La nueva revolución agrícola
( Publicado en "La Revolución de la Bioingeniería", Fernando Mönckeberg, 1988,
Editorial Mediterráneo )


Por los extraordinarios avances que se están logrando en la manipulación genética de plantas y animales, ya se puede prever una nueva revolución en la producción de alimentos.

La primera revolución, se produjo entre los años 1920 y 1950, cuando fue posible mecanizar el sistema productivo agrícola. Ello permitió reemplazar la fuerza del hombre y del animal, por la máquina, con el consiguiente aumento sustantivo en la producción. La segunda revolución se produjo entre los años l950 y 1980, cuando se pudo disponer de sustancias químicas, capaces de controlar pestes y enfermedades y cuando se generalizó el uso de nutrientes adecuados para el crecimiento y desarrollo de plantas. La tercera revolución, se está iniciando ya, después que el hombre descubrió la posibilidad de modificar el patrimonio genético de las células. Ello ya está impactando a la industria y ahora comienza a afectar la producción agropecuaria. En la actualidad, se observan logros a nivel de laboratorio tan importantes coma plantas resistentes a enfermedades a pesticidas, plantas que crecen en condiciones adversas, coma alta salinidad del suelo o resistentes a la sequía, planta que se fertilizan a si mismas, o por último, plantas con mayor contenido de nutrientes. Ya se ve como posible mejorar los frutos y adecuarlos a las necesidades del mercado (mejor sabor o textura o mayor uniformidad, etc.)

En producción animal, ha sido posible incorporar la tecnología del crecimiento rápido, o la mejora en la calidad de la carne, o el incremento de la producción de leche. Por el uso de vacunas producidas por ingeniería genética, en un futuro próximo se espera prevenir la mayor parte de las enfermedades infecciosas que afectan a las diferentes especies. Por último, este conocimiento permitirá también mejorar las razas, de acuerdo a las necesidades de producción.

Todo ello tendrá un gran impacto en el sistema agropecuario,transformándolo en un sistema de producción continuo y de riesgos controlados, aproximándose hacia lo que podría considerarse una verdadera industria agropecuaria. Según el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, "se puede prever un cambio importante en el sector agrícola, disminuyendo los pequeños predios para ser reemplazados por grandes extensiones, científicamente explotadas, por las ventajas económicas que ello significará. La competitividad y exigencias del mercado, serán los incentivos para el cambio. Es posible prever que aquellos países que no se logren adaptar al nuevo cambio tecnológico, perderán las posibilidades competitivas y disminuirán las ventajas regionales climáticas, comparativas actuales. Las diferencias en la producción de alimentos, que ya actualmente se ha producido entre desarrollo y subdesarrollo, necesariamente se incrementarán y disminuirán aún más las posibilidades de participación en el mercado agropecuario mundial de los países atrasados. Quienes carezcan de medios, para pagar el costo, probablemente elevado de las nuevas tecnologías, van a encontrarse con que su magra producción, ya no tendrá cabida en el abundante abasto mundial. Más aún, para los pocos países subdesarrollados que exportan alimentos a los países ricos, tal vez observen que ya no les comprarán más, ya que por estas nuevas tecnologías entrarán en cultivo nuevas tierras que antes eran inútiles e incultivables y ya no será necesario comprar esos productos en el extranjero".

Para nosotros, que estamos considerando nuestro recurso agropecuario como básico para nuestro desarrollo, esto debiera constituir una inquietante voz de alarma, que nos lleve sin tardanza a enmendar rumbos y a desarrollar estrategias destinadas a adecuarnos al cambio científico y tecnológico, no como simples receptores de tecnologías, sino como participes del proceso.

Son enormes los avances logrados en cultivos unicelulares, en la fusión de células vegetales o en el uso de DNA recombinante, con lo que se abre la posibilidad de mejorar diversas plantas o crear nuevas.


Cultivo Celular de Plantas o Variación Somoclonal

En la actualidad, se están utilizando diferentes métodos para lograr una mejor calidad de los vegetales. Todos ellos se basan en la producción asexual, que significa un atajo al proceso normal de reproducción de una planta, con lo que se logra un mejor control del material genético y un acortamiento de los plazos naturales del desarrollo vegetal.

El cultivo celular consiste en una metodología por la cual se cultivan células de una planta, en medios que contienen hormonas y nutrientes. Se cultiva cualquier célula de la planta (no células sexuales, como los gametos), ya que ellas contienen en si toda La información genética como para llegar a producir una planta entera.

El procedimiento es más o menos simple. Un pequeño trozo de tejido de una planta adulta se coloca en una placa de cultivo con medio de cultivo Líquido o semi sólido (en base a agar) al cual se le han agregado sustancias nutritivas y algunas hormonas de crecimiento para estimular el desarrollo y división celular. A los pocos días se forma un callo, constituido por células indiferenciadas. Si el cultivo continua, comienza a formarse un embrión, con células que se van diferenciando hasta formar una planta entera (figura 1). Para asegurar mayor éxito, es frecuente que el tejido que se elige para el cultivo, provenga del extremo en desarrollo (meristema) (figura 2).

Los beneficios del cultivo de tejido, son enormes. Pueden iniciarse miles de cultivos celulares por separado, en forma simultánea para someterlos luego a alguna variable adversa, como sequía, salinidad del medio u otros. Los cultivos que sobreviven tendrán la mayor tolerancia a la sequía o a la salinidad o a otros stress. Este método ha permitido seleccionar papas resistentes a enfermedades, tabaco resistente a la sal y tomates resistentes al alto contenido de aluminio que se encuentra en algunos suelos.

Por igual mecanismo, se puede seleccionar granos o plantas que tengan mayor cantidad de aminoácidos esenciales, como lisina, tirosina o triptofano. Para ellos se cultivan las células, en presencia de análogos de aminoácidos, que inhiben el desarrollo de las células normales, con lo que se pueden seleccionar aquellas que sobreproducen el determinado aminoácido. Ya se ha tenido éxito en seleccionar plantas que sobreproducen un determinado aminoácido, como son los casos del tabaco, la zanahoria, la alfalfa, el arroz y el maíz. Las plantas así seleccionadas, son fértiles y la semilla conserva la característica de ser rica en determinado aminoácido, con lo cual se favorece ya sea la alimentación humana o la alimentación animal.

Recientemente, se ha logrado obtener semillas de amaranto, resistentes a diversas condiciones ambientales (el amaranto, en la actualidad se está considerando como muy útil para la alimentación humana).

Por otra parte, resultados obtenidos en cultivos de tejidos vegetales en el laboratorio, han mostrado algunos fenómenos que hasta ahora no tienen una explicación clara: algunas de las plantas que se logran en este sistema, tienen características diferentes a la planta de origen, como por ejemplo, un color más brillante o una mayor resistencia a enfermedades. Hasta ahora, se atribuían estas diferencias a errores o diferencias en las técnicas de cultivos, pero más bien parecen ser debidas a variaciones genéticas, ya que en algunas de esas características, aunque aparecen en forma espontánea, son transmisibles: Estas variaciones también suelen ocurrir en plantaciones convencionales, como por ejemplo, en tomates, pero son muy infrecuentes. En cambio, en plantas obtenidas par cultivo celular, son mucho más prevalentes. Por ejemplo, mientras en cultivos corrientes de tomates aparece una variante en millones de plantas, en cultivo unicelular de 230 plantas, aparecieron 13 variantes. Como los medios de cultivo usados no contenían sustancias mutagénicas, se concluye que estas variantes se producen como consecuencia de cultivo mismo. En todo caso, cualquiera que sea la causa, el método provee de un modelo para estudiar nuevas variantes, que muy raramente se producen en la naturaleza.

Por este método, se han obtenido tomates en que es muy débil la unión entre el tallo y el tomate, lo que hace más fácil la recolección. Otras variaciones, producen frutos con una mayor cantidad de sólidos, lo que abarata el transporte y disminuye el costo de evaporar agua para obtener concentrados.

Otras variantes, ya se están logrando para satisfacer las necesidades del mercado como en el caso de maíz. Es así como, en la elaboración de maíz inflado, se prefieren variedades que contengan un grano más grande y que tengan mayor sabor a mantequilla, sin que necesariamente aporten mas calorías. Se han logrado variantes también más o menos dulces (desde hace tiempo que se sabe que el sabor dulce de maíz es controlado por un solo gen). Se está también trabajando, por este método, en La búsqueda de variedades de papas, trigo, plátano, y caña de azúcar. Como una curiosidad, se ha obtenido papas del tamaño de un frejol.

Donde tal vez adquiere mayor importancia el cultivo unicelular, es en la silvicultura. Históricamente el mejoramiento genético de árboles ha sido muy lento, pues deben pasar varias décadas para que se manifiesten los resultados de los experimentos. El cultivo de tejidos, abrevia el proceso de manera sustancial. Teóricamente, se puede entrar a un bosque, seleccionar el árbol que done mejores características y reproducirlo exactamente igual, por cultivo celular (clonación). El procedimiento ya se está usando con las palmeras. De ellas existen tres tipos fundamentales: la datilera, el cocotero y la palma de aceite. Estas dos últimas no pueden plantarse por esquejes, por lo que hasta hace poco, sólo podían cultivarse nuevos árboles a partir de semillas. Lamentablemente, la mayoría de las veces la semilla no se reproduce como se espera, lo que representa un grave inconveniente, ya que la planta demora diez años en producir aceite o cocos y recién entonces se puede saber si es buena o mala productora. En la actualidad se producen con éxito cocoteros y palmas de aceite, mediante el cultivo celular.

El aceite de palma, comenzó a explotarse a fines de la década del 50. Ya en 1960, su producción había alcanzado 1.8 millones de toneladas, elevándose en 1980 a 9.4 millones de toneladas, con una producción estimada en 1985, de alrededor de 11 millones de toneladas. Es difícil que la producción siga aumentando a este ritmo aun cuando su demanda es creciente. Ello se debe a que una palma tiene un período productivo de 25 a 30 años y la mayor parte de las palmas en producción ya están alcanzando su tiempo máximo. Por ello se hace urgente reemplazar miles de hectáreas de plantación, con nuevos árboles. Para ello se requiere disminuir las variables genéticas producto del cruzamiento, para así asegurarse una alta producción por árbol. Aquí, la reproducción por cultivo celular adquiere una especial importancia (figura 3). La firma anglo holandesa Unilever, dice tener capacidad para producir un millón de palmas por clonación al año y ya se han plantado, con todo éxito, miles de estas plantas en Malasia. Esta técnica puede ser utilizada en el país para optimizar la producción frutícola.


Semillas Sintéticas o Embriogénesis Somática

Se ha llamado así a un proceso, también basado en el cultivo celular, en el que al producirse el embrión éste se encapsula en un medio con fertilizante y pesticida. Con el objeto de asegurar el momento de maduración del embrión, se detiene su crecimiento, regulando los nutrientes dentro de la cápsula. El proceso se ha perfeccionado, agregando, además de nutrientes, fungicidas e incluso gusanos inofensivos, los que, al plantarse la semilla, se liberan y se comen las larvas de los insectos que podrían dañar la planta. El encapsuIamiento se logra formando una envoltura constituida por un gel, sobre la base de agarosa, alginatos, poliuretano, carragenatos o quitosanos (figura 4). Luego, estas semillas prácticamente sin variación genética entre ellas, se plantan cuando se desea. El agricultor adquiere así una semilla garantida, cuyas plantas van a ser absolutamente uniformes y que van a madurar todas al mismo tiempo, lo que va a disminuir el costo de la cosecha. Por otra parte se acorta el tiempo, porque si la germinación natural de una semilla demora una a dos semanas, esta semilla artificial germina en uno a dos días.

El principal factor lindante para el desarrollo de esta tecnología, estriba en los costos. Cálculos previos, estimaban que sólo podría utilizarse para aquellas plantas cuyo producto tuviera un costo mayor de 500 dólares/kg. Sin embargo, avances recientes han permitido rebajar los costos hasta productos cuyo valor oscila entre 20 a 50 dólares el Kg, lo que ya está permitiendo usarlo a escala comercial.


Fusión Citoplasmática

Este método consiste en fusionar células provenientes de dos plantas enteramente diferentes. Se puede así crear nuevas plantas, en las que se combinan las informaciones genéticas de ambas. Para esto, luego de eliminar la pared celular mediante enzimas líticas, puede lograrse que las células (protoplastos) se fusionen, resultando una célula híbrida que puede regenerar posteriormente su pared celular y dividirse en forma habitual.

El protoplasto contiene también el núcleo con todo su DNA, aparte de todos los organelos y estructuras de la célula, necesarias para las reacciones que se desarrollan en su interior. Al disolver la pared celular mediante enzimas, algunos protoplastos se fusionan, aun cuando provengan de células de diferentes especies o genero (figura 5). Con este fin las células se incuban en presencia de polietilenglicol o se aplican pulsos eléctricos para estimular la fusión.

Algunas de estas células híbridas comienzan a dividirse y forman callos, de los cuales deriva en definitiva un embrión y luego la planta adulta, con las características de ambas células originales (figura 6).

El proceso puede ofrecer muchas posibilidades. Así por ejemplo, el protoplasto proveniente de plantas que son susceptibles a ciertas enfermedades, pueden fundirse con un protoplasto de otra planta de la misma especie silvestre, que tenga resistencia natural a la misma enfermedad. Así, recientemente, se ha logrado fusionar células de papas, con resistencia al herbicida triazina. Lo mismo se ha logrado con células del tabaco.

También puede lograrse fusiones de células provenientes de especies diferentes. El llamado tomato, un híbrido de papa y tomate, presenta papas en sus raíces y tomates en su superficie. Desgraciadamente, ambos han resultado pequeños y de escaso rendimiento. Lo mismo se ha logrado con zanahoria y perejil, o repollo y rábano.

También se está ensayando una nueva tecnología que consiste en fusionar un protoplasto completo, con el citoplasma de otra célula a la que se ha eliminado el núcleo. En las células de las plantas existe DNA extranuclear, especialmente en las mitocondrias y cloroplastos. Muchas características de las plantas parecen, estar controladas por el material genético de estos organelos especialmente los cloroplastos, cuya función principal es aprovechar la luz solar por el proceso de fotosíntesis. Ese material genético, por ejemplo, condiciona las características de resistencia a algunas enfermedades o herbicidas a lo que es más importante, regula la eficiencia de la fotosíntesis.

Este proceso se ha llamado cibridación y consiste básicamente en el traspaso de los organelos de una célula a otra. Antes que se produzca la fusión celular, uno de los núcleos se destruye por irradiación. El producto de la fusión, se llama entonces cíbrido, en el cual la célula resultante contendrá un solo núcleo, pero tendrá al mismo tiempo los organelos de ambas células. Con ello se puede conseguir traspasar de una planta a otra, características controladas por organelos con mayor eficiencia en el aprovechamiento de la fotosíntesis o resistencia a enfermedades o herbicidas.

El proceso de fusión no siempre resulta en todas las plantas. Muchas veces, la célula fusionada no se divide y muere. Resultados exitosos se han encontrado en especies, como espárragos, raps, repollo, cítricos, girasol, zanahoria, mandioca, alfalfa, mijo, trébol y endibia.

Si bien se ha avanzado en todos estos procesos, aún no hay productos en el mercado por lo elevado del costo y por la dificultad de manejo de las plantas en gran escala y porque muchas veces resultan estériles. Pero, sin duda, estas dificultades se resolverán a corto plazo.

Finalmente, algunos investigadores están trabajando en otros procesos, que han denominado selección mutante. Por esta técnica, protoplastos fusionados son sometidos a herbicidas. Sólo algunos de ellos sobreviven, porque son resistentes, y de este modo se seleccionan. Esta propiedad la trasmiten a futuras generaciones, creando así plantas resistentes a los herbicidas. Ello es importante, ya que muchas veces los agricultores se ven con dificultades a la hora de sembrar debido a que la tierra puede contener residuos de herbicidas que se han aplicado en la estación anterior. Si se cultivan plantas sensibles a ellos, posiblemente no sobrevivirán. Si tienen plantas resistentes, puede incluso aplicar el herbicida o pesticida mientras se desarrolla el cultivo.


Uso de DNA recombinante

Sin duda esta tecnología es la que ofrece más expectativas para la obtención de plantas con las características deseadas. Es así como, mediante el traspaso de genes, se puede lograr plantas que tengan resistencia a enfermedades, herbicidas, pesticidas o resistencia a la salinidad o a bajas temperaturas.

Una etapa fundamental para lograr esto la constituyó el hecho de conocer que genes de bacterias podían transferirse a plantas, trasmitiéndoles las características que ese gen comandaba. Es así ya clásica la experiencia que consistió en extraer una bacteria el gen que lo hacia resistente a la neomicina, traspasarlo a una planta y lograr que también ésta se hiciese resistente a este antibiótico (figura 7).

La base de esta tecnología está en el hecho de que todos los seres vivos organizan su material genético usando los mismos elementos, ya sea un virus, una bacteria, una planta o un mamífero e incluso el hombre, así como también sintetizan sus proteínas utilizando 20 aminoácidos. Es así como se puede extraer un gen de una planta de arroz e introducirlo a una planta de girasol y mantener algunas propiedades características del arroz sin que la célula receptora la rechace. Lo importante es saber qué gen lleva la información exacta para una determinada propiedad. En este sentido se ha avanzado más en la individualización de los genes de los organismos microscópicos (bacterias, levaduras, hongos, etc.), pero es más difícil lograrlo en las células de vegetales. De cualquier modo la tecnología se conoce y será cuestión de ampliar el conocimiento básico sobre la organización genética de los vegetales para alcanzar el objetivo propuesto.

Uno de los problemas principales es conseguir introducir el gen deseado dentro de la célula vegetal. Para eso se han usado varios vectores a sistemas de transporte, pero éstos han sido exitosos sólo en algunas especies vegetales, y en particular, en las plantas dicotiledóneas, como papa, tomate, alfalfa, soya, etc. Desgraciadamente, los cereales, son monocotiledóneas. Probablemente, este obstáculo actual pronto se logrará resolver. Es así como, muy recientemente, investigadores ingleses y japoneses lograron hacer crecer protoplastos de células de arroz, con lo que se da el paso fundamental para manipular genéticamente monocotiledóneas. Más aún, Nigel Grimsley, del Instituto Friederich Miescher (Basilea, Suiza) y Jeffrey Davis del Instituto de Norwich (Inglaterra), consiguieron introducir genes foráneos al maíz. Por otra parte, investigadores del Max Planck Institute, reportan haberlo realizado en arroz. Es decir, ya se abrió la posibilidad de introducir genes en cereales.

El vector o transportador que más se ha utilizado es una bacteria denominada Agrobacterium tumefaciens. Este microorganismo que se encuentra en la tierra, puede infectar muchas especies vegetales introduciéndose por una herida de la misma y provocando un tumor (figura 8). El tumor sobrevive en la planta, incluso si se consigue eliminar la bacteria, porque ésta transfiere su material genético a los cromosomas de la célula de la planta, con el fin de que ésta fabrique un derivado de la arginina, un aminoácido del cual se alimenta la bacteria. El gen que produce el tumor y que la bacteria introduce a la célula vegetal, está constituido par un pequeño trozo de DNA, llamado factor Ti (tumor inducing). En un cultivo celular, es posible extraer del interior de la bacteria el plasmidio que contiene este factor Ti. Esta propiedad es la que se aprovecha para introducir a la célula vegetal el gen deseado. Así, a la bacteria se le extrae el gen Ti y se acopla el gen que se desea introducir. Posteriormente, éste es incorporado al genoma del vegetal durante la infección (figura 9).

Otro vector que se está estudiando es el Ri (root-inducing), un plasmidio de Ia bacteria Agrobacterium rhizogenes. Ella produce, en las plantas, la enfermedad llamada hayri-roots (raíces peludas). Al extraer este gen, se puede también incorporar el gen deseado y entrarlo así a la planta.

Por medio de esta tecnología, ya son numerosas las empresas que han logrado introducir genes a las plantas, que las hacen resistentes a determinados herbicidas. Así, por ejemplo, Calgene (California, USA), ha conseguido extraer de Salmonella typhimurium el gen que codifica para la resistencia al glifosfato, introduciéndose al tabaco usando el Ti como vector. El glifosfato, es tóxico para las plantas porque interfiere con Ia enzima EPF sintetiza (enolpiruvifosfoquinato sintetasa), que a su vez es indispensable para producir triptofano, tirosina y fenilalanina. La técnica consiste en introducir en la planta el gen de la enzima EPF sintetasa y con ello se logra hacerla resistente al glifosfato.

Usando la misma tecnología, se está buscando la resistencia a otros herbicidas, como piclorato, paraquato, sulfonil ureas, imidazolinonas y fosfonotricina.

Resultados recientes indican que al parecer también se podría introducir el gen al interior de la célula, sin necesidad de vector. Para ello se utiliza el protoplasto de la célula y se incuba con el DNA extraño que se quiere introducir. El método se llama electroporación, porque se aplica un toque de corriente al protoplasto, que temporalmente abre los poros de sus membranas y deja entrar el DNA. Por este método, Michael Fromm de Ia Universidad de Stanford (USA), ha logrado introducir un gen de resistencia a los antibióticos en protoplastos de maíz, con lo que queda demostrado que el procedimiento es posible.

Recientemente, Ray Wu, de la Universidad de Cornell, ha descrito un nuevo método para introducir genes en células vegetales, consistente en un pequeño dispositivo que dispara un pellet con DNA, que logra penetrar la pared celular. Por este método han logrado introducir y expresar RNA del virus del mosaico del tabaco y DNA que codifica para cloramfenicol acetil transferasa, a células de cebolla.

Son numerosos los Centros de Investigación que usando variaciones del método de DNA recombinante, están tratando de introducir genes favorables a las plantas. Seed Tec International (California, USA), ha conseguido semillas de girasol, que tienen mucho mayor contenido de aceite. También han conseguido que semillas de girasol produzcan una buena proteína, la faseolina, proveniente de un gen del poroto Phaseolus vulgaris. Molecular Genetics, otra empresa americana, ha conseguido producir maíz con un alto contenido de triptofano, un aminoácido que es esencial para la alimentación humana y animal. Muchos otros grupos están trabajando para mejorar las calidades nutritivas de diversos granos, o para lograr un mejor desarrollo de las plantas en condiciones adversas (sequía, salinidad, enfermedades, etc.) o para satisfacer mejor, exigencias del mercado.

Los métodos de traspasar genes a plantas siguen perfeccionándose y ya se están usando genes trazadores, que permiten cerciorarse si un determinado gen ha sido exitoso en su traspaso. Así, por ejemplo, recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad de California (San Diego, USA), ha conseguido traspasar a una planta de tabaco el gen de la luciérnaga que codifica para la luciferasa, enzima que activa la luciferina. Esta última permite a la luciérnaga emitir luz. Como resultado de ello esta planta de tabaco se hace luminiscente (figura 10). De este modo se pueden monitorear otros genes que se introduzcan simultáneamente y demostrar si están activos o no.

No cabe duda que en los próximos años se verán avances sustantivos en esta materia y seguramente serán numerosas las semillas o plantas mejoradas que estarán disponibles en el mercado.


Fijación de Nitrógeno

Uno de los principales factores que limitan la producción agrícola de las tierras cultivadas es la disponibilidad en nitrógenos. A este respecto es interesante mencionar que los importantes aumentos obtenidos en los rendimientos de producción de cereales, como arroz, trigo o maíz, han implicado muchas veces variaciones genéticas relacionadas con el uso más eficiente del nitrógeno en el suelo.

La industria de abonos nitrogenados requiere cantidades importantes de derivados del petróleo para su funcionamiento, lo que ha provocado en la última década un encarecimiento progresivo de este tipo de fertilizantes. Por otra parte, considerando el aumento de la población mundial, las necesidades en abonos nitrogenados químicos sólo podrán ser solventadas gracias a la construcción de nuevas plantas de fertilizantes nitrogenados, volviéndose su precio cada día más prohibitivo para los países pobres.

Sin embargo, estos volúmenes crecientes en la demanda de este abono podrían ser alternativamente paleados por un aumento en las cantidades de nitrógeno fijadas biológicamente por bacterias del suelo, en particular del género Rhizobium. En efecto, las plantas pertenecientes a la familia de las leguminosas, como porotos, soya, o alfalfa, no necesitan fertilizantes nitrogenados, porque en sus raíces están asociadas bacterias especificas que fijan el nitrógeno del aire y lo transfieren a la planta a través de sus raíces. Esta asociación es responsable de la fijación de cerca del 50% del nitrógeno total fijado en la superficie del globo (figura 11). Es una simbiosis perfecta, en que la bacteria proporciona nitrógeno a la planta y ésta a su vez entrega algunos nutrientes a la bacteria.

Basándose en esta simbiosis natural entre bacterias y raíces de las Ieguminosas, numerosos investigadores, están tratando de lograr la misma simbiosis en plantas en que normalmente este fenómeno no ocurre, como por ejemplo el maíz. Si ello se lograra, podría ahorrarse el uso de fertilizante nitrogenado en este cultivo.

Investigadores más agresivos, han pensado que seria posible transferir directamente los genes que a algunas bacterias le permiten fijar nitrógeno del aire, a las plantas. Sin embargo esto no es fácil. Los genes fijadores de nitrógeno han sido estudiados en detaIle en una bacteria del suelo, denominada KIebsiella pneumoniae y son 17 en total, estando situados en una región relativamente pequeña del cromosoma bacteriano. Ya han sido clonados en su conjunto y transferidos a otros microorganismos que no los poseen (Azotobacter vinelandii y E. coli). Se ha logrado también transferirlo a la levadura Saccharomyces cerevisae, pero desgraciadamente no se logró que se expresaran en esta célula eucariota, más parecida a las células de las plantas. El día que se logre traspasar estos genes (nif) a las células de plantas, ya no será necesario agregar fertilizante nitrogenado a los cultivos. Ello probablemente demorará algunos años más, pero significará un avance trascendental.

Por último, es necesario mencionar que sé están estudiando también asociaciones de otros microorganismos fijadores de nitrógeno con plantas no leguminosas. Así, por ejemplo, Se está estudiando Ia asociación entre las hojas de un pequeño helecho (Azolla pinnata) que aparece durante la inundación de los campos de arroz en Asia y una microalga azul, Anabaena azollae. Esta última es capaz de fijar el nitrógeno atmosférico por un mecanismo parecido al de Rhizobium en las Ieguminosas. Este tipo de microorganismos es particularmente interesante, ya que no sólo se alimenta del nitrógeno del aire sino que además, y a diferencia de la mayoría de las bacterias, es capaz de transformar el gas carbónico y el agua en azúcares a través de fotosíntesis. Es muy probable que en un futuro cercano, Ia manipulación genética permita avances substantivos en este campo.


Insecticidas Microbiales

Los biopesticidas cobran cada día mayor interés en relación a los pesticidas químicos. Estos últimos se caracterizan por ser poco específicos, muchos son tóxicos para el hombre o los animales, generan problemas de resistencia en los insectos y problemas de residuos contaminantes. Es así como varios de ellos como el DDT, 2,4, 5T, Mirex, etc., fueron ya prohibidos.

En cambio, la utilización de productos naturales, como las feromonas, utilizadas para confundir las pistas dejadas para el apareamiento, el hongo Verticillium uni, usado para combatir el pulgón, y en particular la bacteria Bacillu thuringiensis, cumplen una función pesticida sin destruir el ecosistema ni fenómenos de resistencia.

La bacteria Bacillus thuringiensis es, sin duda, el bioinsecticida más prometedor: se trata de un insecticida de ingestión producido por una bacteria. Es una proteína tóxica que provoca el rompimiento de las células del intestino de las cuncunas, do los lepidópteros y de algunos mosquitos. Este bioinsecticida es utilizado desde hace unos veintidós años en los bosques de pino y encina. En 1985, más de 300 000 hectáreas de bosques fueron tratados en Canadá desde el aire por pulverización de un insecticida a base de esta bacteria.

También en el campo de la salud, una variedad aislada en Israel de B. thuringiensis, ha aportado los medios de lucha contra ciertos insectos pertenecientes a los dípteros que son vectores de enfermedades tropicales, tales como la oncocercosis, el paludismo, la fiebre amarilla y varias encefalitis.

Las investigaciones sobre B. thuringiensis se orientan a diferentes campos (adaptación a diversos medios agrícolas, reducción de los volúmenes a pulverizar, etc.), pero sin duda que son las técnicas de DNA recombinante las que ofrecen mayores perspectivas. El gen que controla la producción de la proteína tóxica, antes mencionada, ya ha sido clonado en E. coli y Bacillus subtilis en donde se expresa perfectamente. A pesar que se vislumbra como poco probable que un nuevo huésped sea capaz de producir la proteína en cantidades superiores a B. thuringiensis (30 -40% del peso seco de la bacteria es la toxina), el objetivo considerado es hacer secretar la proteína al exterior en B. subtilis. Por otra parte se está estudiando por mutación dirigida, la ampliación del espectro de acción de la bacteria. Es así como Klier (Institute Pasteur, Francia), ya ha construido bacterias bivalentes activas contra dípteros y lepidópteros. A más largo plazo, interesa la integración del gen bacteriano en el genoma de las plantas, obteniéndose así la expresión de la toxina en las hojas.

Por último, investigadores de Biological Products Business (Durham, Inglaterra), han patentado un inoculante microbiano, usando Agrobacterium, en el cual se ha introducido un gen que codifica para la síntesis de quitinasa. Esta enzima es capaz de degradar las paredes de hongos patógenos e insectos y funciona por lo tanto como pesticida.

En resumen, estamos presenciando una nueva revolución agrícola, producto del avance vertiginoso de Ia ciencia, lo que va a permitir al hombre tener los conocimientos necesarios como para alejar definitivamente el fantasma del hambre. Sin embargo preocupa, porque ya sabemos que el conocimiento no favorece a todos los hombres por igual. Durante los últimos años hemos presenciado un tremendo avance de la ingeniería genética en Estados Unidos y ello ha sido motivado por intereses económicos. Numerosas industrias se han desarrollado y se han puesto de lleno a investigar en esta área, porque en 1980, el Senado de Estados Unidos, aprobó que los productos fabricados por ingeniería genética, puedan ser patentables. Es decir, nosotros si no somos capaces de desarrollar la investigación, tendremos que pagar muy caro si es que queremos disponer de esas semillas o plantas mejoradas aumentando así la independencia científico tecnológica. Mucho tememos que el avance del conocimiento vaya distanciando aún más el desarrollo del subdesarrollo.


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