Alimentos Genéticamente Modificados: Una Revisión Crítica de sus Promesas y Problemas

Resumen

El término “organismos genéticamente modificados (OGM)” se ha convertido en un tema controvertido ya que sus beneficios tanto para los productores de alimentos como para los consumidores se acompañan de posibles riesgos biomédicos y efectos secundarios ambientales. La creciente preocupación del público sobre los OGM, particularmente en forma de alimentos genéticamente modificados (GM), está dirigida a los problemas de salud de corta y larga duración que pueden resultar de esta biotecnología avanzada. Se están llevando a cabo estudios complejos en todo el mundo de forma independiente para evaluar las ventajas y desventajas de los alimentos transgénicos. En este documento, intentamos resumir el conocimiento actualizado sobre los beneficios y problemas potenciales de los alimentos transgénicos. También presentamos algunos avances tecnológicos recientes en alimentos transgénicos y su impacto en el campo.

Palabras clave
Alimentos genéticamente modificados (GM),Transgénico, seguridad ADNCRISPR-Cas9

Introducción

En julio de 2011, un grupo de manifestantes de Greenpeace, una organización ambiental no gubernamental, irrumpió en una granja experimental de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO), una agencia del gobierno federal australiano para la investigación científica, y destruyó todo el cultivo. de trigo modificado genéticamente. En agosto de 2013, un campo de investigación del arroz dorado administrado por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) del gobierno filipino y otros socios del sector público fue atacado por activistas anti-OGM (Organismos Modificados Genéticamente). El “arroz dorado” expresa altos niveles de betacaroteno (un precursor de la vitamina A) gracias a sus propiedades genéticas modificadas. Después de 25 años de trabajo en laboratorio en el laboratorio, el arroz dorado, diseñado como una forma barata y eficaz de proporcionar una fuente dietética devitamina A para las zonas en desarrollo del mundo, finalmente había llegado al punto en que las pruebas de campo eran prácticas [1]. Aunque diferente en muchos aspectos del robo de CSIRO en 2011, el incidente de 2013 provocó una fuerte condena por parte de la comunidad científica, aunque esa reacción no logró el consenso entre las voces públicas. La razón fundamental del fracaso es la continua falta de comprensión integral de los problemas agrícolas actuales y la naturaleza de los OGM. En esta revisión, comenzando con la historia de los OGM, abordamos la motivación de los OGM (incluidos los alimentos transgénicos), sus beneficios y riesgos, así como el impacto de los desarrollos tecnológicos recientes en los alimentos transgénicos / transgénicos.

¿Qué son los transgénicos y los alimentos transgénicos?

La modificación genética es una técnica biológica que produce alteraciones en la maquinaria genética de todo tipo de organismos vivos. La OMS (Organización Mundial de la Salud) define los OMG de la siguiente manera: «Organismos (es decir, plantas, animales o microorganismos) en los que el material genético (ADN) se ha alterado de una manera que no ocurre naturalmente por apareamiento y / o recombinación natural» [2]. La definición busca distinguir la manipulación directa de material genético de la práctica milenaria de mejoramiento del acervo genético de plantas y animales mediante reproducción selectiva. Con la tecnología de ADN recombinante , los genes de un organismo se pueden transferir a otro organismo, generalmente no relacionado.

De manera similar, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) y la Comisión Europea definen un OGM como un producto que “no ocurre naturalmente por apareamiento y / o recombinación natural” [3]. Los “alimentos transgénicos” se refieren a los alimentos producidos a partir de plantas o animales modificados genéticamente.

Sin embargo, Oliver [1] señaló que las definiciones antes mencionadas son algo imperfectas, dando Triticale como ejemplo. El triticale es un grano muy utilizado en pan y pasta. Se desarrolló en el siglo XIX mediante el cruce de trigo con centeno (un enfoque de reproducción selectiva convencional). Sin embargo, el híbrido resultante es estéril y, en la década de 1930, se utilizó la colchicina química para generar células embrionarias poliploides , que son fértiles. Triticale parecería encajar sin ambigüedades en la definición de OMG, incluso si la modificación genética es algo primitiva según los estándares biológicos moleculares actuales. Por lo tanto, Oliver sugiere “organismo modificado biotecnológicamente” como una definición más cercana de OMG [1].

Historia de los alimentos transgénicos

La génesis de la tecnología de modificación del ADN se remonta a 1944, cuando los científicos descubrieron que el material genético se puede transferir entre diferentes especies [4]. Varios artículos emblemáticos allanaron el camino hacia la ciencia moderna de la biología molecular. En 1954, Watson y Crick descubrieron la estructura de doble hélice del ADN y se estableció el «dogma central», el ADN transcrito en ARN mensajero, traducido a proteína. El premio Nobel Marshall Nirenberg [5] y otros habían descifrado el código genético en 1963. En 1973, Cohen et al. [6] desarrolló tecnología de recombinación de ADN , que muestra que las moléculas de ADN modificadas genéticamente se pueden transferir entre diferentes especies.

La historia realmente comienza con las nociones de variación y selección de especies de Charles Darwin. La Tabla 1 presenta una especie de cápsula del tiempo de los descubrimientos seminales que son cruciales para la genómica moderna.

Cuadro 1. Pasos cruciales en la historia de la modificación genética.

AñoEventoAñoEvento
1859Charles Darwin publicó la primera edición de «Sobre el origen de las especies»1980Jon W. Gordon y col. hizo los primeros ratones transgénicos
1865Gregor Mendel descubrió que la herencia se transmite en unidades1983Kary Mullis inventó la PCR (reacción en cadena de la polimerasa)
1869Frederick Miescher aisló el ADN1985Genera el primer animal doméstico transgénico, un cerdo.
1902Walter Sutton desarrolló la teoría de la herencia cromosómica1987Se descubrió el primer mapa genético humano
1911Thomas Hunt Morgan mostró que los cromosomas portan genes1990Se lanzó el proyecto del genoma humano
1941George Beadle y Edward Tatum hipotetizaron la teoría de un gen, una enzima1991Primeros ensayos de terapia génica en humanos
1944Oswald Avery y col. El ADN demostrado puede transformar las propiedades de las células.1992Se desarrolló el mapa genético de segunda generación del genoma humano.
1952Alfred Hershey y Martha Chase demostraron que los genes están hechos de ADN1993La FDA aprobó el uso de somatotropina bovina (bST) para aumentar la producción de leche en vacas lecheras
1953Francis H. Crick y James D. Watson describieron la estructura de doble hélice del ADN1994La FDA aprobó la venta del primer alimento transgénico, el tomate FLAVR SAVR
1958Matthew Meselson y Franklin Stahl descubrieron la replicación semiconservadora del ADN1996El nacimiento de la oveja Dolly, el primer animal clonado
1961Sydney Brenner y col. informó que el ARNm transporta información del ADN1997Se secuenció el genoma de E. coli
1966Marshall Nirenberg y col. códigos genéticos descifrados1998Se secuenciaron la bacteria M. tuberculosis y el gusano redondo C. elegans
1968Steward Linn y Werner Arber describieron la primera enzima de restricción1999Se decodificó el primer cromosoma humano, el cromosoma 22
1973Stanley Cohen y Herbert Boyer inventaron la clonación de ADN2002Se preparó el borrador de trabajo del genoma del ratón
1977Richard Roberts y Phil Sharp descubrieron intrones2003Se completó la secuenciación del genoma humano

Esta tabla se modificó según http://www.gmeducation.org/faqs/p149248-20brief%20history%20of%20genetic%20modification.html y https://www.genome.gov/Pages/Education/GeneticTimeline.pdf.

Las primeras plantas modificadas genéticamente (tabaco y petunias resistentes a los antibióticos ) fueron producidas por tres grupos de investigación independientes en 1983 [7] , [8] , [9]. Los científicos de China comercializaron por primera vez el tabaco modificado genéticamente a principios de la década de 1990. En 1994, el mercado estadounidense vio la primera especie de tomate modificada genéticamente con la propiedad de maduración retardada aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). Desde entonces, varios cultivos transgénicos han recibido aprobaciones de la FDA, incluyendo «Canola» con composición de aceite modificado, algodón y soja resistentes a herbicidas , etc. Los alimentos transgénicos que están disponibles en el mercado incluyen papas,berenjenas , fresas, zanahorias y muchos más están en proyecto [10].

¿Necesitamos alimentos transgénicos?

Antes de comenzar a discutir los méritos y desventajas de los alimentos transgénicos , es importante explicar por qué hay un gran esfuerzo para desarrollarlos. Hay tres desafíos principales que enfrentamos que motivan nuestro recurso a la nueva tecnología en busca de ayuda.

Expansión de población

La población humana mundial actual es de aproximadamente 7.350 millones (Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas / División de Población Perspectivas de la población mundial: revisión de 2015, hallazgos clave y tablas de avance). La figura 1 A muestra la distribución de la población en todo el mundo (panel superior). Aunque la tasa de crecimiento de la población mundial se ha desacelerado en los últimos años (1,24% anual hace 10 años frente a 1,18% anual en los últimos años), se prevé una adición anual de 83 millones de personas. La población mundial estimada será de 8.500 millones en 2030 y de 9.700 millones en 2050 ( Fig. 1 B). La expansión de la población es uno de los principales contribuyentes a la desnutrición.alrededor del mundo. En 2016, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) informó que 795 millones de personas en el mundo estaban desnutridas, de las cuales 780 millones en regiones en desarrollo [11]. Por tanto, la erradicación del hambre debería ser una prioridad en la formulación de políticas.

Figura 1. Distribución y crecimiento proyectado de la población mundial. (A) Distribución de la población mundial por edad y sexo, 2015

Fuente: Naciones Unidas, Departamento de Asuntos Económicos y Sociales, División de Población (2015). Perspectivas de la población mundial: revisión de 2015. Nueva York: Naciones Unidas. (B) Población del mundo: estimaciones, 1950–2015, proyección de variante media e intervalos de confianza del 80% y 95%, 2015–2100.

Podría decirse que la solución más realista para satisfacer la creciente demanda mundial de cultivos es impulsar los rendimientos de los cultivos en las tierras actualmente cultivadas. En la actualidad, la tasa de aumento del rendimiento de los cultivos es inferior al 1,7%, mientras que el aumento anual del rendimiento debe ser del 2,4% para satisfacer las demandas del crecimiento de la población, mejorar los estándares nutricionales y disminuir la arabilidad (ver más abajo) [12]. Se trata de una tarea abrumadora, que sólo parece alcanzable mediante la optimización de la genética de los cultivos junto con mejoras cuantitativas en la gestión del sistema agrícola.

Disminución de la tierra cultivable

La FAO predijo que la cantidad finita de tierra cultivable disponible para la producción de alimentos por persona disminuirá de las actuales 0,242 ha a 0,18 ha para el 2050 [13]. Este problema confunde los del crecimiento demográfico y la desnutrición. Sin embargo, nuestra capacidad para cultivar más superficie parece limitada. La alternativa es un mayor rendimiento por acre, que a su vez debe provenir de mayores insumos agrícolas, como fertilizantes , agua, control de plagas y malezas, y / o mejoramiento genético [1]. Este escenario se ve agravado por varios factores que complican: (1) el aumento de la demanda de producción de biocombustibles y materias primas; (2) urbanización acelerada; (3) desertificación, salinización y degradación de la tierra; (4) alteración del uso de la tierra de alimentos básicos a pastos, impulsado por consideraciones socioeconómicas; (5) cambio climático; (6) limitación de los recursos hídricos.

Cuello de botella de la cría convencional y moderna

La reproducción convencional se basa en el cruce sexual de una línea parental con otra línea parental, con la esperanza de expresar alguna propiedad deseada (por ejemplo, resistencia a enfermedades) [1]. Para seleccionar el rasgo deseado y diluir los rasgos irrelevantes o no deseados, los criadores eligen la mejor progenie y la cruzan con uno de sus padres (planta o animal). El proceso generalmente toma varios años (dependiendo del tiempo generacional, por ejemplo, de 10 a 15 años para el trigo) antes de la expresión real del rasgo deseado que pueda evaluarse, y luego se amplía mediante el mejoramiento convencional a números comercialmente útiles. Además de los tiempos de generación inherentemente largos, los siguientes hechos limitan el desarrollo de la reproducción convencional: El requisito previo para las estrategias de reproducción es la existencia de variación genética, es decir, la existencia de un acervo genético disponible que manifieste los rasgos deseados y la compatibilidad sexual de los organismos con esos rasgos.. De hecho, hoy en día la variedad genética ha disminuido (probablemente como resultado de esfuerzos pasados ​​de optimización), por lo que operamos en un espacio restringido de mejora. Las metodologías modernas pueden aumentar este espacio mediante la utilización de productos químicos o radiación para introducir nuevas variaciones mutacionales. Sin embargo, estos son instrumentos contundentes que dan como resultado rasgos mejorados solo por casualidad y escasa suerte. De hecho, la no selectividad de estos métodos probablemente extienda el cronograma de reproducción.[1].

Teniendo en cuenta estos hechos, la aparición de tecnologías biológicas y el desarrollo de alimentos transgénicos prometen reducir drásticamente los plazos de producción a nuevas cepas y brindarnos estrategias opcionales para lograr la seguridad alimentaria mundial sostenible.

Generación de cultivos transgénicos

Para generar alimentos transgénicos , los investigadores deben introducir los genes que codifican ciertos rasgos en una célula vegetal y luego regenerar una planta a través del cultivo de tejidos. El momento y el lugar en que se expresa el gen transferido suele ser inherente al esquema para optimizar la propiedad del producto. En términos generales, hay tres formas de modificar genes en las células.

Transferir ADN directamente

La técnica más utilizada para administrar ADN exógeno es el bombardeo de micropartículas. La técnica fue desarrollada a finales de los 80 por Sanford [14]. El ADN modificado y desnudo está recubierto de micropartículas de oro o tungsteno , que, a su vez, se administran a alta velocidad en los tejidos objetivo, como los tejidos embrionarios de la semilla o los meristemos , propulsados ​​por helio presurizado. Hay otras formas de administrar ADN a las células vegetales, incluida la electroporación (dejar que el ADN cargado negativamente se mueva hacia abajo en un gradiente de potencial eléctrico) en protoplastos , microinyección , transformación de cloroplasto , carburo de silicioastillas, nanopartículas de sílice mesoporosas , etc. [15]. Sin embargo, elbombardeo de partículassigue siendo más eficaz para transferir grandesfragmentos de ADN, incluso cromosomas completos, simultáneamente[16].

Uso indirecto de vehículo bacteriano

El uso de Agrobacterium tumefaciens abrió una nueva era para la inserción de genes exógenos en células vegetales. La bacteria del suelo A. tumefaciens infecta las plantas y forma una agalla en la corona. En realidad, las bacterias alteran el genoma de la planta, no solo provocando la proliferación de las células vegetales, sino también permitiendo que la planta produzca aminoácidos modificados como una fuente de alimento especializada para ellos mismos. Las bacterias poseen un plásmido inductor de tumores («plásmido Ti»), que les permite realizar la inserción de genes; los investigadores secuestran el plásmido insertando «genes de diseño» en la sección de ADN-T (ADN de transferencia) del plásmido Ti.

Edición directa de ADN genómico

En 2012, se desarrolló el sistema “CRISPR-Cas9”. Constituye una herramienta revolucionaria de edición del genoma y proporciona otro método para alterar genes en varios tipos de células [17] , [18]. Esta técnica aumenta drásticamente la eficiencia de la ingeniería genética, facilitando mucho el trabajo con plantas [19].

Cas9 es una endonucleasa de ADN que se encuentra originalmente en bacterias, donde protege a las bacterias huésped de las moléculas de ADN invasoras (por ejemplo, virus). La endonucleasa es guiada hacia el ADN invasor / dirigido por un «ARN guía» especial (ARNg), cuya secuencia es complementaria a la secuencia invasora que se va a eliminar. Así guiado por la ofensiva, Cas9 utiliza sus dos sitios activos para escindir ambas cadenas del ADN bicatenario. El ADN bicatenario recién formadoLas roturas (DSB) se reparan luego mediante dos mecanismos diferentes dentro de las células: el mecanismo de «unión de extremos no homólogos» (NHEJ) puede causar una pequeña deleción o inserción aleatoria de ADN, lo que lleva a un gen truncado o knockout, mientras que la «recombinación homóloga» (HR) permite la adición de un ADN de un donante en el gen endógeno en el sitio de ruptura ( Fig. 2).

Figura 2. Mecanismo de la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9. Punto negro: InDel que da como resultado un codón de parada prematuro. Puntos rojos: edición genética precisa y adición de un gen donante. DSB: roturas bicatenarias (DSB); NHEJ : unión de extremos no homólogos ; HR: la recombinación homóloga.

La figura está adaptada de Transomic ( http://www.transomic.com/ ).

El rápido desarrollo de estas biotecnologías de vanguardia también ha desafiado la ley de regulación alimentaria. El Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) ha determinado que las regulaciones actuales no son adecuadas para varios cultivos con genoma editado, por lo tanto, el 18 de noviembre de 2015, el USDA publicó planes provisionales para revisar sus pautas para cultivos transgénicos. Los alimentos transgénicos producidos en los EE. UU. Se enumeran en la Tabla 2.

Cuadro 2. Lista resumida de cultivos transgénicos aprobados. Lista basada en la base de datos de aprobación de GM ( http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/cropslist/default.asp ).

Nombres científicosRasgos de GMNombre comercial
Manzana
Malus  × Domestica ) 
Resistencia a los antibióticos,
fenotipo no pardeante
Manzana Arctic ™ “golden Delicious”, Manzana Arctic ™ “Granny Smith”.
Canola Argentina
Brassica napus )
Aceite / ácido graso modificado, resistencia a los antibióticos, tolerancia al herbicida glufosinato, restauración de la fertilidad, esterilidad masculina, tolerancia al herbicida oxinilo, tolerancia al herbicida glifosatoLaurical ™ Canola, Optimum Glycanola, Roundup Ready ™ Canola, Liberty Link ™ Independence ™, InVigor ™ Canola, Liberty Link ™ Innovator ™, TruFlex ™ Roundup Ready ™ Canola, Phytaseed ™ Canola, Navigator ™ Canola
Frijol
Phaseolus vulgaris )
Resistencia a enfermedades viralesN / A
Berenjena
Solanum melongena )
Resistencia a insectos lepidópteros, resistencia a antibióticosBARI Bt Begun-1, -2, -3 y -4
Maíz
Zea mays L.)
Esterilidad masculina, restauración de la fertilidad, marcador visual, alfa amilasa modificada, metabolismo de la manosa, tolerancia al herbicida glufosinato, resistencia a insectos lepidópteros, tolerancia a herbicidas glifosato, resistencia a insectos coleópteros, resistencia a insectos múltiples, tolerancia a herbicidas sulfonilurea, resistencia a antibióticos, tolerancia a herbicidas 2, 4-D , tolerancia al estrés por sequía32138 Mantenedor SPT, Enogen ™, Agrisure ® Duracade ™, Agrisure ® Duracade ™ 5122, Agrisure ® Duracade ™ 5222,
Herculex ™ RW, Herculex ™ RW Roundup Ready ™ 2, Optimum ™ GAT ™, Agrisure ™ GT / CB / LL, Agrisure ™ 3000GT, NaturGard KnockOut ™, Maximizer ™, maíz Starlink ™, maíz Enlist ™, maíz Bt Xtra ™, maíz Roundup Ready ™, maíz Agrisure ™ GT, maíz Roundup Ready ™ YieldGard ™, maíz Agrisure ™ RW, YieldGard ™, MaizeGard ™, YieldGard ™ VT Triple, YieldGard ™ Rootworm RW, MaxGard ™, YieldGard ™ Plus, YieldGard ™ Plus con RR, YieldGard ™ RW + RR, Genuity ® DroughtGard ™, YieldGard ™ VT ™ Rootworm ™ RR2, Genuity ® VT Triple Pro ™, Genuity ® VT Double Pro ™, Genuity ®SmartStax ™, Power Core ™, InVigor ™ Maize, YieldGard ™ CB + RR, Liberty Link ™ Maize, Herculex ™ I / CB, Optimum ™ Intrasect Xtreme / XTRA, Herculex XTRA ™ / RR / I RR, Optimum ™ TRIsect, Hysyn 101 RR Roundup-Ready ™, Intacta ™ Roundup Ready ™ 2 Pro
Melón
Cucumis melo )
Maduración retrasada / senescencia, resistencia a los antibióticosN / A
Papaya
Carica papya )
Resistencia a enfermedades virales, marcador visual de resistencia a antibióticosRainbow, SunUp, Huanong No. 1
Ciruela
Prunus domestica )
Resistencia a enfermedades virales, marcador visual de resistencia a antibióticosN / A
Canola polaca
Brassica rapa )
Tolerancia al herbicida glufosinato, tolerancia al herbicida glifosatoHysyn 101 RR Roundup-Ready ™
Patata
Solanum tuberosum L.)
Resistencia a insectos coleópteros, resistencia a antibióticos, almidón / carbohidratos modificados, potencial reducido de acrilamida, tolerancia a las manchas negras, resistencia a enfermedades viralesLugovskoi plus, Elizaveta plus, papa con almidón, papa Atlantic NewLeaf ™, papa New Leaf ™ Russet Burbank, papa Innate ™ Russet Burbank, papa Innate ™ G / H, papa Hi-Lite NewLeaf ™ Y, papa Innate ™ Atlantic, New Leaf ™ Y Papa Russet Burbank, papa New Leaf ™ Plus Russet Burbank, papa Shepody NewLeaf ™ Y, papa Innate ™ Snowden
Arroz
Oryza sativa L. )
Alergia, resistencia a antibióticos, resistencia a insectos lepidópteros, resistencia a insectos lepidópteros, tolerancia a herbicidas glufosinatoBT Shanyou 63, Huahui-1, arroz Liberty Link ™
Soja
Glycine max L.)
Aceite / ácido graso modificado, resistencia a los antibióticos, marcador visual, tolerancia al herbicida glufosinato, tolerancia al herbicida sulfonilurea, tolerancia al herbicida glifosato, tolerancia al herbicida 2, 4-D, tolerancia al herbicida isoxaflutol, tolerancia al estrés por sequía, resistencia a los insectos lepidópteros, tolerancia al herbicida dicamba, herbicida mesotriona toleranciaSoja Liberty Link ™, Cultivance, Enlist ™ Soybean, Treus ™, Plenish ™, Optimum GAT ™, Soja Roundup Ready ™, Soja Verdeca HB4, Intacta ™ Roundup Ready ™ 2 Pro, Vistive Gold ™, Genuity ® Roundup Ready ™ 2 Xtend ™ , Genuity ® Roundup Ready ™ 2 Yield ™, línea de soja tolerante a herbicidas
Calabaza
Cucubita pepo )
Resistencia a enfermedades virales, resistencia a antibióticos,N / A
Remolacha azucarera
Beta vulgaries )
Tolerancia a herbicidas glifosato, marcador visual, resistencia a antibióticosRemolacha InVigor ™, remolacha Roundup Ready ™, remolacha Liberty Link ™
Caña de azúcar
Saccharum sp.)
Tolerancia al estrés por sequía, resistencia a los antibióticosN / A
Pimiento dulce
Capsicum annuum )
Resistencia a enfermedades viralesN / A
Tomate
Lyopersicon esulentum )
Maduración / senescencia tardía, resistencia a los antibióticos, resistencia a los insectos lepidópteros, retraso en el ablandamiento de la fruta, resistencia a enfermedades viralesFLAVR SAVR ™
Trigo
Triticum aestivum )
Tolerancia a herbicidas glifosatoTrigo Roundup Ready ™

Beneficios de los alimentos transgénicos

Beneficios agronómicos

En 1996–2012 se registró un aumento de más de 370 millones de toneladas de cultivos alimentarios. Una séptima parte del aumento de rendimiento se atribuye a los cultivos transgénicos en los EE. UU. Para lograr un aumento equivalente en el rendimiento que los cultivos transgénicos, se estima que se habría necesitado una adición de más de 300 millones de acres de cultivos convencionales [20] , [21]. Estos 300 millones de acres adicionales serían necesariamente tierras que requieren más fertilizantes o irrigación, o bosques tropicales excavados. Tal conversión de tierra generaría un serio estrés ecológico y ambiental para el mundo. Un informe de Graham Brookes y Peter Barfoot ( 17) llegaron a conclusiones similares: para el período 1996-2013 estiman que la biotecnología fue responsable de la producción mundial adicional de 138 millones de toneladas de soja, 274 millones de toneladas de maíz, 21,7 millones de toneladas de fibra de algodón y 8 millones de toneladas de canola. Si esas biotecnologías no hubieran estado disponibles, para mantener niveles de producción equivalentes habría requerido un incremento del 11% de la tierra cultivable en los Estados Unidos, o el 32% del área de cereales en la UE.

Beneficios económicos

De 2006 a 2012, el aumento mundial de los ingresos agrícolas derivados de los alimentos transgénicos alcanzó los 116.000 millones de dólares, casi el triple que en los diez años anteriores [20] , [21]. Según la estimación de James y Brookes, alrededor del 42% de la ganancia económica se debió al aumento del rendimiento debido a la genética avanzada y la resistencia a plagas y malezas. La disminución de los costos de producción (por ejemplo, debido a la reducción del uso de pesticidas y herbicidas ) contribuyó con el 58% restante.

Modificación de la composición química de los alimentos

Algunas modificaciones genéticas están dirigidas específicamente a enriquecer ciertos nutrientes o sustancias que tienen un alto valor terapéutico y a favor de la salud, incluidas las vitaminas A , C, E, los ácidos grasos insaturados , la celulosa alimentaria y los probióticos [22]. El mencionado «arroz dorado» es un ejemplo significativo. Mejora la desnutrición de manera eficaz y económica. De manera similar, utilizando esta biotecnología, los investigadores también pueden alterar la composición de aminoácidos de las proteínas, así como el contenido de carbohidratos. El primero está ejemplificado por el altramuz dulce , cuyo contenido de metionina está enriquecido.[23] , [24]. La generación de Amflora, una variedad de papa modificada, es un buen ejemplo para este último escenario.

Se ha obtenido un valor nutricional mejorado en productos transgénicos manipulando su composición de carbohidratos. Consideremos más a fondo el ejemplo de Amflora. La mayor parte de los polisacáridos en el bulbo de la patata está formada por dos tipos de almidón: amilosa yamilopectina. La amilosa es útil solo como almidón alimentario, mientras que la amilopectina se usa ampliamente en la producción de almidón no alimentario, papel y en el procesamiento de textiles. La síntesis de almidón requiere varias enzimas, que incluyen unaalmidón sintasaunida a gránulos.(GSBB), cuya función principal implica la producción de amilosa. En ausencia de GSBB, la amilopectina se produce exclusivamente. La explotación de este conocimiento ha conducido a métodos para modificar la composición del almidón de patata. El proceso transgénico implica la introducción en bulbos de patata de una copia adicional del gen que codifica GSBB. Contrariamente a la intuición, el gen adicional de hecho suprimió la expresión de GSBB, mediante un proceso conocido como «co-supresión», también conocido como «silenciamiento de genes». La papa Amflora resultante tiene menos amilosa, pero es rica en amilopectina [25].

Mejora en el procesamiento de alimentos

La tecnología GM también se puede emplear para facilitar el procesamiento de alimentos. Un logro notable son los tomates “Flavr Savr”. Fueron producidos por la empresa californiana Calgene en 1992. La alteración genética consiste en la introducción de un gen antisentido, que suprime la enzima poligalacturonasa ; la consecuencia es ralentizar la maduración de los tomates y, por tanto, prolongar la vida útil de las frutas. La composición de los bulbos de papa también se ha alterado mediante la edición de genes. Por ejemplo, utilizando un gen de ciclodextrina glicosiltransferasas de bacterias, las patatas presentan una mayor estabilidad de los factores de brillo y, por tanto, una apariencia más atractiva [26].

La modificación genética no se limita a las plantas, sino que también se aplica a los productos animales. Algunos investigadores están explorando peces transgénicos con miras a mejorar la generación de hormonas de crecimiento para acelerar el crecimiento y la masa corporal [27] , [28] , [29]. Recientemente, la FDA (la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos) aprobó el primer animal modificado genéticamente , el salmón “AquAdvantagea”, un salmón de rápido crecimiento, para consumo humano en los Estados Unidos. La decisión se tomó después de dos décadas de limbo regulatorio. Debido a que los peces crecen a su tamaño completo en 18 meses, en lugar de 3 años, y con menos demanda de recursos alimentarios por kilogramo de pescado capturado , la cría“AquaAdvantagea” puede aliviar la presión causada por la pesca intensa de poblaciones silvestres. Mientras tanto, se han realizado bastantes intentos para generar leche con un contenido reducido de lactosa o leche bovina humanizada [29],[30].

Productos con fines terapéuticos

Las técnicas de ingeniería genética permiten la expresión de antígenos virales o bacterianos en la porción comestible de las células vegetales [28] , [31] , [32]. En teoría, por tanto, los alimentos transgénicos podrían servir como vacunas orales, capaces de estimular el sistema inmunológico, a través de la inmunidad de las mucosas , para producir anticuerpos. Se están estudiando diversos cultivos (por ejemplo, arroz, maíz, soja y patatas) como portadores potenciales de vacunas comestibles contra diferentes infecciones, incluidas las toxinas de Escherichia coli , el virus de la rabia , la bacteria Helicobacter pylori y la hepatitis viral tipo B [27].[28] , [31] , [32] , [33] , [34].

Riesgos potenciales de los alimentos transgénicos

Los debates sobre los alimentos transgénicos se centran principalmente en las incertidumbres relativas a los posibles efectos adversos de los alimentos transgénicos en la salud humana y la seguridad ambiental. La ansiedad entre los consumidores se puede atribuir a cuatro fuentes: la dificultad de la comunidad científica para explicar de manera concisa al público no especializado las técnicas biológicas involucradas; preocupaciones por la difusión inadecuada de alimentos modificados genéticamente; y los principios éticos inherentes al procesamiento tradicional de alimentos; los recelos con respecto a la idoneidad de la evaluación de los alimentos modificados genéticamente [22] , [35] , [36].

Riesgos para la salud asociados con los alimentos transgénicos

Los tres principales riesgos para la salud potencialmente asociados con los alimentos transgénicos son: toxicidad, alergenicidad y peligros genéticos. Estos surgen de tres fuentes potenciales, el gen insertado y sus proteínas expresadas per se, los efectos secundarios o pleiotrópicos de los productos de la expresión génica y la posible alteración de los genes naturales en el organismo manipulado [10].

El maíz «Starlink» proporciona un ejemplo de peligro alimentario causado directamente por la expresión del gen insertado [29] , [35] , [37] , [38] , [39]. La planta modificada fue diseñada con información genética de Bacillus thuringinesis para dotar a la planta de resistencia a ciertos insectos. El gen insertado codifica una proteína, llamada Cry9c, con propiedades pesticidas, pero con una fuerte alergenicidad no deseada. Se han reportado varios casos de reacciones alérgicas en consumidores después de consumir maíz “Starlink”.

La modificación del nivel de expresión de los componentes naturales del organismo manipulado también puede exacerbar la alergia. Un ejemplo es la producción de soja enriquecida en el aminoácido metionina. La síntesis mejorada de este aminoácido es el resultado de un gen aislado de nueces de Brasil. Como consecuencia, algunos consumidores alérgenos sensibilizados a estos frutos secos tienen reacciones alérgicas a la soja transgénica.

Los efectos secundarios y pleiotrópicos son mucho menos fáciles de reconocer que los efectos directos del gen o sus productos. El gen modificado puede codificar una enzima implicada en las vías metabólicas naturales de los organismos modificados. Tales cambios podrían alterar los niveles de otros metabolitos, incluidos los tóxicos, a cierta «distancia metabólica» de la perturbación metabólica real. Conectar los puntos causales presupone una comprensión íntima de las vías bioquímicas y reguladoras, que pueden estar más allá de la comprensión actual.

Otro escenario de riesgo potencial es que el gen insertado pueda alterar la integridad de la información genómica existente en la planta, dando lugar a la inactivación u otra modulación de genes endógenos. Una vez más, tal interrupción podría preverse para activar (o desactivar) procesos metabólicos que involucran productos o toxinas, o su desintoxicación , en cualquier caso por eventos muy alejados del efecto conocido y pretendido del gen insertado, y por lo tanto confundir nuestra capacidad para extraer una conexión causal entre el gen insertado y el supuesto efecto.

Riesgos ecológicos asociados con los alimentos transgénicos

Selección de resistencia

Actualmente, la mayoría de los alimentos transgénicos tienen como objetivo dotar a la planta alterada de dos propiedades deseables: resistencia a las plagas o resistencia a los herbicidas. Los cultivos resistentes a insectos se diseñan típicamente para expresar proteínas cristalinas insecticidas (CRY), producidas naturalmente por la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis (Bt). Los cultivos tolerantes a herbicidas están diseñados para expresar enzimas que protegen contra herbicidas (principalmente el glifosato Roundup ™), a menudo por su capacidad para degradar el herbicida. La estrategia es inteligente: el herbicida aplicado por humanos mata las malas hierbas, pero no daña la planta de cultivo.

El uso de estas dos tecnologías reduce en gran medida los costos de insumos inmediatos en los que incurren los agricultores: la batalla contra las malas hierbas se vuelve mucho menos laboriosa y la batalla contra los insectos requiere pesticidas mucho menos costosos y tóxicos. Pero, a largo plazo, ¿pueden estas estrategias superar a la naturaleza en su ineludible progreso hacia la selección de especies mejor adaptadas? Cuando evolucionen malas hierbas e insectos más vigorosos, ¿entonces qué? Parece casi inevitable que, en unos pocos años, los insectos y las malas hierbas respondan a las presiones provocadas por el hombre en sus hábitats mediante la evolución de formas de anular nuestro ingenioso diseño de cultivos transgénicos [10].

Interrupción de la red alimentaria

Otro problema es la posibilidad de que las plantas resistentes a los insectos aumenten el número de plagas menores y reduzcan el tipo principal de plagas. El escenario aquí es que la población de plagas podría cambiar de aquellas que son rechazadas por las plantas manipuladas a otras especies impávidas. Este cambio, a su vez, podría desencadenar una disrupción generalizada de toda la cadena alimentaria, con nuevos depredadores de las nuevas especies de insectos, y así sucesivamente hasta la parte superior de la cadena [10]. O la alteración podría funcionar en la otra dirección, por lo que los residuos de herbicidas o plantas resistentes a insectos podrían generar efectos negativos en los organismos (por ejemplo, bacterias, hongos, etc.) que se encuentran en el suelo circundante [40].

Resistencia a los antibióticos

El desarrollo de resistencia a los antibióticos es un flagelo bien conocido por la ciencia médica y se debe al uso excesivo de antibióticos terapéuticos en la medicina y la agricultura. En los procesos de modificación genética , los antibióticos también se emplean con frecuencia, típicamente como marcadores de selección, para distinguir bacterias transformadas con éxito de aquellas en las que los genes transfectantes no se establecieron. Por lo tanto, las maquinaciones para modificar genéticamente un organismo conllevan el riesgo de transferir los genes de resistencia a los antibióticos a las bacterias benignas que comprenden la microflora de los tractos gastrointestinales humanos y animales.o, peor aún, a las bacterias patógenas albergadas por el consumidor de un alimento transgénico, porque las bacterias, buenas y malas, son bastante capaces de transportar genes útiles, como los que las protegen de antibióticos desagradables, mediante transferencia horizontal entre especies [29 ],[41],[42],[43].

Conclusiones

La cuestión de si los seres humanos deberían o no comer alimentos de organismos modificados genéticamente y, por lo tanto, si deberían desarrollarlos y propagarlos, claramente no es susceptible de un simple «sí» o «no». De hecho, una respuesta inteligente comprende una amplia gama de conocimientos científicos, no solo en archivos de biología molecular, sino también en economía agrícola, ecología animal y microbiana, tecnología alimentaria e inmunología, una amplitud de conocimientos que es poco probable que se encuentre en una sola persona.

Los argumentos, a favor y en contra, reverberan toda la historia del desarrollo tecnológico humano, comparando las claras ventajas de la consecuencia intencionada con las turbias posibilidades de la consecuencia no intencionada. Uno necesita pensar solo en la revolución industrial impulsada por combustibles fósiles versus el calentamiento global. O de ese sustituto tan anunciador de los combustibles fósiles, la generación de energía nuclear, frente a Tokushima. Ciertamente, muchos de los riesgos de los cultivos transgénicos, mencionados anteriormente, son especulativos, pero son científicamente plausibles y se ofrecen de buena fe. Ignorarlos en una euforia de ventaja inmediata es igualmente poco científico.

Basándose en la experiencia pasada, parece poco probable que el impulso tecnológico hacia los alimentos modificados genéticamente pueda detenerse en seco. O debería serlo. Las ventajas inmediatas son demasiado tangibles para ignorarlas o dejarlas a un lado por temor a las desventajas desconocidas e imprevistas.

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Publicado originalmente en Science Direct .com, y escrito por Chen Zhang, Robert Wohlhueter y Han Zhang.

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