Todos los organismos tienen la habilidad de “mejorar”
a través de procesos naturales como por ejemplo, la adaptación a condiciones
ambientales adversas. Sin embargo, dicho proceso toma cientos de años antes
de que se pueda obtener algún tipo de “mejoramiento”. El ser humano ha
aprendido a cómo domesticar y mejorar las plantas para poder desarrollar
cultivos en base a sus necesidades usando distintos tipos de técnicas, incluyendo
la Biotecnología. Como ya se ha explicado anteriormente en nuestro blog, la
Biotecnología es un set de herramientas que utilizan organismos, o parte de éstos,
para hacer o modificar un producto, mejorar plantas, árboles o animales, o
desarrollar microorganismos para usos específicos. La Biotecnología agrícola básicamente
se define como el uso de herramientas biotecnológicas para el mejoramiento de
los cultivos. Dentro de estas herramientas encontramos el mejoramiento
convencional de plantas, cultivo de tejidos y micropropagación, Selección
Asistida por Marcadores (MAS), ingeniería genética y cultivos genéticamente
modificados y herramientas moleculares de diagnóstico.
A continuación se dará una breve descripción de cada una de estas herramientas:
Mejoramiento Convencional de plantas
Desde el comienzo de la
agricultura, los seres humanos han alterado genéticamente a los cultivos. Los
primeros agricultores seleccionaban las plantas y semillas con mejores
características fenotípicas y las guardaban para cultivarlas al año siguiente.
La selección de características como un crecimiento más rápido, mayor
rendimiento, resistencia a pestes y enfermedades, mayor producción de semillas
o frutos más dulces, han cambiando dramáticamente a los cultivos domesticados
en relación a sus parientes silvestres. El mejoramiento genético inició cuando
el ser humano comprendió que los cultivos podían ser polinizados artificialmente
para obtener plantas con mejores características. Estas características
provenientes de distintos parentales podrían “combinarse” en la descendencia.
Durante el Siglo XX, los mejoradores vegetales entendieron mejor cómo
seleccionar plantas superiores y mejorarlas para crear nuevas y mejores variedades
de distintos cultivos, lo que ha aumentado sustancialmente la productividad y
calidad de las plantas que hoy cultivamos. Sin embargo, el mejoramiento
convencional de plantas no puede sostener la demanda global debido a una
población en aumento y una disminución de recursos agrícolas como suelos y agua.
Es por esto que nuevas tecnologías de mejoramiento deben ser desarrolladas y
utilizadas.
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| Cultivos actuales (extremo inferior) y sus "antepasados" (extremo superior). |
Cultivo de Tejidos
Las plantas generalmente se
reproducen de manera sexual (desarrollando flores y semillas para crear las
siguientes generaciones, por medio de la fecundación del óvulo con el polen
proveniente de los estambres de la flor (parte masculina), la que puede estar
en la misma planta (auto-polinización) o en otra planta. Cada una de estas
células sexuales contienen ADN. Durante la reproducción sexual, el ADN de ambos
padres recombina y se genera la desendencia. Sin embargo, en algunas especies
de árboles se necesitan varios años antes de que éstos puedan florecer y
generar semillas, haciendo muy difícil su mejoramiento. Es así como se
desarrolló el cultivo de tejidos como herramienta para facilitar esta tarea. El cultivo de tejidos es el cultivo de células, tejidos u órganos
vegetales en un medio nutritivo artificial. Bajo las condiciones adecuadas, se
puede regenerar una planta completa a partir de una sola célula. Esta técnica
se ha utilizado por más de 30 años, y existen distintos tipos de cultivo de
tejidos dependiendo de la parte de la planta que se utiliza.
Selección Asistida por Marcadores (MAS)
El desarrollo de una nueva variedad requiere mucho
tiempo (10 a 25 años dependiendo del cultivo). Actualmente, las aplicaciones
biotecnológicas, como el uso de marcadores moleculares, han hecho más fácil y
más rápida la selección de características de interés, tomando de 7 a 10 años
para el desarrollo de una nueva variedad.
Las diferentes características de las plantas se encuentran codificadas en su
ADN. El ADN se encuentra en pares de cromosomas (uno proveniente de cada
padre). Los genes, que controlan las características de la planta, son
segmentos específicos en cada cromosoma. El conjunto total de genes de una
planta forma el genoma de ésta. Algunas características como el color de las
flores, podría estar controlada por un solo gen. Sin embargo, existen otras
características como el rendimiento de la planta, o el contenido de almidón, que
podrían estar influenciadas por muchos genes. Tradicionalmente los mejoradores
vegetales han seleccionado las plantas basándose en sus características
visibles (fenotipo). Sin embargo, el fenotipo se encuentra influenciado por el
ambiente, por lo que el proceso de selección es difícil y se producen pérdidas
económicas durante éste (pérdidas de cultivo, etc).
Actualmente, los mejoradores utilizan la Selección Asistida por Marcadores
(MAS), para identificar genes específicos por medio de marcadores moleculares.
Los marcadores moleculares son secuencias de ácidos nucleicos que forman parte
de un segmento del ADN. Los marcadores se encuentra cerca de la secuencia de
ADN de gen de interés. Dado a que los marcadores y los genes se mantienen
cercanos en el mismo cromosoma, éstos tienden a permanecer juntos a través de
las generaciones. Esto ayuda a los científicos a predecir si una planta tendrá
el gen deseado, ya que si se encuentra el marcador , significa que el gen
también está presente en la planta.
Ingeniería
Genética y Cultivos Genéticamente Modificados
El término Ingeniería Genética es
usado para describir el proceso por el que la composición genética de un
organismo puede ser alterada usando tecnología de “ADN recombinante”. Esto involucra
el uso de herramientas de laboratorio y enzimas específicas para “cortar” e “insertar”
piezas de ADN que contienen uno o más genes de interés. La habilidad de
manipular genes individuales y transferir genes entre especies, las que
naturalmente no podrían cruzarse, es lo que diferencia a la Ingeniería genética
de el mejoramiento convencional. Con éste último, existe poca o nula garantía
de obtener una combinación de genes particular a partir de
las millones de cruzas generadas. Además, se pueden transferir genes no
deseados junto con los de interés, o a medida que se gana un gen de interés,
otro se pierde. Estos problemas limitan el mejoramiento. Por otro lado, la
Ingeniería genética permite transferir de forma directa uno o unos pocos genes
de interés entre organismos emparentados o no emparentados.
Como
se podrán percatar, la Biotecnología agrícola abarca mucho más que tan solo los
cultivos transgénicos, entregando herramientas biotecnológicas que facilitan el
mejoramiento vegetal y que son de uso diario en muchos laboratorios a nivel
nacional e internacional. Para mayor información respecto a alguna de estas
técnicas, visitar el manual del International Service for the Acquisition of
Agri-Biotech (ISAAA), titulado “Agricultural Biotechnology
(a Lot More than Just GM Crops)”, en donde explican a fondo cada una de las
técnicas mencionadas anteriormente, además de tener una sección de preguntas y
respuestas sobre las dudas básicas de la aplicación biotecnológica.
