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Medwave 2009 Feb;9(2):e3775 doi: 10.5867/medwave.2009.02.3775

¿Qué es la biotecnología y qué son los alimentos transgénicos?

What is biotechnology and what are GM foods?

Francisco Moraga Mardones

Resumen

Este texto completo es una transcripción editada y revisada de una conferencia dictada en el Curso de Extensión de Pediatría, organizado por el Servicio de Pediatría del Hospital Clínico San Borja Arriarán y el Departamento de Pediatría Centro de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, realizado entre mayo y noviembre de 2008 y cuyos directores fueron el Dr. Francisco Barrera y la Dra. Cristina Casado.


 
Introducción

En la vida actual es cada vez más frecuente que el médico sea consultado acerca de la seguridad u otros aspectos de la biotecnología y los alimentos transgénicos, o que escuche comentarios o información y no siempre tenga suficiente conocimiento como para opinar en forma adecuada.

Biotecnología

Bio representa la biología, la ciencia de la vida y tecnología es un conjunto de herramientas y técnicas desarrolladas para y por la investigación científica. Por lo tanto, la biotecnología es el conjunto de herramientas y técnicas que se utilizan para manipular eventos o entidades biológicas.

La biotecnología tiene muchas aplicaciones. En la industria farmacéutica y en medicina se utiliza para desarrollar vacunas, anticuerpos, enzimas y hormonas, como por ejemplo las vacunas recombinantes contra la hepatitis B y se utiliza también en terapia génica, que ya se está aplicando contra varias enfermedades, específicamente en algunas enfermedades metabólicas. En la industria alimentaria se está empleando para desarrollar enzimas y aditivos. En agricultura, para crear plantas de soya, maíz, algodón, canola, trigo y forestales con modificaciones genéticas dirigidas a aprovechar mejor los cultivos, las tierras, la biodiversidad y la oferta de cada uno de estos granos. Finalmente, en medioambiente e industria se utiliza en biomediación química y energética, biocatalizadores, biocombustibles y detergentes, lo que probablemente en el futuro tenga un impacto significativo en cuanto a reducir el daño al medio ambiente.

Biotecnología en la agricultura

El fenotipo de un cultivo depende del genotipo, que determina el “potencial” de la especie cultivada, y del ambiente dado por suelo (nutrientes y sustrato), luz, temperatura, humedad, competidores (malezas) y enfermedades (virus, bacterias, hongos, insectos, etc.). Para mejorar el desarrollo de una especie en cultivo se tiene que manejar el ambiente para que la planta exprese toda su potencialidad, pero para mejorar esta potencialidad la única alternativa es manipular la composición genética, en un proceso que se denomina mejoramiento vegetal.

Existen tres tipos de mejoramiento vegetal: el mejoramiento convencional, que se realiza mediante cruzamiento y selección intra e inter específica y es el que el ser humano utiliza desde la antigüedad para modificar los distintos productos de la naturaleza; el mejoramiento que se efectúa por mutación inducida y selección, y el mejoramiento mediante la biotecnología moderna, que pretende mejorar la calidad de una planta o alimento a través de la manipulación directa de los genes del código genético. El resultado final, sea por el mecanismo convencional o por biotecnología, es un organismo que nunca antes existió en la naturaleza.

En la Fig. 1 se muestra el resultado de un mejoramiento por selección natural. El repollo salvaje, que se encuentra en la naturaleza desde mucho antes de Cristo, originó a la col verde y luego al repollo y al colirábano, que todavía se usa en sectores de Alemania y Austria. Después el repollo dio origen a la coliflor y a la brusela, y la coliflor al brócoli, todo a partir de un mismo producto vegetal. De esto se encargó la naturaleza, con cierta manipulación humana en las últimas etapas, seleccionando las cepas más sabrosas y comestibles.


<b>Figura 1.</b> Mejoramiento por selección.
Figura 1. Mejoramiento por selección.

Un buen ejemplo chileno de cruzamiento inter-específico es la frutilla, la fragaria chiloensis, que es un fruto grande, pero no muy sabroso comparado con la fragaria virginiana, que es más pequeño y lábil, pero mucho más sabroso. Ambos frutos se cruzaron mediante manipulación dirigida y se obtuvo la variante que hoy en día se cultiva en todo el mundo. Otro ejemplo es el trigo, cuyas variantes originales Einkorn y Spelt, muy antiguas, se cruzaron para obtener el Emmer, un grano más grande, pero poco resistente al ambiente, por lo que se mezcló a su vez con el Goat Grass, mucho más resistente, con lo que se obtuvo el trigo con que hoy se fabrica el pan (Fig. 2).


<b>Figura 2.</b> Mejoramiento por cruzamiento inter-específico.
Figura 2. Mejoramiento por cruzamiento inter-específico.

El mejoramiento por mutagénesis y selección se hace mediante ciclotrones, aceleradores lineales que bombardean a los vegetales produciendo mutaciones genéticas al azar, lo que genera una serie de productos de entre los cuales se selecciona a aquellos que poseen características convenientes para el ser humano. En el Institute of Radiation Breeding, NIAR de Ibaragi, Japón, existe un invernadero gamma para irradiación crónica de plantas subtropicales que ha permitido mejorías en cuanto a resistencia a enfermedades, calidad, rendimiento y adaptabilidad; y el campo de irradiación gamma Cobalto 60 ha permitido desarrollar más de 2.250 nuevas variedades vegetales, que hoy en día cubren 70% del área de cultivo del mundo con trigo, cebada, avena, arroz, soya, poroto verde, papas, cebollas, cerezas, manzanas y vides. Un ejemplo: la cepa original de crisantemo Taihei se irradió en gammacámara, lo que permitió desarrollar una serie de variantes con diferentes características (Fig. 3).


<b>Figura 3.</b> Mejoramiento por mutagénesis y inducida y selección.
Figura 3. Mejoramiento por mutagénesis y inducida y selección.

El mejoramiento mediante biotecnología es mucho más dirigido. Las técnicas convencionales demoraron siglos en llegar al trigo actual, las cruzas inter-específicas permitieron acelerar un poco estos procesos y la irradiación aumentó mucho más su velocidad, pero la gran mayoría de las variantes que se obtienen no son viables, de modo que resulta muy costosa. La biotecnología moderna se basa en la ingeniería genética, como se denomina a aquella parte de la biotecnología que utiliza técnicas de ADN recombinante para identificar, cortar y pegar segmentos de ADN. Esto es posible gracias a la universalidad del código genético, concepto que describe al hecho de que todas las especies tienen un genoma formado por las mismas bases, adenosina, timina, citosina y guanina en distintas secuencias. Todos los sistemas biológicos u organismos de la Tierra utilizan el mismo “sistema operativo” para almacenar, transferir, utilizar y copiar información genética: el ADN contiene los genes o “programas”, que a través de un “mensaje” contenido en el ARN origina una proteína que permite expresar una función, como el olor, el sabor o la característica nutricional que se desea aprovechar. La biotecnología ha asimilado este sistema con un sistema electrónico, donde todas las células (computadores) de un organismo (red computacional) tienen el mismo ADN (disco duro) que contiene genes (programas) que determinan cada una de las funciones de ese organismo. Los genes (programas) se pueden transferir entre organismos mediante sistemas de transferencia (pendrive, CD, disquetes): por ejemplo, el gen humano que determina la síntesis de insulina se puede transferir a una bacteria para que ésta produzca un insulina recombinante que servirá para tratar a seres humanos con deficiencias de esta hormona (Fig. 4)


<b>Figura 4.</b> Los genes (<i>programas</i>) son intercambiables entre los organismos vivos.
Figura 4. Los genes (programas) son intercambiables entre los organismos vivos.

En resumen, la biología y la tecnología se asimilan y buscan la forma de transferir información según los procedimientos que la ciencia ha ido desarrollando con el tiempo, para aprovechar lo que todos los seres vivos tienen en común por naturaleza. Dentro de cada organismo vivo existe infinidad de programas (genes): los virus tienen entre 10 y 100, las bacterias, entre 2.000 y 8.000, las levaduras 6.000, los vegetales 25.000 y los ratones y seres humanos, 30.000, es decir, a medida que asciende en la escala biológica el organismo es capaz de codificar para muchas funciones diferentes. Es interesante pensar que una sola célula tiene aproximadamente tres metros de ADN y que durante una cena la persona ingiere millones de kilómetros de ADN de otro organismo.

Para hacer la transferencia de genes de un organismo a otro primero se extrae el trozo de ADN del organismo donante mediante enzimas específicas para cortar en determinados tramos. Ese trozo de ADN se incorpora a un transportador, que habitualmente son plasmidios, que aceptan muy fácilmente trozos de código genético y de esa forma se transfiere a un organismo recombinante (Fig. 5).


<b>Figura 5.</b> Mejoramiento de especies mediante transferencia genética.
Figura 5. Mejoramiento de especies mediante transferencia genética.

Otra forma de transformar genéticamente a un organismo es mediante aceleración de partículas a las que se ha adosado el trozo de ADN que se quiere incorporar. El procedimiento consiste en realizar un intenso “bombardeo” de la célula con estas micropartículas, con lo que se consigue que algunas de ellas se estrellen contra los cromosomas de la célula, al azar y le dejen adherido el trozo de material genético que portan. Este sistema es sencillo y se usa en forma habitual en Chile, que es uno de los grandes productores mundiales de productos transgénicos (Fig. 6).


<b>Figura 6.</b> Transformación genética mediante aceleración de partículas.
Figura 6. Transformación genética mediante aceleración de partículas.

El hecho de que los organismos vivos tengan un código genético común en términos de secuencia, contenido y forma en que se ubica, que son los genes, hace que se pueda transferir parte de este material de una especie a otra para, en teoría, otorgar a la especie receptora las propiedades o condiciones que interesan. Sin embargo, esto no es tan fácil: hay que construir el gen de manera que se exprese adecuadamente en la planta, para lo cual es indispensable que se entregue en cantidad adecuada, en los tejidos adecuados y en el momento adecuado. Para esto, la técnica de la transgenia utiliza el conocimiento sobre secuencias regulatorias de la especie, que actúan como promotores, aumentadores, señales de direccionamiento, secuencias de terminación, etc. En suma, no basta con transferir un gen, sino que éste se debe insertar en un contexto adecuado para lograr que se exprese la función deseada.

¿Existen los alimentos transgénicos?

Cuando se consume directamente el producto creado mediante biotecnología, como por ejemplo las frutillas que se mencionaron o los choclos que se hicieron resistentes a la infección por cierto gusano gracias al agregado de un gen, ciertamente se está consumiendo un organismo transgénico; pero la mayor parte de las veces no se ingiere el alimento, sino lo que se extrae de él, como el aceite de soya, la fructosa de maíz y el azúcar de remolacha, y este aceite o azúcar que se extrae no es transgénico porque no contiene material genético. De la remolacha especial y de la remolacha común y corriente se extrae el mismo azúcar, la diferencia es que un tipo de cultivo va a generar más azúcar porque es más resistente a las heladas, o sea, la biotecnología sólo facilitó la producción de la materia prima de la cual se extrajo el producto.

Biotecnología versus metodologías convencionales

La biotecnología es mucho más precisa, ya que permite modificar uno o pocos genes a la vez, lo que implica un conocimiento detallado de cómo este genoma se va a expresar en el fenotipo y del lugar en que se modificó el genoma del organismo. La otra gran ventaja es que es mucho más rápida: lo que la evolución tardaría varios miles de años en conseguir se puede lograr en pocos años, y son años no tanto por el proceso en sí, sino por las pruebas y estudios que se deben llevar a cabo para determinar la seguridad del producto.

La biotecnología se parece a las metodologías convencionales en lo siguiente: siempre se produce un organismo nuevo, que no existía antes en la naturaleza; puede tener resultados inesperados, deseables o indeseables, por lo tanto la selección posterior es uno de los elementos fundamentales para lograr los mejores resultados, cuando surge una variante que no era lo que se esperaba, se debe desechar.

Debido a lo expuesto, se debe tener una serie de cuidados con cada organismo nuevo que se produce. Es indispensable hacer una evaluación de riesgos, que incluye verificar que el fenotipo sea el deseado y verificar su inocuidad, tanto alimentaria como ambiental. Esta evaluación se debe efectuar caso a caso; para ello se ha desarrollado guías de buenas prácticas, reglamentos, leyes y una serie de mecanismos de control, por eso pasan alrededor de cinco años antes de que un producto de estas características esté disponible en el mercado.

Probablemente la mayor discusión en torno a los alimentos transgénicos es sobre si son inocuos. Al respecto es importante mencionar los siguientes hechos:

  • La transgenia es sólo una técnica más de mejoramiento vegetal, aunque revolucionaria, más rápida y precisa.
  • La inocuidad de los genes disponibles en el mercado, tras 16 años de producción masiva a nivel global, está comprobada.
  • Sin embargo, la inocuidad debe ser, y es, evaluada caso a caso.
  • Los transgénicos son los alimentos más estudiados antes a su comercialización, por razones económicas y políticas.
  • Alrededor de 70% de los alimentos que se consume en los Estados Unidos son de origen transgénico y hasta ahora no ha surgido ningún problema específico con ellos.
  • Hay que recordar, como ya se dijo, que la mayor parte de lo que se consume no es el alimento mismo sino sus subproductos, que no contienen genes.
  • Durante toda la historia de la humanidad las personas han ingerido carne y con ella, gran cantidad de material genético de otras especies, sin daño aparente.
Situación actual de los alimentos transgénicos

Hasta el momento sólo dos características transgénicas han llegado masivamente al mercado, en productos que hoy día se comercializan en forma habitual: variedades de vegetales resistentes a herbicidas (RR) y variedades resistentes a insectos (Bt). Todavía no se ha autorizado la venta masiva de productos como arroz modificado para contener más beta carotenos, entre otros que todavía están a la espera de que las legislaciones cambien o demuestren su inocuidad en el tiempo.

La resistencia a herbicidas se ha conseguido mediante la tecnología denominada Roundup Ready (RR), que confiere al cultivo la capacidad de tolerar la inhibición provocada por el ingrediente activo del herbicida Roundup®, el glifosfato, que normalmente inhibe una enzima importante para el crecimiento de la planta; por lo tanto ésta puede crecer sin ser afectada, ni por la maleza ni por los herbicidas (Fig. 7).


<b>Figura 7.</b> Cultivo de algodón convencional y modificado genéticamente para adquirir la característica RR (resistencia a herbicidas).
Figura 7. Cultivo de algodón convencional y modificado genéticamente para adquirir la característica RR (resistencia a herbicidas).

Lo mismo ocurre con la resistencia a insectos, o característica Bt, llamada así por el Bacillus Thuringiensis que se agrega a las plantas, por ejemplo al maíz, para conferirle resistencia contra la Diatraea Saccharalis o gusano barrenador del tallo (Fig. 8).


<b>Figura 8.</b> Resultado de la adición transgénica de resistencia a insectos.
Figura 8. Resultado de la adición transgénica de resistencia a insectos.

Estas dos características se utilizan hoy en día en todo el mundo y también en Chile, donde 90% de la soya que se utiliza como fuente de aceite es transgénica. Chile produce el grano transgénico, lo exporta y compra aceite elaborado a partir de ese grano, aunque tal como se dijo, ese aceite en sí no contiene genes, de modo que no es transgénico propiamente tal.

Beneficios futuros de la biotecnología

Está en estudio el uso de ambientes que no pueden ser cultivados por condiciones adversas: se sabe que el calentamiento global ha aumentado en forma muy importante las áreas no aptas para cultivos y que la deforestación producida por el avance del ser humano, cuya población aumenta en varios cientos de millones cada año, ha obligado a utilizar como terrenos habitacionales a sectores en los que antes se producía alimentos. Gracias a la biotecnología se podrá otorgar a las plantas propiedades que les permitan crecer en suelos con distintas características y dar más cosechas anuales.

La biotecnología permitirá obtener alimentos más completos y sanos, que contengan mayor variedad de nutrientes. Un ejemplo es el arroz, pero se está trabajando en este sentido con muchos otros alimentos. Aquí cabe recordar un incidente que demuestra los cuidados que se deben tener al aplicar estos procesos: en Brasil se trató de mejorar un tipo de soya agregando genes de la nuez brasileña y se obtuvo un producto que no logró salir al mercado porque no pasó las pruebas de bioseguridad debido a que era muy alergénico.

La biotecnología debería otorgar beneficios ambientales gracias al mejor aprovechamiento de los suelos y al menor uso de productos potencialmente contaminantes, como los herbicidas, los pesticidas y una serie de otros que hoy en día se aplican para mejorar las producciones o evitar que se dañen. Por ejemplo, antes de que se firmaran en Chile los tratados de libre comercio se aplicaba a la manzana entre 15 y 22 capas de insecticidas, mientras que hoy día se usan sólo dos, tanto porque han bajado las exigencias del mercado internacional como por la mejoría de las características de los cultivos.

Finalmente, la biotecnología será un gran aporte en el reemplazo de procesos industriales, como la suplementación de las leches y otros alimentos que se pueden producir de manera que contengan todos los nutrientes que hasta ahora es necesario suplementar.

Generaciones de cultivos mejorados mediante biotecnología

Existen tres generaciones de productos genéticamente mejorados, que es el nombre correcto con que deben denominarse los conocidos como transgénicos, productos genéticamente modificados.

La primera generación de cultivos mejorados mediante biotecnología ha permitido obtener los beneficios que se ven actualmente:

  • Solución de problemas de agricultura, como malezas, plagas y conservación y mejoramiento del suelo,
  • Beneficios ambientales y económicos: menos pesticidas y conservación de suelos y agua por “siembra directa”,
  • Muy pronto habrá cultivos resistentes a sequía, temperaturas extremas, suelos salinos, etc.
  • Otros, como el uso del gen Bt que introduce genes de este bacilo a los alimentos para hacerlos resistentes a plagas, lo que permite la reducción de los niveles de fumonisina en maíz protegido contra insectos.

La segunda generación de cultivos mejorados mediante biotecnología permite obtener:

  • Beneficios nutricionales para alimento humano y animal: composición de aceites, niveles proteicos, aminoácidos esenciales, anti-oxidantes, hierro, etc. Se espera que en el año 2015 estos beneficios se extiendan en forma masiva.
  • Plantas con mayor cantidad de compuestos beneficiosos.
  • Reducción de los alergenos en arroz, soya, nuez, etc. Esto sería un gran avance en la prevención de alergias.

La tercera generación de cultivos mejorados mediante biotecnología, en una línea más futurista, va dirigida a:

  • Usos terapéuticos, producción de fármacos, vacunas y reactivos de diagnóstico.
  • Plantas que sintetizarán productos industriales, como plásticos biodegradables, aceites industriales y biocombustibles.
  • Plantas para descontaminación ambiental, proceso que se denomina fitorremediación.
¿Hay riegos para la salud humana al consumir transgénicos?

Los cuestionamientos frente a la producción y consumo de alimentos genéticamente modificados se refieren a cuatro aspectos:

  • Ética
  • Resistencia a antibióticos
  • Salud y medio ambiente
  • Legalidad

El cuestionamiento ético surge del hecho de que mediante esta tecnología se manipulan los genes, el código básico que da la vida y las características a los seres vivos, con el objetivo de obtener otros seres vivos que pueden ser verdaderas quimeras en la medida en que resultan de la introducción de genes de una especie en otra. La tecnología convencional también crea productos nuevos, pero lo hace facilitando y acelerando los procesos de la naturaleza, mientras que con la biotecnología el ser humano interviene directamente sobre el código genético sin esperar el ciclo natural de adaptaciones. Este cuestionamiento está muy en boga en estos momentos y es difícil tomar una decisión sobre no utilizar esta tecnología para producir alimentos, en circunstancias de que millones de personas pasan hambre cada día en el planeta y la mitad de ellas son niños.

La resistencia a antibióticos es un riesgo potencial. Es lógico pensar que si se introducen cepas resistentes a pesticidas u otros productos que se usan en forma habitual, esos genes podrían teóricamente transferirse al ser humano y hacer que, por ejemplo, la microflora intestinal se haga resistente a determinados antibióticos. Sin embargo, esto no se ha observado nunca en la práctica, ni siquiera con organismos agresivos como el de la gripe aviar. Pero la posibilidad está presente.

El efecto de la biotecnología sobre la salud y el medio ambiente podría ser deletéreo, en la medida en que el desplazamiento de los cultivos tradicionales por cultivos modificados cause pérdida de la biodiversidad a favor de cepas resistentes, algo similar a lo que ocurrió en Chile con la introducción de la avispa chaqueta amarilla, que desplazó rápidamente al resto y ahora es la dueña y señora de los campos. La posibilidad de que esto ocurra con alguna especie vegetal también constituye un cuestionamiento al uso de los transgénicos.

Finalmente, es probable que el aspecto legal sea el más cuestionado. La producción de alimentos podría quedar en manos de dos o tres grandes productores internacionales de semillas transgénicas. Actualmente ya existe Monsanto, una gran transnacional que produce 90% de toda la semilla genéticamente modificada del mundo, lo que puede llegar a ser peor que Microsoft tenga casi el monopolio de los contenidos informáticos del mundo. El hecho de que productos de primera necesidad queden en manos de unos pocos capitales en el mundo, sin duda, es preocupante.

Sitios web recomendados para información sobre biotecnología
  • www.agbios.com
  • www.porquebiotecnologia.com.ar
  • www.chilebio.cl

 

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