 82 ensayos autorizados)

Bibliografía

BENOIT BROWAEYS, D. 1997. El etiquetado de los "nuevos alimentos". Mundo Cien tífico, 182: 717-719

CARRILLO,J.M. 1997. Plantas transgénicas: ¿Beneficio o peligro? Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat., 91(2):121-128

CARBONERO,P. Plantas transgénicas. Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat.,91(2): 115-120

GARCIA OLMEDO,F. 1998. La tercera revolución verde. Plantas con luz propia. Editorial Debate S.A..,209 pp.

LACADENA, J.R. 1997. El mercado de transgénicos. Nueva Revista (Madrid), 52: 61-75

TRENDS IN BIOTECHNOLOGY. 1995. Special Issue: "Plant-product and crop biotechnology". Vol. 13, No. 9, pp. 313-409