Desde
el principio tú fundaste la tierra, Y los cielos son obra de tus manos.
Salmo 102, 25-27
Índice de esta
clase:
-
Preparación y utilización de plantas y células
vegetales.
-
Resistencia a insectos.
-
Control de malas hierbas.
-
Resistencia a enfermedades.
-
Tolerancia al estrés ambiental.
-
Producción de formas androesteriles.
-
Maduración del fruto.
-
Composición de ácidos grasos.
-
Proteínas de semilla.
-
Otros metabolitos de interés alimentario, químico y
farmacéutico.
-
Color en plantas ornamentales.
-
Fijación del Nitrógeno.
-
Incremento de la eficacia fotosintética.
-
Cultivos transgénicos desbloqueados en la Argentina.
-
Perspectivas.
Los
avances más espectaculares de los últimos años se deben a la revolución
verde basada en la introducción y producción de variedades mejoradas de
arroz y de trigo de alto rendimiento, obtenidas en los centros de
investigación agronómica de México y Filipinas, en estrecha colaboración con
los responsables de los planes agrícolas nacionales. Ello le valió el premio
Nobel de la paz al ingeniero agrónomo Norman Borlaug, que logró introducir en
México variedades de cereales de rendimiento “milagroso” y se esforzó por
reproducir la experiencia en otros países de América latina y Asia (sobre todo
en India, Pakistán, Bangladesh y China) llegándose a cuadruplicar las cosechas
de maíz, mijo y sorgo. A las simientes genéticamente mejoradas se aúnan
modernas técnicas de cultivo y reproducción.
Vencidas
las barreras biológicas de la hibridación natural se han podido obtener
variedades resistentes a los insectos, a los parásitos y a las malas hierbas.
Se evita así el uso indiscriminado de plaguicidas o se abaratan los costos en
químicos específicos. Asimismo, se amplían las zonas cultivables al adaptar
las variedades vegetales a climas más calurosos, más secos y de mayor
salinidad.
Cuadro1
Uso farmacéutico de principios activos vegetales.
|
PLANTAS |
DROGA |
USO |
|
Salicáceas (sauces) y silipéndulas |
Aspirina |
Analgésico |
|
Papaver somniferum (amapola) |
Codeina |
Analgésico y Antitusivo |
|
Psychoeria (Ipecacuana) |
Ipeca |
Inductor del vómito |
|
Ephedra cinica |
Pseudoefedrina |
Descongestión nasal |
|
Cinchona pubescens |
Quinina |
Cura la malaria |
|
Rauvolthia serpentina |
Reserpina |
Control de hipertensión |
|
Datura stratonium (papa) |
Escopolamina |
Control de apunamiento |
|
Camelia cinensis |
Teofilina |
Descongestión bronquial |
|
Caranthus roseu |
Vinblasatina |
Mal de Hodgkins |
|
Taxus brevifolia |
Taxol |
Cáncer de ovario y mama |
También se
pueden extraer de las plantas productos y sustancias de valor[1] (metabolitos primarios y secundarios), utilizables
como materias primas industriales en sustancias farmacéuticas[2]. El cuadro adjunto reseña sólo algunos de vegetales
que proveen de principios activos a más de 160 drogas de uso altamente
rentable.
La
agricultura, de la mano de las nuevas biotecnologías, con un papel central de
las técnicas de Ingeniería Genética, promete aumentar la productividad y
reducir costes, generar innovaciones y mejoras en los alimentos y conducir a
prácticas agrícolas más “ecológicas”; contribuir, en suma, a la agricultura
sostenible, que utiliza los recursos con respeto al medio ambiente y sin
hipotecar a las generaciones futuras. Pero además la manipulación genética de
plantas tendrá un impacto en otros sectores productivos: floricultura y
jardinería, industria química e industria farmacéutica.
La punta de lanza y parte más espectacular de esta
biotecnología es la creación de plantas transgénicas a las que se ha
introducido, establemente, ADN foráneo que puede ser no sólo de origen
vegetal, sino de animales o de microorganismos. La biotecnología vegetal es
más amplia, e incluye otras técnicas, pero todos estos nuevos métodos a su
vez sirven para que los programas tradicionales de mejora genética se
realicen más racionalmente, con más efectividad y en menor tiempo.
La obtención de plantas
transgénicas depende de la introducción (normalmente en cultivos de tejidos)
de ADN foráneo en su genoma, seguido de la regeneración de la planta
completa y la subsiguiente expresión de los genes introducidos[3] (o transgenes).
Este
florecimiento se debe principalmente a dos grandes avances de la década de los
80:
 por un lado, protocolos experimentales para la
regeneración de plantas completas fértiles a partir de cultivos de células o
tejidos in vitro y,
por otro, métodos para introducir el ADN exógeno,
seguido de su inserción en el genoma y su expresión. Uno de los métodos más
empleados para la transgénesis es el uso de vectores genéticos derivados de
la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens, que como ya se vio ut supra,
permite “transportar” la construcción genética de interés al genoma de la
planta que se pretende mejorar. Ello se suele realizar con cultivos in vitro
de células o tejidos de dicha planta, que posteriormente se manipulan
hormonalmente para que regeneren plantas completas fértiles portadoras del
ADN introducido (ADN recombinante).
Mediante estas técnicas se han logrado manipulaciones de varias categorías de
rasgos de las plantas de cultivo:
 resistencia
a plagas (virus, hongos, insectos, etc.);
cualidades
del producto, como evitar que se estropee por procesos fisiológicos (control
de la maduración de frutos, que permite mayores tiempos de almacenamiento);
modificaciones
útiles para la industria de elaboración (aumento del contenido de sólidos en
el fruto);
mejora
de las propiedades nutritivas (aumento del contenido de proteínas o aceites,
aumento de los niveles de aminoácidos esenciales, etc.).
|
La
ingeniería genética vegetal encuentra en el momento actual algunas
limitaciones técnicas: |
| |
 |
sólo se puede transferir cada vez un número limitado de genes (uno o
dos); |
|
algunas de las plantas de cultivo más importante son aún difíciles de
transformar; |
|
el
gen foráneo se integra al azar (y no en lugares predeterminados por el
investigador); |
|
los genes insertados no suelen expresarse al mismo nivel o pueden
tener una expresión limitada; |
|
algunos transgenes pueden terminar inactivándose y perdiendo su
función. |
|
Sin
embargo, hay que tener en cuenta que esta tecnología aún está en ciernes, y
algunos de los problemas citados terminarán por ser solucionados en poco
tiempo más. Se trabaja en la mejora de las técnicas de tratamiento de procesos
complejos influidos por varios genes:
resistencia a
condiciones adversas (sequías, frío, etc.);
mejoras de
rendimientos manipulando la respuesta a la luz;
manipulación genética
de los microorganismos del suelo que interaccionan con las plantas, para
favorecer la nutrición mineral,
mejora de los
mecanismos de defensa frente a hongos, bacterias y nematodos patógenos, y
quizá
lograr nuevas especies
fijadoras de nitrógeno (con lo que disminuiría la actual dependencia de los
abonos químicos).
En el
campo de la floricultura también se crean nuevas variedades de plantas
ornamentales, con nuevos colores, aromas y diseños florales, sorprendentes
formas de plantas, etc.
No sólo se
puede hacer ingeniería genética para fines agrícolas, sino que también se
pueden transferir genes que hagan que las plantas produzcan sustancias
valiosas para la industria farmacéutica o química: se trata de plantas
transgénicas convertidas en fábricas vivas (biorreactores) de sustancias de
alto valor añadido. El atractivo de este enfoque es enorme, ya que se puede
disponer de campos de tabaco, girasol, tomate, colza, etc., sintetizando
enormes cantidades de sustancias difíciles o caras de obtener por otros
medios. Además, a diferencia de las fermentaciones industriales, aquí no hacen
falta grandes inversiones ni trabajadores especializados. Ya hay ensayos a
pequeña escala de plantas productoras de medicamentos (incluyendo vacunas y
anticuerpos monoclonales) y plásticos biodegradables.
Los cultivos de células también pueden ser
utilizados para la producción de sustancias naturales de interés[4], (especialmente los metabolitos
secundarios) en diferentes campos (v.gr., en materia farmacéutica). La
producción por medio de bioreactores tiene ventajas en relación con la
extracción tradicional, pero presenta también numerosas fallas (v.gr.,
crecimiento y división lentos, fuerte densidad y carácter pesado de las
células, carácter no excretable de los metabolitos -en comparación con las
técnicas similares utilizando microorganismos-). Estas células y las enzimas
que se han extraído pueden igualmente ser utilizadas como bio-transformadores.
Este campo no ha sido aún muy desarrollado y requiere un mayor conocimiento
de las células en cultivo y de las especies potencialmente interesantes para
estos trabajos (v.gr., a veces las sustancias producidas por estas células
son diferentes a aquellas extraídas de la planta entera). Finalmente su
utilización puede consistir en la regeneración de plantas para su posterior
uso.
A partir
de los años 80, conforme los organismos genéticamente modificados (OMG)
comenzaban a salir de los laboratorios, primero en pequeños ensayos de campo
y, desde los años 90, con grandes liberaciones a escala comercial, el debate
sobre la seguridad de estos organismos se ha desplazado al ámbito de sus
posibles repercusiones ambientales y además, en el caso de organismos
destinados a alimentación, a posibles efectos negativos para la salud, como
alergenicidad, toxicidad, etc.[5] .
Cuadro 2 Selección de OMG que están disponibles actualmente
|
OMG |
Modificación
genética |
Procedencia del
gen |
Finalidad de la
modificación genética |
Beneficiarios
principales |
|
Maíz |
Resistencia a insectos |
Bacillus thuringiensis |
Reducción de los daños causados por insectos |
Agricultores |
|
Soja |
Tolerancia a herbicidas |
Streptomyces spp. |
Lucha contra malas hierbas |
Agricultores |
|
Algodón |
Resistencia a insectos |
Bacillus thuringiensis |
Reducción de los daños causados por insectos |
Agricultores |
|
Claveles |
Alteración del color |
Freesia |
Producción de diferentes variedades de flores |
Vendedores al por menor y consumidores |
Fuente:
Los organismos modificados genéticamente, los consumidores, la inocuidad de
los alimentos y el medio ambiente. FAO 2001
Cuadro 3 Selección de OMG que se están elaborando actualmente
|
OMG |
Modificación
genética |
Procedencia del
gen |
Finalidad de la
modificación genética |
Beneficiarios
principales |
|
Uvas |
Resistencia a insectos |
Bacillus thuringiensis |
Lucha contra insectos |
Agricultores |
|
Álamos |
Tolerancia a herbicidas |
Streptomyces spp. |
Simplificación de la lucha contra malas hierbas |
Silvicultores |
|
Eucalipto |
Modificación de la composición de la lignina |
Pinus sp. |
Elaboración de pasta y papel |
Silvicultores Industria del papel |
|
Arroz |
Expresión de beta-caroteno |
Narciso Erwina |
Adición de micronutrientes |
Consumidores con carencia de vitamina A |
Fuente:
Los organismos modificados genéticamente, los consumidores, la inocuidad de
los alimentos y el medio ambiente. FAO 2001
Los mayores progresos en la obtención de
plantas transgénicas resistentes a insectos han sido conseguidos a partir de
la proteína insecticida de Bacillus thuringensis. La mayor parte de las cepas
de B. thuringensis son toxicas para larvas de lepidópteros, aunque algunas lo
son para larvas de coleópteros o dípteros[6]. El primer gen de origen vegetal transferido con éxito a otra
especie vegetal fue el inhibidor de tripsina del guisante forrajero en tabaco.
Esta proteína es eficaz contra varias plagas de campo y de almacén que
incluyen lepidópteros, coleópteros y ortópteros, y se ha transferido con éxito
a tomate y patata. Los inhibidores proteicos de alfa-amilasas, abundantes en
las semillas de muchas plantas, parecen proteger del ataque de algunos
insectos, pero están aun en una fase temprana de su estudio.
La manipulación genética de la tolerancia a
herbicidas representa una alternativa para conferir selectividad y aumentar la
seguridad de los cultivos frente a tales compuestos. La investigación se ha
centrado prioritariamente en aquellos herbicidas con alta actividad, baja
toxicidad, escasa movilidad en los suelos, biodegradación rápida y amplio
espectro de acción.
En la manipulación genética de la tolerancia a
herbicidas se han adoptado tres estrategias:
(i) alterar el nivel de expresión del enzima
diana para el herbicida,
(ii) alterar el lugar de acción de herbicida
(iii) incorporar un gen que detoxifique al
herbicida. Las fuentes de genes de resistencia a herbicidas son
principalmente bacterias (spp. de los géneros Rhizobium, Escherichia,
Chlamydomonas, Aerobacter, Salmonella, Streptomyces), cloroplastos (de la sp.
Amaranthus hybridus ), levaduras, y mutantes celulares de plantas (tabaco,
petunia, zanahoria, Arabidopsis thaliana, Corydalis sempervirens).
| Gráfico
1 Ensayo en variedades hortícolas. |
 |
| Fuente:
Juan Carlos Gázquez Garrido y David Erik Meca Abad COEXPHAL -
FAECA y CAJAMAR |
Se ha conseguido resistencia significativa al virus del mosaico
del tabaco (VMT) en plantas transgénicas mediante la expresión del gen de la
proteína de la cubierta del virus, en un proceso que se ha denominado
“protección mediada por la proteína de las cubiertas”. Este abordaje produce
resultados similares en tomate, tabaco y patata contra un amplio espectro de
patógenos como el virus del mosaico de la alfalfa, el virus del mosaico del
pepino, y los virus X e Y de la patata. El mecanismo de protección parece
implicar la interferencia del producto del gen con las partículas virales
desnudas antes de la traducción y replicación del virus.
Otro método de protección es la introducción de copias de ADN-c
del llamado ARN satélite en plantas cultivadas. Este ARN satélite esta
presente en los cultivos de virus y determina un decrecimiento importante en
la infectividad de estos. En las plantas transgénicas el ARN satélite se
replica cuando el virus infecta, aminorando los efectos del virus.
Abordajes similares se basan en la interferencia con la
replicación del virus por parte de moléculas defectuosas de ARN provenientes
de formas deleccionadas del propio virus, o empleando la tecnología del ARN
antisentido con genes de la cápside del virus[7].
Otro abordaje encaminado a conferir resistencias a virus se basa
en el empleo de moléculas híbridas de ARN, consistentes en secuencias
catalíticas del ARN satélite con actividad endonucleasica ligados a secuencias
de ARN antisentido, llamadas ribozimas (así, plantas transgénicas de tabaco
que expresan ribozimas contra el virus del mosaico del tabaco muestran cierta
resistencia a la infección)
También se ha avanzado en la
obtención de plantas transgénicas resistentes a bacterias y hongos. Por
ejemplo, en tabaco se obtuvieron plantas que expresan un gen de quitinasa de
la alubia y que son resistentes al hongo Rhizoctonia solani, y plantas
transgénicas que incorporan un gen de tionina de cebada que les confiere
resistencia a varios patógenos, entre ellos a las especies Pseudomonas
syringae y P. tabaci. También se han obtenido plantas transgénicas de tabaco
resistentes a P. syringae mediante inserción de un gen quimérico que
detoxifica a la toxina del patógeno, la tabtoxina, construido a partir del
gen de resistencia de la propia bacteria. Desde que se comprobó que la
expresión de genes que codifican una quitinasa y una proteína inactivadora
de ribosomas confería protección parcial contra ataques de hongos, un largo
repertorio de genes ha sido identificado para su posterior manipulación.
Además, están apareciendo estrategias para la manipulación de defensas
multigenicas, tales como la deposición de lignina y la síntesis de
antibióticos del tipo de las fitoalexinas. Esto se realiza mediante:
|
|
la
sobre-expresión de genes que codifican pasos en las rutas metabólicas
que determinan la tasa de producción; |
| la
modificación de los factores de trascripción o de otros genes
reguladores, y; |
| la
creación de nuevas fitoalexinas por medio de la transferencia
interespecífica de genes biosintéticos. |
| Gráfico 2.
Tolerancia a metales pesados |
 |
|
Comparación:
u plantas silvestres (dos fotos arriba)
y
u cuatro líneas transformadas más
resistentes al cadmio.
Fuente:
R+D CSIC
|
Se ha trabajado intensivamente para tratar de
transferir las abundantes resistencias al estrés presentes en especies
silvestres a las cultivadas, tanto por técnicas tradicionales como por
ingeniería genética. Sin embargo, se requiere mayor conocimiento de las bases
fisiológicas, bioquímicas y genéticas de las respuestas de las plantas al
ambiente para progresar significativamente en este arrea. Pese a ello, han
sido identificados genes inducidos por calor, frío, salinidad y metales
pesados.
Una perspectiva interesante en la manipulación
genética de las resistencias a la sequedad y a la salinidad es la acumulación
de osmoprotectores, compuestos orgánicos que incrementan la concentración de
solutos (y en consecuencia el contenido en agua) en la célula, sin interferir
con sus procesos metabólicos[8].
Se han obtenido plantas transgénicas de nabo y
tabaco, portadoras de un gen de origen humano que codifica una proteína
pequeña capaz de unirse a metales pesados, la metalotioneina, secuestrándolos
y disminuyendo su toxicidad.
Las plantas transgénicas
muestran tolerancia a niveles tóxicos de Cd y ésta se hereda de forma
estable. Otros intentos ha obtenido líneas celulares resistentes a Al, Hg,
Zn, Cd, y otros metales, pero solo en unos pocos casos el nuevo carácter se
ha expresado de forma estable en plantas regeneradas de tales células.
Por otra parte, los eco tipos tolerantes a
altas concentraciones de iones tóxicos, encontrados en zonas mineras y
susceptibles de ser utilizadas en programas de mejora, muestran una tasa de
crecimiento muy baja.
Se han encontrado dos genes de ribonucleasa que
selectivamente destruyen el linaje de células tapetales durante el desarrollo
de las anteras.
auna ribonucleasa procede de Aspergillus
oryzae y
ala otra de Bacillus amyloliquefaciens
(llamada Barnasa).
Ä
Tras la construcción de genes quiméricos de
ambas ribonucleasas, que son expresados específicamente en las anteras, se han
obtenido plantas transgénicas de tabaco y colza.
Ä
La expresión de estos genes afecta a la
producción de polen funcional y viable, obteniéndose plantas androesteriles.
Ä
Este gen nuclear es dominante y su expresión en
la antera destruye selectivamente la capa de células tapetales que rodea al
saco de polen.
Ä
La capacidad de los genes de ribonucleasas como
inductores de esterilidad masculina proporciona una nueva estrategia para la
producción de híbridos.
Acoplando el gen quimérico a un gen dominante
de resistencia a herbicida pueden diseñarse sistemas de mejora encaminados a
seleccionar poblaciones uniformes de plantas androesteriles.
En plantas cultivadas en las que el fruto no es la parte
almacenada (por ejemplo, lechuga, zanahoria, col), la plantas androesteriles
pueden cruzarse con cualquier línea polinizadora para producir semillas
híbridas.
Por el contrario, en otros cultivos como el tomate, trigo,
arroz o may será necesario restaurar completamente la fertilidad masculina
en la descendencia. La tecnología del ARN antisentido y la existencia del
barstar (una proteína inhibidora de la barnasa) pueden hacer posible el
desarrollo de estrategias para la restauración de la fertilidad masculina.
La manipulación del metabolismo de las plantas
con el fin obtener incrementos en la producción de algunos compuestos (v.gr.,
carbohidratos, proteínas), o el control de la síntesis de otros, tiene
aplicaciones en diversas áreas tales como el desarrollo de productos
alimenticios mas nutritivos y menos costosos.
| Gráfico 3. Flavr Savr 1°
Alimento transgénico |
 |
El etileno (C2H4) controla la
maduración del fruto. La expresión de un ARN antisentido del enzima
regulador de la síntesis de etileno, la 1-aminociclopropano- 1-carboxilato
sintetasa, inhibe la maduración del fruto en plantas de tomate. La
administración de etileno o propileno exógenos elimina el efecto
inhibitorio.
Genes que codifican otros
enzimas implicados en el proceso de maduración del fruto, como la
poligalacturonasa, que participa en la degradación de componentes de la
pared celular, han sido manipulados e introducidos en plantas de tomate con
el fin de estudiar sus efectos sobre la textura del fruto.
Estos abordajes permiten
obtener variedades transgénicas donde el proceso de maduración sea uniforme
y fácilmente controlable, paliando las perdidas debidas a la
sobre-maduración producida durante el transporte o las deficiencias en la
refrigeración de frutas y verduras.
El potencial de la tecnología antisentido en la
asignación de funciones a las secuencias génicas es enorme. La generación de
plantas en las que la producción de etileno este inhibida, ofrece la
oportunidad de evaluar el papel del gas en la regulación de muchos procesos
del desarrollo vegetal, tales como la senescencia de la hoja, abscisión,
maduración y respuesta a patógenos; y abre la posibilidad de realizar
manipulación genética para mejorar la calidad, el tiempo de almacenamiento y
el valor nutricional de muchas plantas y productos vegetales.
Muchos cultivos producen semillas oleaginosas
cuya composición en ácidos grasos no es la ideal para el uso al que se
destinan. La aplicación de los métodos tradicionales de mejora, reforzados con
la muta génesis química, ha permitido la obtención de nuevas variedades con
alteraciones en la composición de ácidos grasos de la semilla, en bastante
especies.
Son ejemplos destacables las
nuevas variedades de colza bajas en ácido euricico y las reducciones en los
niveles de ácidos grasos poli-insaturados en soja, girasol y lino (linaza).
La mayor parte de la variación genética en la composición de ácidos grasos
en semilla parece implicar la presencia de un alelo de un gen que rompe el
metabolismo normal de ácidos grasos y conduce a la acumulación de productos
intermedios en los lípidos de la semilla. Existen dificultades como por
ejemplo las lagunas en el conocimiento de la bioquímica y la regulación del
metabolismo de los lípidos (que se van enmendando con los estudios
exhaustivos en Arabidopsis thaliana), y el hecho de que muchas enzimas
claves están ligadas a membrana, por lo que los intentos dirigidos a su
solubilización y purificación no han tenido éxito.
A partir de los mutantes
actualmente disponibles en Arabidopsis se puede profundizar en el
conocimiento de que genes, entre los actualmente disponibles provenientes de
E. coli y de mamíferos, juegan un papel mas importante en el metabolismo de
los ácidos grasos, de cara a su aislamiento, clonaje e incorporación al
genoma de las plantas cultivadas. Aunque la síntesis de acilgliceridos
participa de rutas relativamente complejas, el conocimiento de su bioquímica
y, en particular, los análisis con mutantes pueden ser de gran utilidad en
el diseño de alteraciones del metabolismo lipídico con fines de mejora.
Las semillas de cereales y legumbres proveen a
la población humana del 70 % de su requerimiento proteico en la dieta. Sin
embargo, sus deficiencias en aminoácidos esenciales no hacen posible una dieta
equilibrada basada en estos cultivos, por lo que esta debe ser suplementada
con aminoácidos de otras fuentes.
| Æ |
Se manejan varias estrategias con
el objetivo de resolver las deficiencias nutricionales de las
semillas[9]: |
|
|
Ä
insertar aminoácidos adicionales en las proteínas ya existentes, o bien
sustituirlos por otros mas deseables,
Ä
introducir proteínas completamente nuevas muy enriquecidas en aminoácidos
específicos,
Ä
transferir genes que codifiquen proteínas de reserva conocidas a sistemas
pobres en proteínas, y
Ä
proveer
de copias adicionales de genes en sistemas ya productores.
Una perspectiva distinta es la
producción de pépticos de interés comercial en las semillas de plantas:
factores de liberación hormonal del sistema endocrino de mamíferos, péptidos
con funciones cardiovasculares o de otro tipo, péptidos con efectos
opiáceos, péptidos con funciones defensivas en insectos y otros animales,
anticuerpos funcionales humanos, entre otros, tienen usos importantes en
sanidad, agricultura e industria. A partir de un gen quimérico de albúmina
proveniente de Arabidopsis thaliana transferido a la misma especie y a
Brassica napus, se ha podido obtener leuencefalina tras un pequeño
tratamiento con tripsina. La producción de péptidos en semillas de plantas
transgénicas debe competir con las biotecnologías fermentativas, por el
momento mas desarrolladas.
El incremento de la cantidad de azucares,
presentes en ciertos órganos o tejidos, es un objetivo deseable en la mejora
de la calidad de frutas, hortalizas y cereales. Se están realizando esfuerzos
para aumentar la cantidad de sacarosa de la patata, de fructuosa en la
achicoria y de amilopectina en el trigo mediante tecnología antisentido.
También se están desarrollando variedades de tomate con alto contenido en
sólidos y alta viscosidad en el fruto, consecuencia de la acumulación de
pectina. La introducción del gen de una proteína de sabor dulce, llamada
monelina, es útil en la obtención de nuevas variedades de tomate y lechuga con
mejor sabor.
Las plantas son una fuente tradicional de
materiales monoméricos y poliméricos, v.gr., azucares, ácidos grasos,
almidones, celulosas, caucho y ceras. En la búsqueda de nuevos materiales
biológicos renovables la ingeniería genética de plantas puede jugar un
importante papel. La composición del almidón en patatas, may y trigo también
esta siendo modificada con el fin de que pueda ser utilizado en la industria
papelera o en la fabricación de plásticos biodegradables[10].
Se ha conseguido la producción
correcta de inmunoglobulinas gamma y kappa, y el ensamblaje de anticuerpos
funcionales de forma muy eficiente en hojas de plantas de tabaco, obtenidas
a partir del cruce entre plantas transgénicas que expresaban el gen de una
sola cadena de inmunoglubina[11].
La acumulación de anticuerpos
funcionales puede proporcionar nuevas opciones para la recuperación de
muchos contaminantes y otras moléculas orgánicas de significación biológica.
La producción de compuestos farmacéuticos como encefalinas en soja y
seroalbumina humana en patata, permite prever que otras proteínas como
neuropéptidos, factores de coagulación sanguínea y hormonas del crecimiento
puedan ser producidas en semillas y en otros órganos de la planta de forma
rentable. Los virus bacterianos podrían ser vectores de alto nivel de
expresión debido a su elevado número de copias.
Los pigmentos florales son productos de la ruta
biosintética de los flavonoides. Mediante la tecnología del ARN antisentido en
el gen de la chalcona- sintetasa se ha podido manipular la pigmentación floral
en plantas transgénicas de petunia.
Algunos transformantes han mostrado variaciones
en el patrón de formación de pigmentos (sectores, anillos, etc.). Las
aplicaciones de estas técnicas en la producción de nuevas variedades de
plantas ornamentales son evidentes.
El crecimiento de los cultivos agrícolas
depende del enorme aporte de nitrógeno utilizable, bien suministrado en forma
mecánica como amonio, urea o nitratos, o bien producido naturalmente en el
suelo mediante la reducción microbiana del nitrógeno atmosférico. Este aporte
natural se consigue mediante estrechas asociaciones entre las plantas y los
microorganismos fijadores del nitrógeno. Entre las plantas cultivadas solo las
leguminosas tienen esa capacidad, por asociación simbiótica en sus raíces con
especies de Rhizobium. Los campos de manipulación genética se centran en:
la ampliacion del espectro de huespedes de Rhizobium a cereales
y forrajeras,
la proteccion de la nitrogenasa frente al oxigeno, y
el uso de cloroplastos como posible orgánulo diana donde
transferir los genes de fijación del nitrógeno.
La dificultad en la consecución de estos
objetivos no debe ser subestimada, y pese a que el alto coste de producción de
los fertilizantes esta estimulando la investigación en estas arreas, es
probable que aun pase algo de tiempo hasta ver sus resultados en agricultura.
Por el momento ya se han obtenido cepas recombinantes de Rhizobium más
eficientes como fijadoras de nitrógeno que son inoculadas en algunas
leguminosas.
El valor ultimo de las plantas esta en su
capacidad para convertir la energía solar en reservas químicas almacenables, a
través del proceso de la fotosíntesis. Las estrategias para incrementar su
eficiencia de utilización de la energía solar sin dos:
la modificación de los genes que codifican
las subunidades de la Ribulosa Bifosfato Carboxilasa, con el fin de producir
un enzima que proporcione una fijación mas eficiente del CO2, y
el intercambio de varios componentes de
foto sistemas entre plantas diferentes, con el fin de optimizar el transporte
de electrones. El numero y la complejidad de las reacciones fotosintéticas,
pese a hacer muy excitante su manipulación genética, probablemente retrasara
su aplicación practica.
|
Se han obtenido
plantas transgénicas de tabaco y tomate que incorporan un gen quimérico
del fitocromo tipo I (que normalmente solo se acumula
durante la noche) y cuya presencia provoca
cambios morfológicos, tales como:
El fenotipo segrega normalmente en la descendencia
|
enanismo,
follaje verde oscuro,
hojas mas pequeñas y mas
anchas,
dominancia apical reducida,
altos niveles de síntesis
de antocianinas en semillas, |
|
Los cambios
morfológicos inducidos por la presencia de un fitocromo tipo I
en tejido en crecimiento diurno, son una primera señal del papel que
la ingeniería genética puede jugar en la alteración de los procesos
metabólicos fotosintéticos. |
La Argentina ha desarrollado y receptado gran
cantidad de cultivos transgénicos, de hecho figura en los primeros puestos
mundiales como productor de cosechas de “transgénicas” destinadas
mayoritariamente a la exportación. La influencia de una larga tradición de
agricultura industrial ha permitido contar con equipos capacitados para el
examen de los nuevos vegetales y una rápida adopción por parte de los
productores locales que optimizan los rindes.
Sin entrar en la consideración de los impactos
sanitarios y ecológicos, la experiencia ha permitido mantener un cierto nivel
de competitividad en los mercados internacionales, a pesar del inicial rechazo
por parte de algunos países compradores, más influidos por cuestiones de
políticas económicas y balanzas de pagos que por análisis negativos de
seguridad alimentaria y sanitaria; la disputa científica sobre la evaluación de riesgos ambientales de
los OMG se centra sobre todo alrededor de los efectos de la actual plantación
masiva de plantas transgénicas, una vez aprobada su aplicación en algunos
países tras los primeros ensayos de campo. Según sus críticos (principalmente
ecólogos), los peligros a evaluar se podrían centrar en los siguientes:
 Posibilidad de que las plantas
genéticamente modificadas (PGM), por efecto del nuevo material genético
introducido, puedan modificar sus hábitos ecológicos, dispersándose e
invadiendo ecosistemas, al modo de malas hierbas.
Posibilidad de
transferencia horizontal del gen introducido, (v.gr., por medio del polen),
desde la PGM a individuos de especies silvestres emparentadas que vivan en las
cercanías del campo de cultivo, lo que podría conllevar la creación de
híbridos que a su vez podrían adquirir efectos indeseados (invasividad,
resistencia a plagas, incidencia negativa sobre otros organismos del
ecosistema, etc). La ocurrencia de este tipo de fenómenos sería especialmente
preocupante de producirse en los centros de biodiversidad de los países
tropicales, porque podría amenazar la integridad de los ricos recursos
genéticos que se albergan en ellos.
Teniendo en cuenta que ciertas
manipulaciones recientes de plantas para hacerlas resistentes a enfermedades
ocasionadas por virus implican la introducción de algún gen del virus en
cuestión o de otros relacionados, cabría la posibilidad de recombinaciones
genéticas productoras de nuevas versiones de virus patógenos para las
plantas. La pregunta subyacente es si los genes virales introducidos podrían
afectar a la constitución de las poblaciones silvestres de virus o a la
epidemiología de ciertas enfermedades. Aunque en laboratorio se han descrito
mecanismos por los que genes virales expresados en plantas pueden modificar
el comportamiento de virus, es muy difícil evaluar el riesgo de los ensayos
de campo, ya que se desconoce casi todo sobre la dinámica poblacional de los
virus vegetales en la naturaleza[12].
Por su parte, el
tema de la seguridad de los alimentos está bien regulado en la mayor parte de
los países industrializados. En el caso de los derivados de técnicas
biotecnológicas se tiende a regularlos bajo los regímenes generales
(recurriendo al concepto de equivalencia sustancial entre un alimento
biotecnológico y otro parecido convencional), con requerimientos adicionales
en el caso de que el alimento cambie alguna propiedad esencial respecto de la
versión convencional[13]
En ciertos círculos se ha
expresado la preocupación de la posible alergenicidad de alimentos
transgénicos. Aunque ha habido algún caso de reacciones alérgicas ante algún
alimento procedente de manipulación genética, no parece que las proteínas
recombinantes sean en principio más alergénicas. En general, cualquier
proceso tecnológico que elabore alimentos de formas complejas tiene algún
riesgo en este sentido. Este tema se complica además por el hecho de que el
estudio científico sobre las alergias alimentarias está aún lleno de
lagunas.
De todas maneras, se tiende a
“diluir” el etiquetado de los alimentos transgénicos en normativas amplias
que favorezcan una información detallada de las cualidades y proceso de
fabricación de los alimentos en general, atendiendo demandas de los
consumidores, que cada vez desean estar más al tanto de todo lo que puede
afectar a su salud y nutrición. Ello además daría satisfacción a grupos
religiosos que tienen creencias y normativas sobre el consumo de
determinados alimentos[14].
El potencial de las técnicas de ingeniería
genética como herramientas en manos del mejorador de cultivos es
importante y significativo.
Ampliar las regiones de cultivos, (v.gr., la
introducción en plantas de tabaco y papaya del gen de Pseudomonas aeruginosa,
que determina la enzima citratosintasa, permite a las plantas transformadas
sobre producir ácido cítrico y crecer en presencia de concentraciones tóxicas
de aluminio[15]).
En el campo de la salud, se ha demostrado que
los frutos de plantas transgénicas sintetizan y acumulan proteínas
antigénicas; dicho de otro modo, en el futuro podrían convertirse en vacunas
orales contra virus y bacterias. Se ha empezado ya por estudiar sus
posibilidades en infecciones gastrointestinales y respiratorias, las
principales causas de mortalidad infantil en los países en vías de desarrollo.
Muchas enfermedades diarreicas son causadas por bacterias, como Escherichia
col¡, que producen toxinas responsables del cuadro clínico. Tras aislarse los
genes de dichas toxinas, se han introducido en plantas de papa. Los ratones
alimentados con papas transgénicas, que acumulan la toxina en tubérculos,
produjeron niveles elevados de anticuerpos y manifestaron resistencia a la
infección.
Las especies vegetales que mejor podrían servir
para la producción de "vacunas" están por determinarse. Por crecer en regiones
en las que se incluyen la mayoría de los países en vías de desarrollo, ser
ampliamente aceptados y abundantemente consumidos en fresco por la población
infantil, los frutos tropicales (mango, papaya y plátano, entre otros)
resultan excelentes candidatos para estos fines[16].
Las primeras pruebas en campo
con cultivos transgénicos de tabaco se realizaron hacia 1986 en Francia y
Estados Unidos. Desde entonces, se han modificado por ingeniería genética
más de 70 especies de plantas; 56 de ellas han pasado ya a los ensayos en
campo. Durante 1991 y 1992, en Holanda y Canadá se realizaron más de 10
pruebas de campo con cultivares transgénicos de papa. Y exist |
