Como se hace y cuales son las ventajas y riesgos

Por cerca de siete mil años la agricultura fue laboriosa y de escaso rendimiento. Descansaba sólo en el proceso de selección de semillas, que al cruzarse espontáneamente tenían un mejor rendimiento. El campesino replantaba aquellas semillas que en el año anterior habían dado buenas cosechas. Por este mecanismo natural, después de décadas o centurias se podía lograr algún mejoramiento significativo. En el siglo XX aparecieron dos revoluciones tecnológicas que cambiaron el proceso sustantivamente. La primera, basada en la aplicación de los principios genéticos mendelianos, logró producir cruzamientos inducidos de semillas, con sustantivos incrementos de la cosecha. Mediante ellos, en 40 años, se incrementó al doble la producción mundial de alimentos. La segunda, más reciente, ha sido el desarrollo de la tecnología de la ingeniería genética, que ha permitido introducir en la semilla, genes específicos de otras especies de plantas, o incluso de organismos de otros reinos, con lo que se ha logrado el desarrollo de diversas cualidades específicas en ellas. Es así como esta tecnología ha logrado producir "semillas genéticamente modificadas".

Las primeras transferencias exitosas de genes se lograron en la década de los ochenta. Ya en 1998 se logró que más del 26% del algodón y el 40% de la soya, cultivadas en los Estados Unidos, tuvieran incorporado en sus semillas un gene de resistencia a herbicidas. Mientras los campesinos americanos, rápidamente aceptaron esta nueva tecnología, no ha sido lo mismo en Europa, donde los activistas han declarado una guerra al desarrollo de semillas genéticamente modificadas y a los productos que se elaboran a partir de ellas. Las campañas orquestadas por estos grupos han conseguido preocupar al público, provocando dudas acerca de posibles riesgos que podrían derivarse de su utilización. Es así como diversas cadenas de supermercados han eliminado de sus estantes las semillas y los productos originados por ingeniería genética (IG).

¿Podrán las semillas modificadas por IG, revolucionar la agricultura durante el siglo XXI o serán rechazadas por el temor público? El hecho es que ya existe la potencialidad de fabricar plantas resistentes a las pestes, a las enfermedades y a los estrés ambientales que limitan su crecimiento. Sin embargo su futuro, particularmente en Europa, es aún incierto. Este artículo tiene por objeto describir cómo la ingeniería genética ha hecho posible introducir a las plantas características beneficiosas, que favorecen al campesino y al consumidor. Además de ello, revisar qué razones ha habido para hacer esta tecnología tan controvertible.


Primeros objetivos: resistencia a herbicidas e insectos

Uno de los objetivos más exitosos logrados a través de la ingeniería genética de las plantas ha sido la introducción de la resistencia a los herbicidas. Para tener éxito, los herbicidas deben ser selectivos: deben matar a las plantas, pero no a los animales. Deben matar a las hierbas, pero no a las cosechas. Mientras que es relativamente fácil producir herbicidas que matan a todas las plantas, no es tan fácil encontrar aquellos que matan sólo a las hierbas. Por ejemplo, una enzima comprometida en la síntesis de aminoácidos, denominada "EPSP sintetasa", se encuentra naturalmente en plantas y otros organismos. El "glifosato" inhibe la versión de la enzima de las plantas, y es un herbicida de amplio espectro, ya que mata a muchas diferentes especies de plantas. El desafío fue llegar a lograr una versión de la enzima EPSP sintetasa que no fuera inhibida por el glifosato y producir plantas por ingeniería genética que produjeran la enzima modificada, una tarea adicionalmente difícil por el hecho de que, en las plantas, la síntesis de aminoácidos tiene lugar en estructuras especializadas llamadas "cloroplastos".

Científicos de Monsanto aislaron el gene de la versión de la EPSP sintetasa de plantas y bacterias y la modificaron ligeramente, de modo que codificaba para una nueva forma de la enzima que ya no era inhibida por el glifosato. Los genes modificados se introdujeron a la planta, uniéndola a una secuencia especial del DNA y luego la engancharon a un promotor que es activo en todos los tejidos de la planta (ver recuadro). Estas plantas producen la proteína EPSP sintetasa modificada y la transfieren a los cloroplastos, haciendo que la planta sea resistente al glifosato. De este modo, un herbicida de amplio espectro, se ha convertido en selectivo, modificando la cosecha. De esta manera, a esos cultivos se puede agregar el glifosato, que mata todas las hierbas, pero deja indemne al cultivo. Esto significa que la empresa Monsanto puede comercializar un herbicida glifosato, y además comercializar las semillas resistentes al mismo herbicida (glifosato).

Otras empresas agroquímicas han desarrollado trucos similares para desarrollar granos resistentes a sus propios herbicidas. La empresa hace negocio, cargando un costo adicional al precio de la semilla, y requiriendo del campesino un acuerdo para usar su herbicida y no guardar semillas de un año para el otro.

Otras plantas también modificadas genéticamente están ahora en cultivo. Ellas se han hecho resistentes al ataque de ciertos insectos, ya que contienen uno o más genes que producen una o más toxinas que matan a estos insectos. En el año 1901, los campesinos japoneses que cultivaban gusanos de seda, notaron que sus larvas eran destruidas por una infección producida por una bacteria identificada como "Bacillus thuringiensis". Más tarde comprobaron que esta bacteria era un tesoro, porque producía una gran cantidad de una proteína tóxica, incluyendo la llamada "toxina BT". Diferentes cepas de B. Thuringiensis producen una gran variedad de toxinas BT que son activas contra diferentes clases de insectos. Así por ejemplo, algunas toxinas BT afectan a las larvas de lepidópteros, otras afectan a los mosquitos y moscas, y otras destruyen al escarabajo Colorado. La toxina, para ser efectiva tiene que ser comida por el insecto, afectando el balance iónico en la pared de su intestino, lo que en definitiva le produce la muerte.

Científicos de varias empresas, han aislado los genes que codifican las diferentes toxinas BT y han alterado un poco la secuencia de su codificación, haciéndola apropiada para transferir el gene a plantas y que éstas produzcan la toxina. Para ello se ha tenido que buscar el promotor adecuado que controla la expresión del gene en la planta (recuadro) para que ésta produzca suficiente cantidad de toxina BT y haga menos posible que aparezcan insectos resistentes a ella. Ello se ha conseguido, y ya se ha logrado maíz genéticamente modificado, algodón y papas que producen la toxina BT y que se están cultivando extensamente (fig. 1). Con ello se ha conseguido combatir el insecto taladrador del maíz. Además se ha disminuido el uso de insecticidas, significando también un gran ahorro para el campesino.

Estos resultados han sido muy exitosos para combatir las hierbas e insectos dañinos y están demostrando la potencialidad de la ingeniería genética en la producción agrícola. Por otra parte ya son numerosas las investigaciones orientadas a combatir infecciones virales y de hongos que afectan a las plantas. Los investigadores no sólo están ahora desarrollando plantas modificadas genéticamente, útiles para los productores de semillas o los campesinos, sino también para los consumidores.


Mejorando las cosechas

Es un hecho que la mayor parte de los fertilizantes que se esparcen en las cosechas, se pierden; esto no sólo incrementa los costos, sino que además ha creado un serio problema ambiental. Una posible solución es lograr plantas modificadas por ingeniería genética que al absorber los nutrientes del suelo más eficientemente, requieran de menos fertilizantes. Investigaciones recientes han permitido individualizar genes que controlan en las plantas la captación de nutrientes, y ya los científicos están explorando cómo utilizar a esos genes para hacer a las plantas más eficientes (Fig. 2). Hasta no hace mucho tiempo se pensaba que la tolerancia a la sal o al frío parecía comprometer a demasiados genes desconocidos, lo que hacía difícil pensar llegar a utilizarlos para que otras plantas se adaptaran mejor a estas situaciones de estrés. Hoy se sabe que son muchos los genes que contribuyen a la tolerancia al estrés, pero se ha podido establecer que su actividad está orquestada por genes maestros de control. Notablemente, transfiriendo sólo el gene maestro a una nueva planta, es suficiente para que éste active los genes restantes, y se logre así la tolerancia al estrés. Esto va a permitir el cultivo de tierras marginales, lo que va a mejorar el suministro de alimento, sobre todo en el mundo en desarrollo.

Las semillas son las partes de las plantas que son consumidas mayormente como alimentos por los animales o los humanos, por lo que la mayor parte de los esfuerzos han estado destinados a modificar su composición, especialmente de cereales y oleaginosas. Así por ejemplo, las semillas de oleaginosas contienen mezclas de ácidos grasos con diferente grado de saturación. Mientras que las grasas insaturadas son consideradas saludables, las grasas poli-insaturadas causan ranciedad en los aceites de cocina. En la actualidad, los aceites que contienen altos niveles de ácidos grasos poli-insaturados, como por ejemplo el aceite de soya, se procesan por hidrogenación química, pero en ello se introducen ácidos grasos trans, lo que se estima como no deseable. Las plantas utilizan enzimas denominadas destaurasas, para introducir dobles enlaces en sus ácidos grasos; expresiones de estas enzimas pueden inhibirse mediante genes antisentidos, o técnicas de cosupresión. Mediante técnicas de ingeniería genética se logra que las plantas de oleaginosas produzcan aceites que necesitan menos procesamientos, o que son más saludables. En otros casos las técnicas de ingeniería genética se han usado para potenciar la concentración de micronutrientes o productos secundarios como vitaminas, todo ello con fines nutricionales.

Es importante también mejorar la composición nutricional de las plantas, especialmente en cultivos importantes para el mundo en desarrollo, como es el caso del arroz, como también para hacer más saludables alimentos del mundo occidental. Así por ejemplo, los glucosinolatos, que están presentes en vegetales como el brócoli, ayudan a prevenir el cáncer, por lo que es muy aconsejable tratar de incrementar su concentración en ellas. Recientemente se ha logrado que las plantas produzcan vacunas contra patógenos animales, de modo que consumiendo plátanos se pueda inmunizar contra estas enfermedades.

Frutas como los tomates o melones, rápidamente maduran y se ablandan, produciéndose daño en ellas al ser transportadas. Por medio de las tecnologías de ingeniería genética, se puede postergar la maduración y lograr que tengan mejor sabor, inhibiendo las hormonas de la maduración mediante el uso de antisentidos o técnicas de co-supresión (fig. 3).

Las aplicaciones de la ingeniería genética, no sólo se limitan a producir más y mejores alimentos. También son útiles para los cultivadores de flores, que pueden concentrar distintos colores (Fig. 5). También se ha conseguido modificar genéticamente árboles para que produzcan menos lignina, haciendo más fácil la fabricación de pulpa para papel, en forma más amigable para el medio ambiente. También se han conseguido plantas que produzcan plásticos biodegradables, como una alternativa a los productos similares fabricados a partir de derivados del petróleo. En resumen, las tecnologías de ingeniería genética están ofreciendo una amplia gama de beneficios, tanto en la producción y mejoramiento de los alimentos, como también para disminuir la contaminación. A pesar de ello, los ambientalistas han comenzado a desarrollar una masiva campaña contra estas tecnologías, hasta incluso llegar a destruir plantaciones que han utilizado semillas modificadas genéticamente.


La controversia con los ambientalistas

¿Son sanos los alimentos modificados genéticamente? Los activistas arguyen que los alimentos que contienen productos modificados genéticamente, pueden ser fuentes de toxinas o alergenos, ya que algunos de los genes que se insertan en estas plantas no se encuentran normalmente en la dieta o porque la introducción de un gene extraño a las plantas, puede alterar o interferir la acción de otros genes, creándose así nuevas toxinas o alergenos. Aun cuando es fácil (y necesario) ensayar estas plantas modificadas para detectar la posible producción de toxinas o su capacidad alergénica, ellos arguyen que eso no basta ya que no es posible descartar efectos por el consumo a largo plazo de estos alimentos. EI hecho es que por más de cinco años ya han estado en el mercado la soya y tomates manipulados genéticamente, y que hasta ahora no se ha demostrado ninguna evidencia de efectos de toxicidad o alergenicidad.

Es verdad que la introducción de un gene extraño podría alterar la funcionalidad de los genes normales de la planta. Pero si esta inserción produjese cambios groseros en la planta, ellos se eliminan en la próxima generación de la misma planta. La inserción o mutación de un gene no es un proceso que sea único de la tecnología de la manipulación genética: las mutaciones ocurren naturalmente en todas las plantas, y algunas como el maíz, tienen genes móviles, que frecuentemente se insertan entre otros genes. Estas mutaciones naturales o inserciones, generalmente pasan inadvertidas, y sólo ocasionalmente han causado problemas cuando el cultivo encuentra condiciones ajenas a su programa de cruzamiento.

Por mucho tiempo los genetistas reconocen que los genes interactúan, y que introduciendo nuevos genes, ya sea por ingeniería genética o cruzamientos convencionales, se pueden producir efectos no deseados. Así por ejemplo, en programas de cruzamientos de papas, inesperadamente puede aparecer una nueva especie que produzca un nivel alto de alcaloides. También se ha visto que al modificar genéticamente el maíz para que produzca altos niveles de glicina (un aminoácido esencial), se produce en él una acumulación de sub productos de la degradación de la glicina. Cualquier ensayo para modificar la composición genética puede involucrar ciertos riesgos, pero las plantas modificadas por manipulación genética se ensayan más rigurosamente que las logradas por el cruzamiento convencional. De este modo, cualquier subtoxina se detecta inmediatamente.

"El problema del marcador genético". En el vector que se usa para la manipulación genética, generalmente no sólo se introduce el gene de interés, sino también un gene marcador que facilita la identificación y selección de las células que han tomado el vector. Estos marcadores usados para iniciar el experimento de clonación en bacterias, a menudo son genes para resistencia a antibióticos, que están bajo el control del promotor bacteriano. En plantas, los marcadores que se usan, son de resistencia a herbicidas o antibióticos (como la kanamicina) regulados por promotores de plantas. En algunos experimentos en que se usa la técnica de introducir el gene por una pistola, el gene de resistencia bacteriana al antibiótico se transfiere junto con el gene que se intenta que la planta exprese. En la transferencia usando la técnica del "A. Tumefaciens" que es más precisa, el gene de resistencia al antibiótico también se introduce a la planta. Esto hace surgir la pregunta si el gene marcador, especialmente aquellos bajo el control de un promotor bacteriano, podría encontrar un camino a través de la cadena bacteriana, e inadvertidamente traspasarse de la planta modificada a una nueva bacteria, exacerbando el problema de resistencia clínica a los antibióticos. Preocupaciones de esta naturaleza condujeron a prohibir a Novartis que introdujera en Europa el maíz transgénico. Con todo, a pesar de que esta posibilidad es remota, puede subsanarse en el futuro usando genes marcadores que no estén relacionados con la resistencia a antibióticos.


Problemas ambientales

Durante el siglo XX la agricultura ha afectado profundamente los ecosistemas del mundo, pero su impacto es especialmente evidente en los pequeños países de Europa. Así por ejemplo en Inglaterra, el 70% del campo es cultivado, de modo que el paisaje está dado por las prácticas agrícolas. La agricultura moderna ha provisto de abundancia de alimentos baratos, pero ha llevado a cultivar grandes extensiones de tierra que requieren de grandes cantidades de insumos químicos, y a una disminución de la vida salvaje de pájaros e insectos. Los activistas reclaman que estas grandes plantaciones de semillas genéticamente modificadas, no sólo exacerbarán esta tendencia, sino también agregarán nuevas amenazas para las plantas existentes y la biodiversidad. Es necesario analizar la validez de estos argumentos.

¿Los cultivos genéticamente modificados aumentan el consumo de insumos químicos y dañan la biodiversidad? Los que proponen las tecnologías de ingeniería genética argumentan que las plantas tolerantes a herbicidas permitirán reducir el uso de estas sustancias químicas: los campesinos tolerarán las hierbas por más tiempo, sabiendo que más tarde pueden controlarlas con menos herbicidas; el resultado neto es menos contaminación del suelo, agua y alimentos. Los que se oponen dicen que este escenario es poco probable: los campesinos usarán más herbicidas para producir una verdadera "esterilización" de la tierra, eliminando así las hierbas que compiten con las siembras, lo que significa que mayor polución y más herbicidas lleguen a afectar los campos marginales y las especies que dependen de ellos. Estudios preliminares de semillas de maíz y algodón resistentes a herbicidas, confirman que efectivamente se requiere menos herbicida para un control efectivo de las hierbas. Sin embargo, estos estudios no permiten predecir cuál será el grado de responsabilidad de los campesinos para el uso de este tipo de siembras. La única forma de tener una respuesta válida, es ver qué es lo que sucede en la práctica.

Similares argumentos se esgrimen para la resistencia a los insectos. Los que proponen el uso de la ingeniería genética afirman que se esparcirán menos insecticidas, aumentando así la prevalencia de insectos beneficiosos y que habrá más alimentos para los pájaros, mejorando así la biodiversidad. Los oponentes arguyen que la toxina BT afecta sólo a algunos insectos que producen pestes, por lo que los campesinos continuarán usando las sustancias químicas para controlar las otras pestes que el BT no afecta, por lo que no se producirá una disminución en el uso de insecticidas. Lo que es más importante es que ellos han manifestado preocupación porque los cultivos que contengan toxina BT reducirán la biodiversidad, porque afectarán a los insectos nocivos y también a otros (la mariposa Monarch ha sido publicitada como un caso puntual). De nuevo, sólo los ensayos y experiencias en terreno podrán dar una respuesta válida.

Un aspecto que preocupa más en la amplia distribución de las semillas modificadas genéticamente, es que la toxina para ser efectiva, deba expresarse a niveles altos a través de la vida de la cosecha. Con el tiempo, exposiciones continuas a ella, producirían una presión selectiva, pudiendo llegar a emergencias por la aparición de insectos resistentes al BT. Hasta ahora se están esparciendo sobre las cosechas insecticidas convencionales (tanto químicos como basados en BT) y con las dispersiones continuas y reducidas, se ha visto aparecer resistencia en algunos casos. El problema de la resistencia puede manejarse proveyendo áreas de refugio con plantas que no tengan BT, y que actúen como huésped para los insectos sensibles al BT, permitiendo así que éstos se crucen con cepas resistentes, y de esta forma diluir los genes resistentes. ¿Cuán grandes deben ser estos refugios para impedir el desarrollo de resistencia? Es problema que debe discutirse. Pero hay que reconocer que no sería fácil convencer al campesino de que debe dejar parte de su terreno para cultivos de semillas susceptibles, para así impedir en un futuro la aparición de resistencia de los insectos.

¿Pueden los cultivos modificados por ingeniería genética llegar a producir superhierbas? Los activistas antimodificaciones genéticas, a menudo sostienen que las plantas resistentes a los herbicidas son más resistentes que las plantas convencionales, y al no competir con otras plantas, podrían llegar a ser hierbas, que una vez liberadas no podrían eliminarse. Aun cuando existen casos de plantas que han sido introducidas y luego difíciles de controlar (como el rododendro en Inglaterra o el kudzu en Estados Unidos), es muy poco probable que suceda en una siembra en ausencia de una selección deliberada. Los cruzadores de plantas han estado introduciendo por años nuevas variedades y ninguna se ha convertido en hierbas de peste. Por otra parte los investigadores en plantas transgénicas afirman que en ausencia de selección, ellas no están más preparadas que sus contrapartes no transgénicas.

"Si es poco probable que las semillas modificadas genéticamente lleguen a ser superhierbas", ¿pueden ellas llegar a generar superhierbas por polinización de semillas de otras plantas? Ello podría llegar a suceder sólo si las plantas modificadas genéticamente pudieran polinizar sexualmente hierbas compatibles. Para cosechas como la soya o el maíz, en los Estados Unidos no existen hierbas parientes (aun cuando las hay en otros países). Pero sin embargo hay hierbas parientes para otras cosechas, como girasol, betarraga y trigo. Si granos resistentes a herbicidas polinizaran sexualmente a una hierba compatible, las descendientes sólo tendrían una ventaja bajo la acción de un herbicida específico. Contra ellas se podrían usar otros herbicidas. Ello puede resultar en la pérdida del uso de ese herbicida, tal como sucede con algunos de los antibióticos que ven reducida su utilidad clínica.

¿Los cultivos modificados genéticamente, constituyen una amenaza para los cultivos orgánicos? Los campesinos que poseen cultivos orgánicos están pendientes en mantener la imagen de "pureza" en sus productos y están preocupados que se les produzcan polinizaciones con plantas modificadas genéticamente que crecen en sus vecindades. Por ello temen perder sus "certificados orgánicos". Si bien es cierto que los granos de polen pueden viajar a algunas distancias considerables, la polinización es básicamente un hecho local. Quienes certifican las semillas, requieren que estas crezcan a determinadas distancias de otras siembras para poder otorgar los certificados de pureza. Pareciera que igual solución pragmática puede encontrarse para establecer las distancias de separación entre cultivos orgánicos y los cultivos modificados genéticamente.


El mercado y no la ciencia dictaran el futuro

Los seres humanos por miles de años han estado modificando las plantas mediante cruzamientos, y es así como actualmente los cultivos modernos se ven muy diferentes a los de sus ancestros. En los últimos 20 años las nuevas tecnologías de manipulación genética le han proporcionado al hombre herramientas muy poderosas para reforzar este proceso, ofreciendo oportunidades de cultivar plantas que resistan el estrés ambiental o que requieran menos insumos en términos herbicidas, pesticidas y fertilizantes, o proporcionen alimentos que son más nutritivos y que requieran de menos procesamientos. Parece irónico que en los Estados Unidos haya habido poca resistencia a la tecnología de ingeniería genética, siendo allí donde más se ha empleado, concentrándose los 28 millones de hectáreas dedicadas a estos tipos de cultivo. Las críticas han venido desde Europa, donde su uso ha sido muy modesto.

En este artículo, he evaluado los argumentos en pro y en contra del uso de plantas modificadas genéticamente, concluyendo que la tecnología presenta pocos riesgos, no superiores a los que podrían presentar los cruzamientos convencionales que siempre se han usado. Pero para que el consumidor responda a los argumentos científicos, necesita de mayor información que demuestre su inocuidad para la salud y el ambiente en períodos de tiempo más largos. De no ser así, ellos continuarán respondiendo a las campañas de los activistas que frecuentemente tienen una muy escasa información científica. En Europa, las fuerzas anti-manipulación genética parecen estar ganando, ya que los supermercados han limpiado sus estantes de pastas de tomate, fabricadas con tomates modificados genéticamente. Sin embargo, los periódicos no publican nada en relación con la ropa interior fabricada con el algodón transgénico. ¿Puede rectificarse esta situación? En Estados Unidos también los ambientalistas han lanzado campañas anti modificaciones genéticas, sin embargo el tema no ha llegado a un punto candente.

Algo que tiene que cambiar es la percepción de que Estados Unidos trata de forzar a las gargantas europeas para que consuman productos no etiquetados. Las empresas que promueven los cultivos modificados genéticamente tienen que comenzar a tomar en serio las preocupaciones ambientales y de salud, participando en debates científicos y no sólo restringiéndose a propagandas. La reciente decisión de Monsanto, de no continuar desarrollando las tecnologías llamadas "terminator", produciendo plantas estériles, es un signo de la nueva forma de respuesta que están tomando las compañías en consideración a las preocupaciones del público. Las autoridades encargadas de regular el impacto de las tecnologías de manipulación genética en el sistema productivo, debieran tomar puntos de vista generales, más que restringirse a adoptar decisiones caso a caso, frente a cada riesgo. Si se continúan haciendo los ensayos en el campo y éstos proveen fuertes evidencias que las cosechas manipuladas genéticamente no poseen más riesgos (o menos) que las prácticas agrícolas corrientes, los anti-ingeniería genética perderán sus municiones. Finalmente, mientras se logre que más productos por ingeniería genética beneficien al consumidor (tanto como al productor), y que éste pueda reconocer sus beneficios, más aumentará su aceptabilidad.