Transgenia y Seguridad Ambiental (parte 4)

El Convenio Internacional sobre transgénicos
El Tratado sobre la Diversidad Biológica (TDB) enmarcado de la Cumbre de Río sobre Medio Ambiente y Desarrollo (1992), dejó amarrada la necesidad de que los gobiernos trabajaran un Protocolo de Bioseguridad, que reglamente el uso, manipulación, transferencia y movimiento de organismos vivos modificados (Ruiz, 1999). Este Protocolo fue aprobado en Montreal el 29 de Enero de 2000 y el principal aporte es que define un camino consensuado a nivel internacional para el comercio de Organismos Vivos Alterados Genéticamente (OVAG), poniendo fin a un virtual libre albedrío comercial del que han gozado muchas empresas que se dedican a esta área. Uno de los objetivos de este Protocolo es minimizar las probabilidades de riesgo para la diversidad biológica asociada al comercio de OVAG.

Entre los instrumentos más relevantes de este Protocolo cabe destacar el procedimiento de Advanced Informed Agreement (AIA), que garantiza que aquellos Estados que importen productos con OVAG reciban previamente de parte de los países exportadores toda la información necesaria para evaluar los riesgos, y sobre esa base, decidir si autorizan o no el ingreso de dichos productos. También se sientan las bases para una mayor cooperación en el ámbito de la investigación científica y tecnológica entre el Norte y el Sur.
Según Törey (2000), Chile se alineó con el Grupo de Miami (Chile, Uruguay, Estados Unidos, Canadá y Australia) y que es difícil pensar hoy que se pueda frenar una tecnología como la transgenia, que puede ser una respuesta para muchos problemas que el mundo está viviendo hoy. En su opinión, el debate sobre este tema en Chile no debe perder de vista que somos el principal exportador frutícola del Hemisferio Sur, y mientras unos 50 países están avanzando a grandes pasos en esta tecnología, debemos decidir si preferimos sumarnos o quedarnos atrás en este campo.

Sin duda que la transgenia presenta múltiples ventajas. Por ejemplo, un fitomejorador trata de reunir una combinación de genes en una planta de cultivo que la hagan tan útil y productiva como sea posible. Según dónde y para qué propósito se cultive la planta, los genes deseables pueden proporcionar características tales como un rendimiento más alto o mejor calidad, resistencia a las plagas o enfermedades o tolerancia al calor, el frío y la sequía. Combinar los mejores genes en una sola planta es un proceso largo y difícil, en especial cuando el fitomejoramiento tradicional se ha limitado al cruzamiento artificial de plantas dentro de la misma especie o entre especies
estrechamente emparentadas para reunir diferentes genes. Por ejemplo, un gen para aumentar el contenido proteínico de la soya no podía ser transferido a un cultivo completamente distinto como es el maíz usando las técnicas tradicionales.

La tecnología transgénica permite a los fitomejoradores reunir en una sola planta genes útiles de una amplia gama de fuentes, no sólo de la misma especie de cultivo o de plantas muy emparentadas. Esta tecnología proporciona un instrumento para identificar y aislar genes que controlan características específicas en una sola clase de organismos y para trasladar copias de esos genes a otro organismo muy diferente, que entonces tendrá también esas características. Este poderoso instrumento permite a los fitomejoradores hacer lo que siempre han hecho, generar variedades de cultivos más útiles y productivas que contienen combinaciones nuevas de genes, y además ampliar las posibilidades más allá de las limitaciones impuestas por la polinización cruzada y las técnicas de selección tradicionales.

Aunque algunas pruebas son conducidas por Universidades y organizaciones de investigación avanzadas, la agenda de investigación de tales instituciones es cada vez más influenciada por el sector privado. El 46% de empresas de biotecnología apoyan la investigación biotecnológica en las universidades, mientras 33 de los 50 estados en USA tienen centros universidad-industria para la transferencia de biotecnología. El desafío para tales organizaciones públicas no sólo será el asegurar que los aspectos ecológicamente apropiados de la biotecnología se investiguen (tales como fijación de N, tolerancia a la sequía, etc.), sino también supervisar y controlar cuidadosamente la provisión de conocimiento aplicado de libre propiedad al sector privado, para garantizar que tal conocimiento continúe en el dominio público para el beneficio de toda la sociedad.

Fuente: José Celis Hidalgo, Doctor en Ciencias Ambientales Facultad de Medicina Veterinaria - Universidad de Concepción

Transgenia y Seguridad Ambiental (parte 3)

Riesgos en el uso de plantas transgénicas
No obstante los beneficios señalados anteriormente, las plantas transgénicas presentan algunos riesgos que es necesario considerar. En sus comienzos la ingeniería genética estuvo restringida a laboratorios de investigación y a industrias de fermentación, no produciéndose problemas de ningún tipo: Sin embargo, a medida que estos experimentos salieron del laboratorio (en los años 80), en ensayos de campo y posteriormente en siembras comerciales (años 90), los riesgos ecológicos de los OGM se han hecho previsibles.

Entre estas posibilidades está la invasión de ecosistemas, en formar malezas, transferencias de polen con formación de híbridos, posibilidad que genes introducidos de virus se recombinen y generen nuevas plagas, esconociéndose realmente cuáles puedan ser las futuras consecuencias.

Según Altieri (1999), entre los problemas o riesgos que pueden presentar las plantas transgénicas tenemos los siguientes:
1. Expansión de cultivos transgénicos a un grado que resulten una amenaza para la diversidad genética por la simplificación de los sistemas de cultivos y la promoción de la erosión genética.

2. Potencial transferencia de genes de cultivos resistentes a herbicidas a variedades silvestres o parientes semi-domesticados, pudiendo crear superralezas.

3. Traslado horizontal de genes, pudiéndose llegar a la creación de nuevas razas patogénicas de bacterias.

4. Recombinación de vectores que pudieran generar variedades de virus más nocivas, sobre todo en plantas transgénicas diseñadas para resistencia viral en base a genes virales.

5. Las plagas de insectos desarrollarán rápidamente resistencia a los cultivos que contienen la toxina Bt, extraída del Bacilus turingensis.

6. El uso masivo de la toxina de Bt en cultivos bien pudiera desencadenar interacciones potencialmente negativas que afecten procesos ecológicos y a organismos benéficos.

Fuente: José Celis Hidalgo, Doctor en Ciencias Ambientales Facultad de Medicina Veterinaria - Universidad de Concepción

Transgenia y Seguridad Ambiental (parte 2)

¿Cómo se lleva a cabo el proceso de la transgenia?
El proceso consiste en lo siguiente: Se toma cualquier trozo de una planta o tejido animal de interés alimenticio. Si tomáramos una planta, se aísla un gen. El científico separa las células a través de procesos físicos y químicos hasta llegar a una masa que es fácilmente manipulable. Entonces se incorpora el gen seleccionado (o los genes aislados) en células germinales. Luego, se colocan nuevos genes, de otra especie, dentro de esa masa (o cromosoma) a través de un portador (virus, bacteria o antibiótico) que introduce ese gen dentro de la masa o cromosoma de la célula elegida. La nueva célula se reproduce en laboratorio. Después que la planta ha germinado, se procede a cultivarla en campos experimentales. Si la planta, prospera y se desarrolla, se ha obtenido una planta transgénica.

En el caso de la transgenia animal, el camino está ligado a los avances realizados en los diferentes ámbitos de las técnicas del DNA. Uno de los caminos de estudio es usar los animales como biorreactores, y ya diferentes grupos de investigadores han conseguido obtener tanto en plasma como directamente de la leche ciertas proteínas de interés médico. El problema se encontraba en la dificultad de purificar estos productos directamente de la sangre, lo cual resultaba extremadamente caro y poco seguro, por el peligro intrínseco de la contaminación de la sangre (el virus del VIH, de la hepatitis C, de la enfermedad de Creutzfeld Jakob), hecho que en ganadería hace mucho tiempo que se evita por selección de ganado, creando líneas exentas de estas enfermedades.

Tipos de plantas transgénicas que se producen de acuerdo a lo señalado (Grossetete et al. 1998), existen 2 grandes ejes para el mejoramiento de plantas, uno corresponde al mejoramiento agronómico (resistencia a plagas y enfermedades) y el mejoramiento por su valor de uso (composición de ácidos grasos, mejoramiento proteico, modificación de almidón, vitaminas, nutracéuticos, plantas sintetizadoras de vacunas y mejoramiento del color de las flores).

Actualmente existen variadas especies que han sido desarrolladas como transgénicos, entre las cuales se destacan: álamo, algodón, alfalfa, arroz, calabaza, camote, caña, arabidopsis, ciruelo, clavel, coliflor, crisantemo, chícharo, datura, eggplant, espárrago, flax, girasol, lechuga, lotera, maíz, manzano, melón, nabo, papas, papaya, perejil, petunia, poplar, raps, soya, tabaco, tomate, trigo, uva, walnut y zanahoria (Grossetete et a., 1998; Arce,1994). A nivel mundial, los principales países productores de transgénicos, en orden de importancia, son los siguientes: Estados Unidos, Argentina, Canadá y China.

Fuente: José Celis Hidalgo, Doctor en Ciencias Ambientales Facultad de Medicina Veterinaria - Universidad de Concepción

Transgenia y Seguridad Ambiental (parte 1)

La biotecnología moderna ha hecho posible la producción de especies mediante el uso de la ingeniería genética y se les ha denominado Especies Transgénicas, usando como sinónimos las denominaciones Organismos Genéticamente Modificados (OGM), Organismos Vivos Modificados (OVM) u Organismos Vivos Alterados Genéticamente (OVAG); en el caso de los alimentos transgénicos se usa la denominación de Alimentos Alterados Genéticamente (AAG).

La primera planta transgénica producida correspondió al tabaco en el año 1985, usando como agente transferente al Agrobacterium tumefaciens, especie ampliamente conocida en el ámbito agronómico (Stewart et al., 2000). Posteriormente fueron creadas otras técnicas de transferencia que hicieron posible cientos de ensayos, lo que permitió que una variedad de tomate transgénico fuera producido por una empresa norteamericana y liberado para siembra comercial en el año 1994. Hoy día son más de 100 las especies vegetales que están siendo producidas en el mundo bajo este sistema.

Desde que se produjo la primera liberación de material transgénico, se ha iniciado una ardua polémica entre las empresas productoras -transnacionales que han realizado grandes inversiones y grupos opositores apoyados por organizaciones ecologistas, en relación a los beneficios y riesgos que tienen o podrían causar estos organismos modificados.

Aplicación de la producción de transgénicos

De acuerdo a lo señalado por Díaz (1999), existen 5 grandes campos donde se están desarrollando transgénicos:

1. Medicamentos y vacunas transgénicas
2. Productos transgénicos para la industria
3. Alimentos transgénicos
4. Animales transgénicos
5. Producción de plantas transgénicas

Fuente: José Celis Hidalgo, Doctor en Ciencias Ambientales Facultad de Medicina Veterinaria - Universidad de Concepción

Biotecnología: Una Revolución Silenciosa (parte 3)

Manteniéndose al corriente Chile está adelante de otros países productores de fruta en investigación de frutas deshuesadas, pero detrás de otros, como por ejemplo en manzanas, dice Araya. Pero para todas sus exportaciones de frutas, se necesita que urgentemente desarrolle sus propias variedades.

La mayoría de las variedades cultivadas actualmente en Chile fueron desarrolladas hace 30 años atrás, por el Departamento de Agricultura de los EE.UU. y están disponibles sin costo. Pero hoy en día, son las compañías privadas, las que hacen los cultivos y ellas están patentando sus resultados, y no sólo exigen un pago de regalías, sino también determinan el área donde una nueva variedad puede ser cultivada mundialmente y aún el embalaje en el cual ésta debe ser comercializada. 


Por ejemplo, en la actualidad, existen algunas variedades de frambuesas que los productores chilenos simplemente no pueden obtener. “En el mediano plazo, si Chile no tiene sus variedades propias para colocar sobre la mesa de negociación internacional, deberá enfrentar una real amenaza a su competitividad”, advierte Araya. La competitividad también es un tema para la industria minera del cobre de Chile. Con la mayoría de los yacimientos más atractivos del país que ya han sido desarrollados, la industria necesita encontrar formas económicamente viables de explotar recursos de menor calidad. Y en esto también, la biotecnología puede ayudar. A finales de los ‘90s, Chile estaba 20 años atrasado en biominería, pero ahora está al frente, dice Pedro Morales, gerente de investigación e innovación de la productora de cobre estatal, Codelco. Esto se debe, en parte, a un proyecto desarrollado bajo la Iniciativa Genoma chilena. Llevada adelante por BioSigma, un joint venture entre Codelco y Nippon Mining and Metals de Japón, el proyecto ha aislado un conjunto de bacterias, las que debido a que operan a temperatura ambiente, prometen reducir el costo de lixiviación de sulfuros que, de otra forma, bajo los procesos existentes, tendrían una calidad demasiado baja para su explotación comercial. 


“Las bacterias existe en forma natural; lo que BioSigma ha hecho, es optimizarlas y reproducirlas”, cuenta Morales. Además, a través de Alliance Copper, un joint venture con BHP Billiton, Codelco también está usando biolixiviación -en este caso, a temperaturas más altas- para tratar el problema de impurezas, tales como el arsénico, que incrementa los costos de producción de cobre. Alliance Copper, que ha invertido a la fecha, un estimado de USD 80 millones, ya está operando una planta piloto que ha demostrado el potencial comercial de la tecnología y, en esta misma línea, según Morales, una decisión será tomada a fines de este año, sobre la proposición de una planta industrial, cuyo valor alcanzaría los USD 328 millones. 

Biotecnología: Una Revolución Silenciosa (parte 2)

Enfoque sobre los productos huérfanos Uno de los principales pioneros del país en materia de biotecnología, fue la Fundación Chile, un instituto de transferencia de tecnología con sede en Santiago. A finales de los años ‘90s, creó Biogenetic un joint venture con Interlink Biotechnologies, con sede en Nueva Jersey, en un esfuerzo por agregar biotecnología a la competitividad de algunas de las principales exportaciones chilenas.


El director general de Fundación Chile, Eduardo Bitrán, dice que Chile debe concentrarse en lo que a veces llaman cultivos o productos “huérfanos”, en otras palabras, aquellos que a pesar de ser tremendamente importantes para Chile, son demasiado pequeños como para atraer la atención de grandes compañías internacionales de biotecnología. “Ellas miran hacia el volumen para justificar la investigación y el apoyo en materia de Relaciones Públicas”, explica Bitrán. Ese punto de vista es apoyado por Alfredo Villaseca, director de Monsanto en Chile, un productor de semillas modificadas genéticamente, con sede en EE.UU. “La investigación siempre se inicia con los grandes cultivos; nadie desarrolla una nueva tecnología para el perejil”, señala. Monsanto comenzó su vida comercial como proveedor de químicos agrícolas. “Ello significaba convencer sólo al agricultor, no al público en general”, se recuerda Villaseca. Pero, en los años ‘80, cuando la compañía comenzó a operar en el área de productos biotecnológicos y transgénicos, la aceptación del público pasó a ser un problema. Sin duda, la compañía que se concentra en maíz, algodón, canola y porotos de soya, ha abandonado el trigo transgénico, debido, en parte, a la importancia simbólica del pan. “Los consumidores no se dan cuenta de que los cultivos transgénicos pueden significar alimentos más baratos y menos toxinas en el ambiente”, se lamenta Villaseca. Y si Monsanto se retiró del trigo, un producto del cual existen millones de hectáreas, sólo en EE.UU., ¿cuáles son las oportunidades, por ejemplo, para los duraznos en Chile? 


Pero los nectarines -un tipo de durazno-, son objeto de un importante programa de investigación biotecnológico que actualmente se está efectuando en Chile. Bajo la Iniciativa de Genoma Chilena, lanzada en el 2001 -con el apoyo financiero del Banco Interamericano de Desarrollo y del Gobierno Chileno-, un grupo de organizaciones de investigación y de la industria, están observando por qué los nectarines pierden su jugosidad, cuando están en tránsito hacia los mercados de exportación. Este es un problema especial para Chile, debido a la distancia del país hacia sus principales mercados frutícolas en América del Norte y Europa, expresa Edmundo Araya, director general de la Fundación para el Desarrollo Frutícola (FDF). “A diferencia de otros países proveedores, nosotros tardamos entre 13 y 15 días antes de que nuestros nectarines lleguen a la estantería del supermercado, y nadie va a resolver ese problema por nosotros”, insiste él. El proyecto de investigación, de USD 2 millones, está tratando de identificar los genes responsables de esta pérdida de jugosidad y, dice Araya, que ha logrado un progreso interesante. 


La FDF y la Asociación de Exportadores de Frutas (ASOEX), están participando en conjunto en el proyecto. Su rol, dice Araya, es asegurar que las prioridades del proyecto estén alineadas con las necesidades de la industria, en vez de ramificarse hacia áreas que podrían ser científicamente interesantes, pero que tienen un menor valor práctico inmediato. Otro proyecto que opera bajo la Iniciativa Genoma, también está estudiando la genómica de las uvas. La meta es encontrar los genes que proporcionan resistencia a la botritis -una enfermedad fúngica, que produce naturalmente uvas sin semillas- eliminando así la necesidad de aplicar ácido giberélico, una hormona de la planta, requerida actualmente para que las uvas sin semillas alcancen su tamaño completo. Asimismo, la industria frutícola en conjunto con universidades e institutos de investigación local y de EE.UU, han recurrido al Programa Consorcio a fin de obtener financiamiento para desarrollar variedades de frutas deshuesadas, uva de mesa, manzanas y bayas. El proyecto que durará cerca de cinco años tendría un costo estimado de USD 7 millones, de los cuales el gobierno aportaría casi el cincuenta por ciento. 

                                                               Botrytis cinerea en Vid

Botrytis cinerea

Fuente: http://www.businesschile.cl

Biotecnología: Una Revolución Silenciosa (parte 1)

La biotecnología abarca mucho de lo que algunos consideran literalmente consideran como pecados, desde la fabricación de cerveza -una de las formas más antiguas de biotecnología- hasta la investigación de células madre. Pero más allá de los asuntos éticos y de preocupación pública -que por ciento son claves para el desarrollo de la industria- ello también contiene una multitud de promesas, incluyendo un mejor tratamiento de las enfermedades, rendimientos agrícolas más altos y un medio ambiente más limpio. Sin duda alguna, para Chile, que tiene una economía impulsada por las exportaciones de recursos naturales, la biotecnología es crucial. Tal como lo reconoce la Política Nacional para el Desarrollo de la Biotecnología del gobierno nacional, es improbable que Chile mantenga su competitividad en sectores tales como el minero, forestal, acuicultura y agrícola, a menos que aproveche la biotecnología de acuerdo a sus necesidades. Pero ello requiere investigación y desarrollo (I + D), un área en la cual Chile ha venido estando con los pies a la rastra. 


Según el Informe de Comercio Mundial 2004, publicado por la Organización Mundial de Comercio, Chile gastó sólo el 0,5% del PIB en I + D, el año 2000, estando alineado con Brasil y México y por supuesto con India, pero bastante por debajo de Singapur (1,9%), de Estados Unidos (2,8%) y de Finlandia (3,4%). Pero las comparaciones internacionales de competitividad, tal como la publicada recientemente por el Instituto de Administración del Desarrollo (en inglés Institute of Management Development) con sede en Suiza, regularmente identifica el I + D como una de las debilidades chilenas. Más aún, la biotecnología representa solo una fracción del gasto chileno en I + D y por ello no es sorprendente, en consecuencia, que la industria todavía sea tan pequeña. La Asociación Chilena de Compañías de Biotecnología, tiene sólo 16 miembros, quienes de acuerdo a su presidente, Alfredo De Ioannes, informan ventas anuales combinadas de aproximadamente USD 7 millones. En comparación, EE.UU. tienen un estimado de 1.500 compañías de biotecnología, con ventas anuales para el año 2003, de alrededor de USD 39 billones, o sea, más de un tercio del PIB chileno.


“La biotecnología aún es una actividad incipiente en Chile,” admite De Ioannes. Pero las compañías que pertenecen a la Asociación -principalmente pequeñas firmas formadas como resultado de la investigación universitaria en biotecnología médica- son sólo parte de la historia. Diversas otras iniciativas en biotecnología agrícola e industrial -excesivas, señalan los críticos, que argumentan en contra de la repartición demasiado insuficiente de recursos limitados- también están siendo desarrolladas en las universidades e institutos de investigación del país. El gobierno está deseoso de promover iniciativas de biotecnología que beneficien las exportaciones chilenas de recursos naturales, expresa Katia Trusich, jefe subrogante de programas de biotecnología de Innova Chile, el Programa de Desarrollo e Innovación Tecnológica de la Corporación de Fomento de Chile (CORFO). Al igual que CORFO, Innova Chile reúne a la Fundación para la Innovación Agraria (FIA) y a la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT), en un esfuerzo por facilitar el acceso a fondos estatales, que estas instituciones administran y que juegan un importante papel en financiar proyectos de investigación biotecnológica. Además, las tres instituciones han lanzado recientemente un Programa de Consorcio, para incentivar a las compañías y organizaciones comerciales a unir fuerzas con las universidades e institutos de investigación, de manera de abordar problemas que afectan a una empresa determinada o área de actividad -tales como el área de salud, forestal o fruticultura- pero que serían demasiado riesgosos o costosos para que los actores los ejecutaran en forma individual. Existen fondos del gobierno disponibles para estos consorcios, pero por lo general, deben tener contribuciones equivalentes de la contraparte, ya sea en dinero o en especies. 

Fuente: http://www.businesschile.cl

Aplicaciones a la Genética Vegetal

La relevancia inicial de la biotecnología aplicada al agro se relaciona con el relevante papel que tiene éste en la seguridad alimentaria20. Las aplicaciones de la biotecnología a la genética vegetal tienen algunas similitudes y otras diferencias con el caso analizado previamente. Inicialmente se destaca que los granos (excepto algunos casos) fungen como bienes de capital (semillas) con capacidad de reproducción y/o como bienes finales (granos) en sus diversos usos. Sus procesos reproductivos son más cortos (especialmente para los cultivos más destacados) y su desarrollo se da en el marco de paquetes tecnológicos cada vez más complejos (incluyen fertilizantes, herbicidas, insecticidas, etc.). 

En su explotación se requieren grandes superficies (a diferencia de la ganadería y/o la lechería que pueden confinarse a espacios acotados), lo cual los hace muy sensibles a múltiples necesidades de adaptación a suelos y climas. Ello lleva al concepto de variedad cuya amplitud es mucho mayor que en el caso de los animales. De hecho, las variedades como tales tienen sistemas de reconocimientos de derechos de propiedad con regímenes específicos (obtentores vegetales).

Sistema de Transformación de Plantas

Hoy en día existen tres técnicas que permiten obtener plantas transgénicas:

·       Transformación de protoplastos.

·       Transformación biolística (o bombardeo de microproyectiles).

·       Transformación mediante Agrobacterium.

El uso de cada técnica viene condicionado por el tipo de planta, ya que no siempre se han conseguido éxitos con los tres sistemas. Cada técnica se ha desarrollado con sistemas modelo, es decir con especies de plantas en las que las condiciones de manipulación y regeneración están bien establecidas, y para cada nueva especie es necesario establecer empíricamente las condiciones más efectivas y el mejor método de transformación.

Transformación de Protoplastos

Se denominan protoplastos a las células vegetales desprovistas de pared celular. Su obtención se lleva a cabo mediante procesos mecánicos y enzimáticos de eliminación de la pared celular. Por ejemplo, se pueden obtener protoplastos de tabaco o petunia a partir de hojas, mediante la retirada de la epidermis y el tratamiento con celulasas y pectinasas (enzimas que digieren los componentes de la pared celular vegetal) en medio isotónico, para evitar su rotura (al carecer de pared no son capaces de soportar cambios osmóticos).

Protoplasto de Espinaca

Mediante este proceso se obtiene una suspensión con millones de células individuales susceptibles de ser transformadas. Los protoplastos se mantienen en un medio de cultivo y se adiciona el gen que se ha de transferir. Para conseguir la penetración del transgen es necesaria la permeabilización de la membrana, que se lleva a cabo mediante distintos procesos:


- Electroporación: Consiste en aplicar al protoplasto descargas eléctricas de manera que la membrana se despolariza y se crean diminutos poros por los que puede penetrar el ADN. 


- Tratamiento con polietilenglicol para desestabilizar la membrana celular.


- Fusión con la membrana de liposomas que contengan el ADN a transferir.

Una vez incorporado el DNA, se requiere cultivar los protoplastos para permitir su división, y en las condiciones que permitan conseguir la regeneración de la planta que ha incorporado el transgen.

Transformación Biolística

Se denomina biolística o bio-balística a la introducción de DNA en células mediante la aceleración (disparo) de proyectiles de muy pequeño tamaño (microproyectiles). Generalmente los microproyectiles tienen alredededor de una micra (10^-6 m) de diámetro, y son de un material inerte (oro o tungsteno). 

Los microproyectiles se pueden recubrir de DNA, y se pueden acelerar mediante pólvora, una descarga eléctrica, o utilizando gases a presión (por ejemplo helio comprimido). De esta forma se puede introducir DNA en prácticamente cualquier tejido de cualquier especie vegetal.

No obstante, el proceso tiene una desventaja, la falta de control sobre la integración del gen en el genoma de la planta. Puede suceder que el transgen se rompa durante el proceso y por tanto se integren fragmentos del ADN de partida, o que se integren demasiados transgenes y por tanto la planta reaccione silenciandolo, es decir, impidiendo que el gen se exprese.

Transformación con Agrobacterium

El co-cultivo de células o tejidos con Agrobacterium tumefaciens es el procedimiento más utilizado para transformar plantas dicotiledóneas. Hasta hace muy poco no era posible emplearlo en monocotiledóneas, grupo que abarca a las gramíneas, muy importantes en la nutrición humana, pero ya se ha conseguido con arroz y maíz.

Las bacterias del género Agrobacterium son patógenos de plantas capaces de inducir una malformación llamada tumor de agalla. Penetran en los espacios intercelulares a traves de pequeñas heridas presentes en la planta, atraída por sustancias que la planta excreta en sus zonas abiertas. La formación del tumor tiene lugar por la transferencia a los nucleos de las células infectadas de un segmento de ADN presente en un plásmido del Agrobacterium, el T-DNA. 

Ciclo de vida de Agrobacterium

De esta forma, la bacteria establece con la planta una especie de "colonización genética", obligándola a fabricar una sustancia de la que sólo se puede nutrir el Agrobacterium y que es segregada en el tumor.

Agrobacterium traducido

El estudio del plásmido mencionado, permitió observar la existencia de genes de virulencia y de genes inductores de tumores. Estos últimos están flanqueados por unas secuencias de nucleotidos características en el borde izquierdo y derecho. Mediante manipulación genética se consiguió obtener cepas de Agrobacterium sin genes tumorales pero manteniendo los bordes izquierdo y derecho. De esta forma, cualquier gen integrado dentro de estos bordes será transferido a las células de la planta.

Una vez introducido el transgen en el Agrobacterium, es necesario proceder a co-cultivar las células de la planta con la bacteria. Para ello se emplean tejidos vegetales que deben ser heridos con el fin de activar los genes de virulencia bacterianos y así inducir la introducción del transgén. Los tejidos vegetales empleados pueden ser de hoja, de cotiledones, fragmentos de tallo o incluso semillas en germinación.

Este sistema es más fiable que otros ya que la transformación es más estable y sólo se introduce una copia del transgen.

Selección de transformantes

Todos los sistemas de transformación desarrollados hasta el momento requieren seleccionar aquellas plantas que contengan el transgén introducido, eliminando el resto. El sistema más sencillo es incorporar al transgen otro gen con resistencia a un antibiótico o a un herbicida, de forma que, al realizar el cultivo in vitro en presencia del agente de selección (antibiótico o herbicida), se garantiza que únicamente sobrevivirán aquellas que hayan sido transformadas.

Este método de selección ha provocado el rechazo por parte de ciertos sectores de la opinión con el argumento de que su uso haría proliferar la presencia en la Naturaleza de genes de resistencia a antibióticos o herbicidas. Para evitar esta crítica en los últimos años se han desarrollado técnicas de selección que no necesitan del uso de estos genes de resistencia. Por ejemplo se han utilizado genes que confieren a los tejidos transformados la capacidad de utilizar como nutrientes fuentes de carbono diferentes a las habituales. De esta forma, si en el medio de cultivo se incluye únicamente la fuente de carbono selectiva, sólo prosperarán aquellas células que contengan el transgen.

Algunos de los ejemplos más importantes son:

Resistencia a herbicidas:

La resistencia a herbicidas se basa en la transferencia de genes de resistencia presentes en bacterias y algunas especies vegetales como la petunia. Así se ha conseguido que plantas como la soja sean resistentes al glifosato, a glufosinato en la colza y bromoxinil en algodón. La resistencia a herbicidas de estos cultivos simplifica el control de las malas hierbas para el agricultor sin perjudicar a las plantas.

Resistencia a plagas y enfermedades:

Hace varios años que se descubrió en la bacteria Bacillus thurigiensis la presencia de una proteina que resultaba tóxica para muchos insectos, pero no para otros organismos. La introducción del gen que codifica esta proteína en algunos cultivos aporta una serie de ventajas muy importantes para el agricultor, consumidores y medio ambiente. Se reduce el consumo de insecticidas para el control de plagas, se disminuye el empleo de envases dificilmente degradables, y se aumentan las poblaciones de insectos beneficiosos.

Mejora de las propiedades nutritivas y organolépticas:

El conocimiento del metabolismo de las plantas permite mejorar e introducir mejoras en sus características, como por ejemplo en el tomate se ha logrado mejorar la textura y la consistencia impidiendo el proceso de maduración, al incorporar un gen que inhibe la formación de pectinasa, enzima que se activa en el curso del envejecimiento del fruto y que produce una degradación de la pared celular y la pérdida de la consistencia del fruto.

También se han desarrollado plantas transgénicas en las que sus propiedades alimenticias están mejoradas, como el arroz dorado de Potrikus, que aumenta la producción de precursores de vitamina A, o las patatas transgénicas creadas por científicos hindúes, con genes que la hacen más rica en aminoácidos esenciales

Resistencia a estrés ambiental:

La productividad de muchos cultivos se ve comprometida por gran variedad de presiones ambientales, como sequía, heladas, etc. A menudo la resistencia a las condiciones adversa suele venir determinada por varios genes, siendo pues dificil de conseguir, por el momento, mediante la biotecnología.

Un ejemplo de mejora de la resistencia de la planta a una condición adversa como son las heladas se ha llevado a cabo mediante las bacterias Pseudomonas syringae y Erwinia herbicola, cuyos hábitat naturales son las plantas. Estas bacterias son en gran parte responsables de los daños de las heladas y el frío en muchos vegetales, al facilitar la producción de cristales de hielo con una proteína que actúa como núcleo de cristalización. La separación del gen implicado permite obtener colonias de estas bacterias que, una vez inoculadas en grandes cantidades en la planta, le confieren una mayor resistencia a las bajas temperaturas.

Otras aplicaciones:

La ingeniería genética también se ha aplicado en horticultura para obtener variedades coloreadas imposibles de obtener mediante cruzamiento o hibridación, como por ejemplo la rosa azul obtenida a partir de la introducción de un gen de petunia responsable de la síntesis de delfinidinas (pigmento responsable del color azul).

Otra aplicación es la producción de plásticos biodegradables mediante plantas en las que se les ha introducido genes codificadores del poli-b-hidroxibutirato.

Por último, tambien se han desarrollado plantas transgénicas capaces de producir vacunas frente enfermedades como el tétanos, malaria (en plantas de banana, lechuga o mango) etc.


Fuente: Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL)

Biotecnología: Aplicaciones e Impactos

La aplicación de la biología en la transformación de naturaleza es una tecnología muy antigua. La fermentación de bebidas, la fabricación de quesos, e incluso la panificación son tan viejas como la humanidad y tienen como epicentro el uso de procesos biológicos (las levaduras) como herramientas de transformación de materias primas en productos finales. Esos procesos fueron desarrollados a partir de mecanismos de prueba y error y “afinados” desde el siglo XIX con diversas técnica. 


Algo similar ocurrió con el desarrollo de las vacunas y de otros medicamentos de origen biológico: identificado el agente, su atenuación permitía el cultivo reproductivo controlado y con ello la generación de vacunas. 

En el plano agrícola, el uso de las leyes de Mendel permitió contar con una guía -basada en el entrecruzamiento y la ley de los grandes números- para mejorar los procesos de selección. 

Ello dio lugar a la mejora sustantiva, principalmente en el fitomejoramiento de las semillas y, en menor medida, en los registros de genética bovina. 


Otro paso en dicha dirección fue el entrecruzamiento “manual” entre especies compatibles, dando lugar a los fenómenos conocidos como hibridación. Su resultado fue la clave del uso masivo de las semillas híbridas (junto con la mecanización y los agroquímicos) como eje central de la denominada revolución verde de los años cincuenta y sesenta. 


Aún así, los conocimientos (y el control técnico más preciso) de las razones de tales comportamientos biológicos, eran poco conocidos científicamente. Las técnicas aplicadas respetaban el cruzamiento “natural” entre especies.