Biotecnología en la agricultura. Producción de alimentos y materias primas_27.07.2015
Gracias al mejoramiento genético convencional y a la constante liberación de variedades híbridas, la productividad mundial agrícola del siglo XX fue muy eficiente, particularmente a partir de la década de los cincuenta. Estas tecnologías contribuyeron, durante la segunda mitad del siglo pasado, al incremento de 50% de la producción mundial en maíz; 85% en soya; 75% en trigo y 25% en algodón.
En gran medida, los aumentos tan espectaculares de estos rendimientos se dieron gracias a la investigación en genética agrícola desarrollada y financiada por los programas nacionales de muchos países del mundo, a la participación de visionarios mejoradores de plantas y animales y al acceso, manejo y caracterización de los recursos genéticos de las citadas especies.
Sin embargo, y sin dejar de reconocer los aportes del mejoramiento genético tradicional, es posible que en el futuro éstos no permitan garantizar la seguridad alimentaria de la humanidad, debido a que no se puede asegurar que la producción de alimentos continúe incrementándose en la misma proporción que la población humana y en la misma superficie destinada a la actividad agrícola. Al respecto, se estima que 85% del futuro incremento de la producción de alimentos deberá provenir de las tierras ya cultivadas.
Existe incertidumbre sobre la efectividad que tendrá la agricultura tradicional para producir los alimentos que demandará la humanidad, con el menor impacto ambiental posible ya que por un lado, se considera que aún existe capacidad productiva empleando los métodos convencionales de producción agropecuaria, mientras que, por otro, se argumenta que siendo la agricultura una actividad extractiva, que altera y transforma los recursos naturales en alimentos, la limitación de estos recursos incidirá directamente en la productividad y, en consecuencia, en su disponibilidad. Hasta la fecha, el incremento en la producción de alimentos se ha dado en gran medida a expensas de la expansión de la frontera agrícola (zona de contacto entre las actividades productivas agropecuarias y los ecosistemas naturales) para la agricultura extensiva, que involucra el uso de variedades genéticamente uniformes, mecanización, tecnologías postcosecha, procesamiento y el control químico de plagas y enfermedades. Más recientemente, el desarrollo tecnológico, principalmente el empleado en el mejoramiento genético convencional, ha permitido que el cambio del uso del suelo a favor de la agricultura se dé en forma más lenta debido a los incrementos de los rendimientos ya referidos. Se debe reconocer, sin embargo, que las plantas y los animales tienen sus propios umbrales de producción y desarrollo, los cuales son determinados por características genéticas, bioquímicas y fisiológicas intrínsecas y que por necesidades eminentemente antropocéntricas no pueden seguir incrementando indefinidamente sus rendimientos o ganancias de peso, por lo que las especies alimenticias llegarán, tarde o temprano, al límite de sus umbrales de producción, al margen de lo que podamos hacer por intermediación de la genética convencional.
La humanidad ha incrementado su número en los últimos doscientos años, debidos a los avances técnicos y científicos ocurridos en este periodo.
Es claro que las limitantes para garantizar la alimentación de la creciente población se deberán estudiar en un contexto más realista, tomando en cuente que la presión por la producción de alimentos es una realidad, y que los padres de la siguiente generación de consumidores ya se encuentran entre la población actual.
El reto en la actualidad es producir alimentos en cantidad y calidad para satisfacer a una población en constante crecimiento.
Por todo lo anterior, se ha reiterado la necesidad de incorporar complementariamente métodos de producción más eficientes y oportunos, para atender las demandas que irá ejerciendo la creciente población humana. De otra forma el daño, principalmente ambiental, lo seguirán pagando las áreas naturales y la diversidad biológica todavía existente en bosques y selvas.
Ante esta realidad la biotecnología moderna, y más concretamente la ingeniería genética, deberán jugar un papel complementario en la producción para los diferentes sistemas agroecológicos y contribuir a garantizar la seguridad alimentaria de la humanidad. En su documento “La agricultura del mundo frente al 2015-30”, la FAO (2003) concluye que la ingeniería genética podrá hacer su aporte, pero que no la considera esencial debido a que estas tecnologías no llegan a los productores más pobres. No obstante, datos recientes, demuestran que durante los once años en que se ha aplicado comercialmente la ingeniería genética para la producción de cultivos transgénicos, ésta ha llegado por igual tanto a los países desarrollados como a los que están en desarrollo, y que de los 10.3 millones de agricultores que sembraron cultivos transgénicos en 2006, alrededor de 9.3 provienen de países en desarrollo, con lo que se demuestra que las tecnologías más avanzadas pueden adoptarse por los agricultores de escasos recursos cuando están convencidos de sus beneficios y bondades.
Durante cientos de años los mejoradores de plantas, incluyendo a los agricultores y genetistas, han desarrollado variedades con base en la selección tanto empírica como especializada para incrementar los rendimientos y la resistencia a enfermedades, plagas y a factores adversos. Los beneficios de todos estos adelantos están a la vista. Por otro lado, y reconociendo que estamos ante un nuevo reto para la agricultura, convendría analizar en forma equilibrada las contribuciones que la biotecnología, y en particular la ingeniería genética, tendrán que hacer para atender el gran reto que tiene la agricultura sustentable del siglo XXI.
En resumen, y para fines de la producción de alimentos, los principales aportes de la ingeniería genética son tres: a) la disminución del tiempo para producir una nueva variedad cuando ya se tiene aislado el gen que se utilizará para la transformación, b) la incorporación únicamente de los genes deseables y no de todo el genoma (genes deseables y no deseables), como ocurre en el mejoramiento genético convencional y c) la habilidad de utilizar cualquier gen que exista en la naturaleza para incorporarlo al genoma de la célula huésped y conferirle habilidades que no tenía la planta en condiciones naturales. Ésta es la base fundamental de la ingeniería genética aplicada a la agricultura y, tomando en cuenta estos atributos, se ha generado una gran expectativa para enfrentar los retos que tendrá la humanidad en las próximas décadas.
La ingeniería genética utiliza diversos procedimientos para la transformación genética en plantas.
A principios de la década de 1980, se lograron las primeras modificaciones de plantas empleando la ingeniería genética con el tabaco como modelo biológico. Posteriormente, durante la segunda mitad de esa década, se realizaron las primeras transformaciones de cultivos agrícolas con un objetivo científico, a la vez que se empiezan a definir los prototipos para crear las “nuevas” variedades, consideradas como la primera generación de plantas transgénicas.
Algunos ejemplos de plantas obtenidas por ingeniería genética.
Como resultado de esa investigación, a la fecha se tienen cuatro cultivos comerciales sembrados durante 2006 en 102 millones de hectáreas en el mundo, a saber: soya (Glycine max L.), maíz (Zea mays L.), canola o colza (Brassica campestris L.) y el algodón (Gossypium hirstium). Adicionalmente, en muchos laboratorios del mundo se están desarrollando cientos de protocolos de transformación genética en especies agrícolas como papa (Solanum tuberosum L.), papaya (Carica papaya L.), calabaza (Cucurbita pepo L.), espárrago (Asparragus officinalis L.), violetas (Viola odorata L.), amaranto (Amaranthus hypochondriacus), trigo (Triticum aestivum L.), yuca (Manihot sculenta), cebada (Hordeum vulgare L.), avena (Avena sativa L.), chícharo (Pisum sativum L.), coliflor (Brassica oleracea L.) zanahoria (Daucus carota L.), pepino (Cucumis sativus L.), apio (Apium graveolens L.), lechuga (Lactuca sativa L.), fresa (Fragaria vesca L.), melón (Cucumis melo L.), petunia (Petunia sp.), tomate (Lycopersicon sculentum Mill.), manzano (Malus domestica Borkh.), nogal (Juglans regia L.), tabaco (Nicotiana tabacum L.), etc., que pronto estarán disponibles en forma comercial y que se espera estarán orientados principalmente a la mejora de la calidad de los productos agrícolas. Es de resaltar que durante 2006 se sembró comercialmente en los Estados Unidos la alfalfa (Medicago sativa L.) con tolerancia a herbicidas como un nuevo producto transgénico que tiene la particularidad de ser el primer cultivo transgénico perenne que se comercializa y que se ha sembrado en 80 mil hectáreas.
La biotecnología moderna está cambiando rápidamente la agricultura mundial, y una forma de percibir estos cambios radica en la adopción de las nuevas variedades transgénicas por parte de los agricultores, tanto de países desarrollados como en desarrollo. Si bien estos avances se están dando también en la modificación genética de los ovinos, peces, mascotas y otros, evidentemente el mayor impacto está ocurriendo en las especies vegetales, particularmente en los cultivos agrícolas de relevancia económica, por lo que, sin menospreciar todo lo que se está haciendo en otros sectores de la agricultura, gran parte del esfuerzo mundial se enfoca a los transgénicos vegetales, y en particular, a los cultivos agrícolas.
Si bien hasta finales de 2006 existía un gran número de experimentos y ensayos con diferentes genes y especies agrícolas, los impactos económicos más espectaculares se han dado en la liberación de variedades transgénicas de soya, maíz, algodón y colza. Como se señaló, durante 2006 se sembraron en el mundo 102 millones de hectáreas con esos cultivos y se estima que para finales de 2007 se superarán las 110 millones de hectáreas de las mismas especies, aún cuando es muy factible que el arroz transgénico ocupe también un lugar importante en la lista, así como la alfalfa y la papaya.
Productos biotecnológicos de primera y segunda generación.
Hay claros indicios de que la próxima generación de cultivos transgénicos se orientará en forma prioritaria a liberar organismos que beneficien al consumidor, a través de productos de mayor calidad nutricional, conocidos como cultivos biofortificados, con incremento en contenido de vitaminas y aminoácidos o con la disminución de ácidos grasos saturados. Asociado a la mejora nutrimental de los productos, la ingeniería genética permitirá el aumento de los rendimientos para contribuir a la seguridad alimentaria por medio del mejoramiento genético para la tolerancia a estrés abiótico como sequía, salinidad, metales pesados, acidez del suelo y resistencia a altas y bajas temperaturas.
Por otro lado, la aplicación de la ingeniería genética tendrá una orientación importante hacia la transformación de especies agroindustriales como caña de azúcar (Saccharum officinarum), maíz, yuca, palma africana (Elaeis guineensis Jacq.), higuerilla (Ricinus communis L.) y remolacha azucarera (Beta vulgaris L.) entre otras, para conferirles mayor capacidad de fermentación para la producción de bioenergéticos como el bioetanol y el biodiesel. Hay claros indicios de que durante los próximos años se aumentarán los recursos económicos para apoyar a la investigación científica orientada fundamentalmente hacia la producción eficiente de bioenergéticos debido, entre otras razones, a los altos costos de los combustibles derivados del petróleo, a la creciente preocupación por la contaminación ambiental, al impacto del calentamiento global y a que la tecnología estás disponible.
Biocombustibles como el bioetanol y el biodiesel se obtienen a partir de plantas como el maíz y el soya, provocando presiones entre producir estas plantas para consumo humano o para obtener energía para máquinas.
Un ejemplo de lo anterior se refleja en la reconversión del maíz para la producción de bioetanol, decisión que se ha tomado principalmente en los Estados Unidos, el principal productor y exportador mundial de este cereal. Las consecuencias mundiales en el incremento progresivo de una importante proporción del maíz para producción de bioenergéticos no se puede anticipar; sin embargo, es claro que una industria emergente con tanta inversión de capital no puede estar supeditada a la siembra de maíz o, para el caso, de cualquiera otra materia prima vegetal, si no es a través de cultivos transgénicos, que ofrecen menores costos de producción, mayores rendimientos, mayor capacidad de fermentación y que sin lugar a dudas, contarán con grandes subsidios.
Sobre este nuevo paradigma para la agricultura, es importante hacer una reflexión. Desde sus orígenes, la actividad principal, en su sentido más amplio, ha sido la producción de alimentos. Se reconoce también que los recursos naturales han aliviado otras necesidades de la humanidad. Sin embargo, y gracias a la disponibilidad de la biotecnología para la agricultura, hoy día se están tomando decisiones importantes en diferentes países, incluyendo los europeos, para aplicar la biotecnología y la ingeniería genética en la producción de bioenergéticos a partir de productos que tradicionalmente eran alimenticios, principalmente cereales.
Este no es un tema menor, si tomamos en cuenta que los países que han sido tradicionalmente productores de granos para alimentos, en un próximo futuro compartirán el destino de sus cosechas con la generación de biocombustibles, y se tendrá una competencia con la cadena alimenticia, estimulada por razones económicas, político-estratégicas y ambientales.
Esta es una razón adicional para que cualquier país que requiere de la importación para complementar sus necesidades de granos, mejoren sus capacidades locales de producción (autosuficiencia), ya que podrían enfrentar problemas de desabasto por la falta de oferta de granos en los mercados internacionales o por el incremento de sus precios.
En este tema, la mejora de las capacidades locales está relacionada directamente con la competencia productiva, empleando o teniendo acceso a las mismas herramientas tecnológicas, o sea, que si los productores de los países con déficit de granos tienen que mejorara su competitividad, deberán usar la biotecnología y en particular las variedades transgénicas, de otra forma se parte de un principio con serias asimetrías tecnológicas en un mercado mundial altamente competitivo.
Para el fin anterior, puede anticiparse que la aceptación de la sociedad a los cultivos transgénicos para la bioenergía será más generalizada que los destinados a la producción de alimentos. Ejemplo de ello es que los países de la Unión Europea que se han opuesto a esos organismos para la alimentación, cambiarán en el corto plazo esa actitud y aceptarán su cultivo para generar biomasa destinada a la industria denominada por ellos como la biotecnología blanca.
