• ÍNDICE

INTRODUCCIÓN (PÁG. 3-4)

OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANGÉNICAS (PÁG. 5)

APLICACIONES PRÁCTICAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA VEGETAL (PÁG. 6)

RESISTENCIA A AGENTES BIOLÓGICOS Y FACTORES DEL MEDIO (PÁG. 7-8-9)

ALIMENTOS TRANSGÉNICOS (PÁG. 10-11-12)

NUEVAS APLICACIONES (PÁG. 13-14)

IMPLICACIONES ÉTICAS Y MORALES (PÁG. 15)

CONCLUSIONES (PÁG. 16)

• BIBLIOGRAFÍA (PÁG. 17)

INTRODUCCIÓN

La mejora genética vegetal es esencialmente una elección hecha por el hombre de las mejores plantas escogidas dentro de una población en la cual exista variabilidad. En otras palabras es una selección, posible gracias a la existencia de variabilidad (Sánchez Monje, 1993).

A partir de esta definición, estamos en condiciones de establecer las tres premisas más importantes para el planteamiento de cualquier programa de mejora genética vegetal:

1-La existencia de variabilidad o bien la capacidad para crearla se convierte de esta forma en el primer requisito de todo programa de mejora.

2-La capacidad de detectar dicha variabilidad, o lo que es lo mismo, la habilidad del mejorador para observar las diferencias, que puedan tener valor económico entre plantas de la misma especie y/o la existencia de técnicas capaces de medirlas.

3-La capacidad para manipular dicha variación para producir un nuevo cultivo estable.

También podemos decir que los dos objetivos fundamentales de la Mejora Genética Vegetal son, producción y calidad.  Se puede incrementar la producción desde un punto de vista genético desde diversos ángulos:

 - Mejorando la capacidad fisiológica de los cultivos, que se manifiesta a través del mejor aprovechamiento de la energía, nutrientes, agua y otras fuentes naturales.

- Mejorando el potencial intrínseco, que se expresa en condiciones normales de cultivo, por ejemplo produciendo más grano por panícula.

- Protegiendo a la planta de los factores adversos (ambientales, plagas y enfermedades, resistencia al transporte, etc,...)

 Aunque la producción ha sido el primer objetivo de mejora, la calidad ha sido también mejorada en muchos casos, a pesar de que aún queda mucho camino por recorrer en este apartado debido a su determinación genética, en general más compleja.

También en la actualidad, y debido a que la agricultura moderna esta altamente mecanizada, muchos programas actuales de mejora se realizan con el objetivo de conseguir un cultivo más adaptado a los requerimientos de la maquinaria agrícola empleada.

OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS

Según los métodos de hibridación tradicionales, el conjunto de genes disponibles para la mejora genética de las plantas cultivadas estaba limitado a aquellos que se podían transferir entre especies que se reproducen sexualmente. Ahora es posible, mediante la ingeniería genética, basada en los métodos del ADN recombinante, introducir genes ajenos en las plantas. Esencialmente, el procedimiento consiste en el aislamiento de un fragmento de ADN (con unos o más genes) de un organismo y su inserción, de modo funcional, en células de otro organismo, quizá nada relacionado, en el que el gen insertado se expresa. Se abre así la posibilidad de formar un número indefinido de nuevas combinaciones de material hereditario y rebasar los límites genéticos de la especie, y consecuentemente crear versiones de vida no previstas por la evolución natural. Además, un gen puede, teóricamente, ser proyectado para que se exprese en tejidos y estados del desarrollo de la planta, ambos específicos. Esta nueva tecnología promete conseguir la introducción en plantas de muchos nuevos genes, y también conducir su regulación.

En principio, los genes responsables de la expresión de rasgos importantes se pueden aislar de cualquier planta u otro organismo, y transferir a plantas cultivadas por la tecnología del ADN recombinante. La ingenierización de una planta comprende la elección del rasgo fenotípico, la identificación del gen que lo especifica y su aislamiento del organismo donante. Con este fin, se construye una librería de genes (genoteca), y de ella se aísla y caracteriza el gen de interés. Seguidamente se clona el gen funcional, y por último se transforma la célula vegetal y regenera la planta.

APLICACIONES PRÁCTICAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA VEGETAL

La ingeniería genética y su aplicación a los seres vegetales ha gozado de gran prosperidad y productividad, debido a que se han ejercido diversas aplicaciones con resultado positivo, como pueden ser el aumento de la cantidad y calidad de las producciones agrícolas entre otros. A continuación desarrollaremos de manera especial las medidas llevadas a cabo para potenciar la resistencia de las plantas, ya sean plagas, herbicidas, o el propio estrés ambiental; además por supuesto de lo directamente aprovechado por el hombre como son los alimentos. También hemos dedicado un apartado a una serie de aplicaciones novedosas y alternativas dignas de mención.

RESISTENCIA A AGENTES BIOLÓGICOS Y FACTORES DEL MEDIO

Uno de los fine esenciales de la ingeniería genética es la creación de plantas cultivadas resistentes a una variedad de agentes biológicos y factores del medio: herbicidas, plagas, y estrés ambiental.

RESISTENCIA A HERBICIDAS

Los herbicidas son agentes químicos que interrumpen o dificultan procesos específicos de las plantas, destruyéndolas o inhibiendo su desarrollo. Por ej. , inhibidores de ciertos pasos del proceso fotosintético o de las rutas biosintéticas de aminoácidos esenciales son herbicidas potencialmente deseables, debido a que es improbable que sean tóxicos para los animales.

Para eliminar todas las malas hierbas frecuentes en los cultivos se tienen que utilizar varios, diferentes, herbicidas selectivos. Por ello, el hallazgo y utilización de herbicidas de uso general, no selectivos es uno de los principales objetivos de los cultivadores de plantas. Otro objetivo es conseguir, por ingeniería genética, plantas cultivadas resistentes a herbicidas no selectivos. Para ello es necesario, primero, la caracterización bioquímica del sitio y modo de acción de los modernos herbicidas. A partir de este conocimiento, el objetivo se puede alcanzar, en varios casos, mediante la transferencia de unos pocos genes que confieran la resistencia deseada a la planta.

El cultivo de plantas resistentes hacer superflua la utilización preventiva de herbicida, pudiéndose entonces limitar su uso a los casos en que la cantidad de malas hierbas excede los límites tolerables. Otra ventaja que ofrece la utilización de plantas resistentes es la prevención de la erosión, debido a que evita la existencia de extensas áreas despobladas de vegetación como resultado de la aplicación preventiva de herbicidas.

La resistencia a herbicidas puede ser conferida a una planta cultivada por la incorporación de un gen que le permite, a la planta, desintoxicar el herbicida por un cambio químico, o bien por la adición de un gen que determina la producción de la proteína objetivo en grandes cantidades o en una forma resistente.

RESISTENCIA A PLAGAS

Las plantas han desarrollado probablemente mecanismos de defensa contra insectos, en algunos casos pueden ser fragmentos (oligosacáridos) de la pared celular; en otros, como reacción a las lesiones causadas por los insectos, forman proteínas inhibidoras de proteasas serina implicadas en los procesos digestivos de los insectos, impidiendo su nutrición. Como estas sustancias son proteínas, por ingeniería genética se podría conseguir la sobreexpresión de los genes que las codifican, y así incrementar la producción de los correspondientes inhibidores, posiblemente en hojas o frutos; de algunos de estos genes se conoce ya su estructura y su secuencia de nucleótidos.

RESISTENCIA AL ESTRÉS AMBIENTAL

Varios factores ambientales: frío, calor, aridez, exceso de humedad, salinidad, etc. crean condiciones de estrés frente a las cuales las plantas reaccionan. Como respuesta al “shock” térmico, por ej. , la planta sintetiza varias proteínas, implicadas en un mecanismo protector, que son transportadas parcialmente a los cloroplastos donde se acumulan. En condiciones de estrés ambiental, se forman frecuentemente las mismas proteínas que por “shock” térmico, pero en menor escala. También relacionadas con el estrés, se producen variaciones en el contenido de aminoácidos como un acusado aumento de prolina.

Al contrario que para la resistencia de herbicidas y enfermedades, en las que las respuestas de las plantas a los diferentes tipos de estrés ambiental, participan probablemente también diferentes procesos fisiológicos, cuya naturaleza es necesario dilucidar antes de definir posibles objetivos de manipulación genética. Además, se han realizado pocas tentativas de utilización de cultivos celulares, a fin de seleccionar variantes con incrementada tolerancia a un estrés particular.

Los procedimientos de la ingeniería genética, para incrementar la resistencia al estrés ambiental, podían basarse en la identificación y aislamiento de los más importantes genes implicados en la protección, frente a las condiciones del estrés, y la subsiguiente transferencia de los genes de las plantas resistentes a las sensibles.

ALIMENTOS TRANSGÉNICOS

Algunos enzimas y aditivos utilizados en el procesado de los alimentos se obtienen desde hace años mediante técnicas de ADN recombinante. La quimosina, por ejemplo, enzima empleada en la fabricación del queso y obtenida originalmente del estómago de terneros, se produce ahora utilizando microorganismos en los que se ha introducido el gen correspondiente. Sin embargo, la era de los denominados "alimentos transgénicos" para el consumo humano directo se abrió el 18 de mayo de 1994, cuando la Food and Drug Administration de Estados Unidos autorizó la comercialización del primer alimento con un gen "extraño", el tomate "Flavr-Savr", obtenido por la empresa Calgene. A partir de este momento, se han obtenido cerca del centenar de vegetales con genes ajenos insertados, que se encuentran en distintas etapas de su comercialización, desde los que representan ya un porcentaje importante de la producción total en algunos países hasta los que están pendientes de autorización.

Existen diferentes posibilidades de mejora vegetal mediante la utilización de la ingeniería genética. En el caso de los vegetales con genes antisentido, el gen insertado produce un ARNm que es complementario del ARNm del enzima cuya síntesis se quiere inhibir.

Al hibridarse ambos, ARNm del enzima no produce su síntesis. En el caso de los tomates "Flavr-Savr" en enzima cuya síntesis se inhibe es la poligalacturonasa, responsable del ablandamiento y maduración del fruto. Al no ser activo, este proceso es muy lento, y los tomates pueden recogerse ya maduros y comercializarse directamente. Los tomates normales se recogen verdes y se maduran artificialmente antes de su venta con etileno, por lo que su aroma y sabor son inferiores a los madurados de forma natural. En este caso, el alimento no contiene ninguna proteína nueva. La misma técnica se ha utilizado para conseguir una soja con un aceite con alto contenido en ácido oleico (80 % o más, frente al 24% de la soja normal), inhibiendo la síntesis del enzima oleato desaturasa.

La inclusión de genes vegetales, animales o bacterianos da lugar a la síntesis de proteínas específicas. La soja resistente al herbicida glifosato, conocida con el nombre de "Roundroup Ready" y producida por la empresa Monsanto contiene un gen bacteriano que codifica un enzima sintetasa. Este enzima participa en la síntesis de los aminoácidos aromáticos, y el propio del vegetal es inhibido por el glifosato; de ahí su acción herbicida. El bacteriano no es inhibido.

El maíz resistente al ataque de insectos contiene un gen que codifica una proteína da Bacillus thuringiensis, que tiene acción insecticida al ser capaz de unirse a receptores específicos en el tubo digestivo de deteriorados insectos, interfiriendo con su proceso de alimentación y causando su muerte. La toxina no tiene ningún efecto sobre las personas ni sobre otros animales. La utilización de plantas con genes de resistencia a insectos y herbicidas permite reducir la utilización de plaguicidas y conseguir un mayor rendimiento.

También se ha obtenido una colza con un aceite de elevado contenido en ácido laúrico, mediante la inserción del gen que codifica una tioesterasa de cierta especie de laurel. Los vegetales resistentes a virus se consiguen haciendo que sinteticen una proteína vírica que interfiere con la propagación normal del agente infeccioso. Estos vegetales contienen proteína vírica, pero menos de la que contienen los normales cuando están severamente infectados.

Los vegetales transgénicos más importantes para la industria alimentaria son, por el momento, la soja resistente al herbicida glifosato y el maíz resistente al taladro, un insecto. Aunque se utilice en algunos casos la harina, la utilización fundamental del maíz en relación con la alimentación humana es la obtención del almidón, y a partir de este de glucosa y de fructosa. La soja está destinada a la producción de aceite, lecitina y proteína.

Puesto que la harina de maíz, la proteína de soja y los productos elaborados con ellas contienen DNA y proteínas diferentes a la de las otras variedades de maíz, en la Unión Europea (no en los Estados Unidos) existe la obligación de mencionar su presencia en el etiquetado de los alimentos. Aunque no se ha detectado ningún caso, sería concebible la existencia de personas alergénicas a las nuevas proteínas. No obstante, en el caso de la proteína de B. thuringiensis, su amplio uso como plaguicida en agricultura ecológica permite asegurar su falta de alergenicidad.

El aceite de soja transgénica y la glucosa y la fructosa obtenidas del almidón de maíz transgénico no contienen ningún material distinto a los que contienen cuando se obtienen a partir de los vegetales convencionales. En la mayoría de los casos, ni siquiera las técnicas de PCR, que como se sabe tienen una sensibilidad extrema, son capaces de detectar material genético extraño, por lo que no existe ninguna obligación de etiquetado diferencial.

En el caso de los alimentos completos, o de partes que incluyan la proteína extraña, como podría ser la proteína de soja o la harina de maíz, hay que considerar el riesgo de la aparición de alergias a la nueva proteína. Este es el caso de la soja a la que se le había introducido el gen de una proteína de la nuez del brasil para aumentar el contenido de aminoácidos azufrados de sus proteínas y por extensión su valor nutricional. La nueva proteína resultó ser alergénica, y esta soja no ha llegado a salir al mercado. Sin embargo, esto es absolutamente excepcional, y no existe ninguna evidencia de que las proteínas introducidas por medio de la ingeniería genética sean mas alergénicas que las naturales.

En el caso de la utilización de materiales procesados exentos de proteínas, como el aceite de soja o la glucosa obtenida a partir del almidón del maíz, no existe ningún material que no se encuentre en el producto convencional, y consecuentemente no existe ningún riesgo, ni siquiera hipotético, atribuible a la manipulación genética. Incluso en los casos en que existe alergia a una proteína de la semilla oleaginosa (convencional o transgénica), un aceite procesado no produce respuesta.

3.3 NUEVAS APLICACIONES

Debido al preocupante ritmo al que se consumen los combustibles fósiles, fuente de energía sobre la que se asienta el sistema capitalista, y sin los cuales no sería posible imaginar el mundo de hoy en día, se están buscando sustitutos en vegetales con el fin de fabricar productos sin necesidad de los mencionados combustibles.

Este interés surge de los datos ya sabidos de que las reservas mundiales de crudo se estima que durarán unos 80 años, las de gas natural en 70 años, y las de carbón en unos 700 años.

Una de las posibles soluciones a este problema sería crear plásticos a partir de vegetales. La industria del plástico, absorbe cerca del 10% del crudo que se extrae, porcentaje muy alto si se tiene en cuenta que esto significa 80 millones de toneladas al año y esto sólo en EEUU.

Dado que se han buscado otras manera para producir plástico (en concreto PHA, polihidroxialcanoato) fuera de la planta, y que tal y como ha quedado demostrado que no son rentables estos métodos, se intenta ahora producir el plástico en el interior de la planta.

Para hacer posible este hecho hay diferentes compañías que investigan sobre la obtención de plásticos a partir de los tallos de las plantas, en concreto de la planta del maíz, o bien a partir de su mazorca. Esto tiene sus pros y sus contras. Por una parte si se obtiene plástico a partir de la mazorca se pueden obtener grandes cantidades de plástico, pero eso provocaría que muchos campos se sustituyesen de un maíz destinado al consumo, a un maíz destinado a la producción de plásticos. Esto provocaría una seria competencia y podría provocar conflictos. Por otro lado también se pueden obtener plásticos a partir del tallo, con esto se eliminaría la competencia entre el maíz con uno y otro destino y permitiría al agricultor sacar doble beneficio de su plantación, aunque se obtendría plástico así en cantidades muy pequeñas.

No obstante, unas últimas investigaciones dejan claro que la biodegrabilidad de estos plásticos produce CO2, además de metano. Asimismo también queda patente de que no es fácil obtener gran cantidad de plástico y de una composición provechosa. Además es muy difícil la extracción del plástico de la planta. Y aún así para la obtención de estos plásticos todavía sería necesario el uso de combustibles fósiles.

Por todo ello se ha llegado ha poner en duda si merece la pena esforzarse por obtener plásticos vegetales.

Al fin y al cabo, la producción de plásticos es sólo una de las nuevas finalidades comerciales que se le quieren dar a los vegetales y dentro de algunos años se tendrán que utilizar, bien a la fuerza, por la obvia razón de los combustibles fósiles, o bien porque se ha conseguido hacer que sea rentable esta incipiente industria.

IMPLICACIONES ÉTICAS Y MORALES

La ingeniería genética y en especial su relación en la producción agrícola acarrea una serie de planteamientos morales, ante los cuales se presenta la evaluación por parte de la sociedad y de la comunidad científica de las ventajas y consecuencias de la manipulación genética en productos para el consumo humano.

A los problemas implícitos en la determinación de unas normas morales hay que añadir la enorme influencia financiera y política que ejercen quienes propugnan la biotecnología en círculos oficiales y académicos.

Gran número de biólogos moleculares tienen asimismo dificultades a la hora de abordar cuestiones éticas debido a la especialización de su aprendizaje, a su aislamiento de los conocimientos actuales en otros campos de la vida, a inversiones financieras personales en biotecnología hoy extendidas, y a la convicción de que la biotecnología encontrará soluciones no problemáticas a los planteamientos morales anteriormente mencionados.

Existen grupos y organizaciones conscientes de esta problemática, como es el caso de la Unión de Científicos Preocupados (Union of Corcerned Scientists) de Washington D.C., que ha estudiado la cuestión de si debería permitirse la salida comercial de productos manipulados mediante ingeniería genética. Su estudio “Peligros en el seno de la Promesa” hace referencia a estas cuestiones.

CONCLUSIONES

Uno de los más graves problemas del mundo de hoy en día es, sin duda, el hecho de que en un período de tiempo muy cercano de tiempo, la base del sistema capitalista (y eso lo son los combustibles fósiles), va a agotarse, a causa de un uso demasiado grande. Estos combustibles sin los cuales no podemos concebir el mundo de hoy en día, deben de ser sustituidos por otros, si no se quiere que el capitalismo caiga. Para ello, parece ser que el reino vegetal es el elegido para llevar a cabo tan difícil sustitución.

Esto se puede apreciar tanto en el intento de búsqueda de nuevos materiales, extraídos y obtenidos en (o a partir de) plantas, como también en conseguir alimentos que ofrezcan mayor resistencia a factores adversos y tengan igual o mejor calidad que los naturales.

Por ahora, parece ser que esta industria no tiene un futuro tan fácil, como el que quizás se esperaba, pero con el paso del tiempo, bien sea por obligación (agotamiento de los combustibles fósiles), o bien porque se han encontrado métodos de crear esos productos de forma rentable, esta industria será la llamada a sustituir al petróleo, gas natural, carbón, etc.

En definitiva, la industria biotecnológica vegetal y sus derivados es el futuro de nuestra sociedad, tanto para la obtención de unos combustibles y artículos de calidad, como para la mejora de los alimentos, lo cual haría posible erradicar si no en su totalidad, si en un porcentaje alto, el uso de productos químicos, para proteger las plantas, u otros diversos usos.

• BIBLIOGRAFÍA

• Comisión Europea, Estudio de factores nutricionales, EUR 16893 EN.

• Enciclopedia Microsoft® Encarta 99.

• Diversos artículos científicos de carácter divulgativo publicados en Internet.

• Schreiber, G. A. and Boegl, K. W., 1997, Alimentos producidos mediante Ingeniería Genética, 2nd Status Report, Bgvv Hefte.

• Serrano García, Manuel y col. , 1991, Biotecnología vegetal, Ed. Síntesis, Madrid, 425 pp.

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