El reciente e intenso incremento en el conocimiento de las ciencias biológicas (bioquímica, biología molecular, genética) ha complementado las formas tradicionales de biotecnología con aplicaciones modernas. Las biotecnologías modernas no sólo están basadas en los nuevos conocimientos científicos, sino que también dependen de la disponibilidad de capital y recursos humanos calificados. Esto hace que sea un asunto especializado que la ubica en los ámbitos de la investigación privada, financiada por empresas multinacionales. Esta tendencia de la biotecnología y la percepción de sus riesgos, es lo que suscita el debate.
Mucho de lo que se debate se centra en dos preguntas: a) ¿quién determina lo que hay que desarrollar y dónde aplicarlo? y b) ¿quién se beneficia de esas aplicaciones? Para ampliar el debate público y para que las discusiones sean productivas, es indispensable que el público en general tenga un conocimiento básico de las principales biotecnologías modernas. Este artículo tiene por objeto describir cuatro biotecnologías modernas, sus aplicaciones y los insumos que requieren: tecnologías ‘in vitro’, tecnologías de detección, ciencia de los genomas y modificación genética. Aunque esta última aplicación se discute con mayor detalle, se debe tener cuidado en no equiparar a la biotecnología sólo con la modificación genética de organismos vivos.
Los pequeños agricultores necesitan una canasta de opciones para satisfacer sus requerimientos localmente específicos. / Fotografía: Bert Lof.
Tecnologías ‘in vitro’
El significado de la expresión latina ‘in vitro’ significa «en vidrio». Las tecnologías ‘in vitro’ separan partes de organismos vivientes en depósitos cerrados para manipular y mantener este material. Muchas aplicaciones muy conocidas y relativamente antiguas pertenecen a esta categoría.
En la década de 1970 se estableció el cultivo de tejidos vegetales que comprende el mantenimiento de material vegetal (plantas enteras, órganos o células específicas) en condiciones de esterilidad y en presencia de nutrientes. Los cultivos de tejidos vegetales permiten, a pequeña escala, una multiplicación rápida de las plantas, en comparación con las condiciones ‘in vivo’ (vivas o normales). Así, es posible suministrar en grandes cantidades el material inicial para los cultivos, resolviendo problemas de congestionamiento en su distribución. Los cultivos de tejidos vegetales constituyen un instrumento útil para multiplicar material inicial, particularmente importante para las plantas que se propagan vegetativamente (y no por semillas). También permiten limpiar el material de inicio infectado con virus. Un tercer uso del cultivo de tejidos vegetales es conservar valiosos recursos genéticos de las plantas en un entorno menos vulnerable que los campos de cultivo. Finalmente, los tejidos vegetales obtenidos ‘in vitro’ pueden ser usados para transferir los rasgos útiles de sus parientes silvestres a las variedades de cultivo cruzando barreras sexuales, lo que no ocurre en condiciones normales (‘in vivo’).
Hoy, más de mil especies de plantas se propagan por medio de cultivo de tejidos. El costo es modesto, se puede producir una planta nueva de banana de una determinada variedad y suministrarla por menos de un dólar norteamericano. Esta opción también ofrece el beneficio adicional de proporcionar material de siembra sano. Palma aceitera, mandioca, papas y plantas ornamentales se propagan ‘in vitro’. Lo único que se requiere son dos habitaciones: una donde se pueda manipular el material en condiciones de esterilidad y otra para el crecimiento, con luz, temperatura y humedad adecuadas. Es suficiente una capacitación básica, que enseñe los principios de la manipulación del material en condiciones de esterilidad. Las comunidades locales que han sido capacitadas para hacerlo y que tienen acceso a las instalaciones, pueden manejar un crecimiento ‘in vitro’. En las prácticas pecuarias también se usan tecnologías ‘in vitro’. La inseminación artificial, para la cual se almacena el esperma en condiciones estériles a temperaturas bajas para realizarla a gran escala, es una aplicación antigua. Aplicaciones modernas de esta tecnología son: la fertilización ‘in vitro’, donde se fusionan un espermatozoide y un óvulo, acelerando así la generación de nuevas crías; ‘transferencia de embriones», que hace posible el uso de animales portadores para el desarrollo de nueva progenie; y la «criopreservación» o almacenamiento de valioso material de inicio, a temperaturas muy bajas. Estas aplicaciones vienen siendo usadas en la crianza y en la conservación de la diversidad animal. Excepto la inseminación artificial, que es de bajo costo, los costos de estas aplicaciones son mucho más altos que para los cultivos de tejidos vegetales y se requieren instalaciones más sofisticadas.
Tecnologías de detección
La tecnología de detección ha sido desarrollada para detectar la presencia o ausencia de rasgos específicos en los organismos individuales. Una gran parte de esta tecnología usa un conjunto de técnicas de marcadores de ADN usando patrones de secuencias específicas (los bloques fundamentales de toda la información genética) que revelan la diferencia genética entre dos organismos individuales. Esta tecnología ha incrementado considerablemente la rapidez del mejoramiento de plantas y animales. Si se hace una correlación entre la secuencia del marcador de ADN y el rasgo específico, se puede usar esa secuencia para buscar esta características en la progenie, después de un cruce, mucho antes de que realmente se exprese. Un aspecto importante de estas técnicas es que no alteran el ADN (los genes, los rasgos). En vez de eso, sólo permiten una evaluación rápida de lo que se puede encontrar en el producto de un programa de mejoramiento. En los últimos quince años se han desarrollado varias formas que difieren en solidez, costos, necesidad de instalaciones y en el tipo de información que proporcionan.
En comparación con las tecnologías ‘in vitro’, en este caso los costos son más altos y se requiere de instalaciones más sofisticadas. Hasta ahora, el grado de aplicación en el mejoramiento de plantas y animales y su impacto, son mucho mayores que los de la modificación genética (ver a continuación), porque requiere de menor inversión de tiempo y dinero. Estas técnicas están siendo aplicadas en la agricultura a pequeña escala, como por ejemplo, en un proyecto de fitomejoramiento de maíz, cuyo fin es el incremento de la tolerancia a la sequía en el germoplasma de maíz local, en Kenia y Zimbabwe. También se han usado marcadores para comprender mejor la selección que realizan los agricultores de las variedades de arroz local en Filipinas y Vietnam, y para mantener con mayor eficiencia la diversidad genética en el ‘enset’ (Musa ensete), un cultivo alimenticio básico de los pequeños agricultores de Etiopía.
Los anticuerpos monoclonales constituyen otra tecnología de detección biotecnológica. Se mantienen y propagan células derivadas del sistema inmune, productoras de anticuerpos específicos, para la producción de grandes cantidades de anticuerpos ‘in vitro’ que pueden ser usados para buscar un material específico. Aparte de las principales aplicaciones en los cuidados de la salud, se está usando esta tecnología en la agricultura para detectar patógenos (agentes que causan plagas y enfermedades) en plantas y animales, permitiendo así un manejo certero de éstas. También se usan para garantizar que los productos de importación estén libres de plagas y enfermedades, tal como lo requieren varios países, facilitando el intercambio de plantas y animales a través de las fronteras. Aunque el costo para el desarrollo de las células monoclonales que producen anticuerpos específicos es alto y se necesitan especialistas expertos, el uso de las células monoclonales y de sus anticuerpos es relativamente simple y sólo requiere de instalaciones simples.
El cultivo de tejidos puede ser útil para los pequeños agricultores. / Fotografía. Agroindia.
Ciencia de los genomas
La ciencia de genomas es un campo de la biología que ha desarrollado muy rápidamente en la última década. Involucra un secuenciación larga de ADN, incluyendo genomas enteros (todo el ADN de un solo individuo) y el análisis comparativo de las secuencias resultantes, a través de las barreras de las especies. Los principales hitos en este campo son la secuenciación del ADN total del hombre, y la de un gran número de microorganismos (organismos modelo, patógenos y organismos usados en biotecnología tradicional), de plantas (incluyendo arroz) y de animales. La ciencia de los genomas produce enormes conjuntos de datos; para manejarlos y para permitir recuperar y analizar la información que contienen se ha desarrollado una ciencia completamente nueva, la bio-informática,. El costo de la investigación de la ciencia de genomas es alto, y sólo unas pocas instituciones especializadas en el mundo, situadas casi exclusivamente en países altamente industrializados, pueden contribuir a esta ciencia en reciente desarrollo. Aunque no se puede esperar que se desprendan aplicaciones agrícolas inmediatas en los próximos 5 – 10 años, a la larga, un detallado conocimiento de los genomas de plantas y animales acelerará el mejoramiento genético y también la agricultura tropical.
Modificación genética
La modificación genética, llamada también manipulación genética, trata sobre la transferencia de información -en forma de secuencias de ADN- a través de barreras sexuales entre especies que bajo condiciones normales no intercambiarían ADN. Los organismos resultantes se llaman organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos. Actualmente se usa la modificación genética solamente para introducir un rasgo nuevo singular, que puede ser causado por un solo gen o por un pequeño número de ellos. El número de genes aislados que tienen funciones conocidas todavía es demasiado pequeño como para permitir la introducción de características complicadas o combinaciones de ellas mediante una modificación genética. En la agricultura se ha aplicado la modificación genética en varios cultivos importantes. La mayoría de estas aplicaciones involucra la introducción de rasgos de resistencia, en particular a herbicidas y a insectos. Algunas aplicaciones tienen que ver con la calidad del producto, por ejemplo, el tiempo de almacenamiento de los tomates o la producción de edulcorantes alternativos en la remolacha. Mientras que los agricultores tratan principalmente con el primer tipo de aplicaciones agronómicas, la industria de transformación y los consumidores se relacionan con el segundo. En condiciones de laboratorio se han producido animales transgénicos, pero hasta ahora no han sido liberados para aplicaciones industriales.
En todos los casos, los costos para desarrollar OGM son altos y la tecnología depende de instalaciones muy caras y de expertos altamente capacitados. Recientemente, se ha calculado que el costo de desarrollo y comercialización de una variedad de cultivo OGM, es de US$ 30 millones. En un número cada vez mayor de países la legislación y las normas para controlar los OGM y sus productos durante las fases de desarrollo y prolongados ensayos, antes de su liberación, son estrictas y costosas. Sin embargo, en 1999 se registraron 70 variedades de cultivos transgénicos para su producción comercial, ya que ahora las compañías internacionales de biotecnología agrícola han concentrado sus actividades en unos pocos cultivos, incluyendo las semillas que proporcionan ganancias inmediatas a las compañías, tales como las de algodón, colza, maíz, soja y trigo.
Impacto en la agricultura tropical
En el siglo veinte se ha industrializado la agricultura en los países desarrollados. El mejoramiento de las especies ha evolucionado y ha pasado de ser una actividad de agricultores a un asunto de especialistas. Las condiciones de los campos de los agricultores se han adecuado a nuevas formas de cultivo por el uso generalizado de fertilizantes y pesticidas. Los cultivos se han vuelto cada vez más uniformes para facilitar la mecanización de la siembra, de la cosecha y de su transformación. En el último siglo, debido a la naturaleza de una agricultura más intensiva en capital, el tamaño de una finca promedio económicamente sostenible se ha incrementado varias veces. Sin duda, la biotecnología agraria impulsará esa tendencia al aumentar la dependencia de toda la cadena de producción a un número muy limitado de cultivos y variedades con nuevas características. La agricultura moderna continuará siendo altamente dependiente de insumos y se volverá aún más uniforme. La modificación genética permitirá la producción de la misma materia prima (por ejemplo, aceites vegetales) en diferentes cultivos. El impacto negativo de la agricultura moderna para la agrobiodiversidad puede ser mayor con la introducción generalizada de cultivos y animales de granja genéticamente modificados.
Sin embargo, prevalecen en la agricultura tropical los sistemas a pequeña escala. Los pequeños agricultores tienen, con frecuencia, poco acceso a los insumos externos. Por eso, las compañías internacionales que desarrollan cultivos GM no consideran que la pequeña agricultura sea un mercado importante. Además, los cultivos GM no resultarían adecuados para las diversas condiciones agroecológicas de los campos de los agricultores y serían de poca utilidad para ellos.
La liberación de OGM generalmente está muy regulada, se espera que en la fase de ensayos aparezcan los principales efectos a corto plazo para los cultivos y para el entorno del sistema agrícola. Pero aún los sistemas a pequeña escala podrían tener que enfrentar riesgos ambientales producidos por los OGM. En el largo plazo, es difícil imaginar cómo se puede evitar que aparezcan rasgos de OGM en otros no modificados genéticamente, como resultado de un cruce fortuito, fuera de control, particularmente en especies de polinización cruzada. La pregunta es si consideramos esto como una manipulación inaceptable de la naturaleza, como un desarrollo con cierto riesgo en términos de seguridad alimentaria y contaminación ambiental y genética, o simplemente, como un nuevo paso inocuo de interferencia de los humanos sobre las plantas y los animales que nos proveen de alimentos. En cualquier caso, con seguridad presentarán problemas al sector de la agricultura orgánica, dedicado a mantener una cadena libre de OGM.
Aunque los OGM son hoy poco o nada relevantes para la pequeña agricultura tropical, esto no es una consecuencia de la naturaleza biológica de las aplicaciones de la biotecnología, sino del contexto socioeconómico en el cual se desarrollan las aplicaciones biotecnológicas. Lo que nos lleva a preguntarnos, si otras biotecnologías apropiadas son factibles para los pequeños agricultores y en qué condiciones.
Las biotecnologías apropiadas: ¿realidad o fantasía?
La biotecnología tiene el potencial para servir a todos los agricultores, incluyendo a los pequeños agricultores en sistemas tropicales de producción. Se pueden desarrollar biotecnologías apropiadas basadas en la demanda y en consulta con los agricultores y/o sus representantes (organizaciones comunales, ONGs de apoyo, servicios dedicados a la extensión). Se piensa que las biotecnologías modernas que requieren relativamente poca inversión y que pueden ser aplicadas nacionalmente o aún en comunidades, se perfilan como las más apropiadas. Particularmente esto es cierto para la tecnología de cultivos de tejidos (‘in vitro’) para la producción de variedades muy apreciadas, sanas y en cantidades suficientes. Con el tiempo, el uso de los monoclonales también permitiría que los agricultores y los servicios de extensión monitoreen plagas y enfermedades específicas. El uso de la inseminación artificial puede ser ampliado a razas nativas muy adaptadas. La criopreservación y los cultivos de tejidos de valiosas variedades y razas de plantas y animales pueden servir al sector de la pequeña agricultura como respaldo para el mantenimiento de sus recursos genéticos del campo. Todas estas aplicaciones se configuran como una realidad posible.
Sin embargo, se duda si la modificación genética tiene algo que ofrecer a los pequeños agricultores, a no ser una creciente dependencia de la industria de semillas. Se puede dudar si, y hasta que punto, la falta de interés del sector privado se verá compensada con mayores esfuerzos públicos en el mejoramiento, para evitar una mayor brecha tecnológica entre un grupo muy pequeño de cultivos comerciales y los cultivos de importancia regional o local. Pero, por otro lado, se debe tener en cuenta que la cooperación con el sector privado será absolutamente indispensable para cualquier aplicación de OGM en el terreno público y dirigido a beneficiar a los pequeños agricultores, ya que el sector privado posee todas las patentes importantes necesarias para desarrollarlos En el terreno público, el caso del Arroz Dorado es interesante ya que representa un esfuerzo excepcional de aplicación de la modificación genética para aliviar problemas de poblaciones de bajos recursos, en este caso deficientes en vitamina A, y que también incluye a muchos pequeños agricultores en países en desarrollo. Sin embargo, se deben obtener exoneraciones de patentes en forma de licencias para que el Arroz Dorado pueda ser desarrollado por agricultores en países en desarrollo, y todavía se debe esperar para verificar si el Arroz Dorado encajará bien en sus patrones sociales y culturales. Además, es demasiado pronto para predecir con qué frecuencia se deben otorgar esas exoneraciones de patentes para que el desarrollo de las iniciativas del sector público beneficie al sector que produce a pequeña escala.
En mi opinión, más que los riesgos de organismos monstruosos, problemas de seguridad alimentaria y de contaminación ambiental, la amenaza real de los OGM podría ser la dependencia socioeconómica de los usuarios de las compañías que los venden.
Bert Visser, Centre for Genetic Resources the Netherlands, P.O.Box 16, 6700 AA
Wageningen. E-mail: L.Visser@plant.wag-ur.nl
