La ingeniería genética no es una extensión de la mejora vegetal convencional (parte 5)

Imagen:
Antoine Gady

En este fragmento, Michael Hansen comenta los mecanismos presentes en las plantas para evitar la entrada de ADN foráneo.

¿No has leído las partes anteriores?

Parte 1 - Parte 2 - Parte 3 - Parte 4

Título: 
La ingeniería genética no es una extensión de la mejora vegetal convencional (parte 5)
Origen: 
Biotechinfo (link original no disponible), vía GMWatch
Autor/a: 
Fecha: 
Martes, 23 Enero, 2001

Se ha visto que existen defensas de este tipo, formadas por mecanismos de preintegración y postintegración (es decir, mecanismos que actúan antes y después de que el ADN foráneo se haya incorporado en el cromosoma huésped) (Traavik, 1998). Un mecanismo de preintegración sería evitar que el ADN entre a la célula, o digerir (mediante nucleasas) el ADN foráneo que entra.

Algunos mecanismos de postintegración serían las distintas formas de "silenciamiento génico". El silenciamiento génico se descubrió inicialmente en las plantas transgénicas, e inicialmente se creía que sólo ocurría en el caso de los transgenes. Es un impedimento significativo para la ingeniería genética, porque produce inestabilidad. Una revisión de este tema en 1994 afirmaba esto de forma sucinta: "Aunque existen algunos ejemplos de plantas que expresan un transgén de forma estable, estas podrían ser las excepciones a la regla. En una encuesta informal a más de 30 empresas relacionadas con la comercialización de cultivos transgénicos, que llevamos a cabo para redactar esta revisión, casi todas las que contestaron indicaron que habían observado inactivación de transgenes a cierto nivel. Varios indicaron que la mayoría de casos de inactivación de transgenes nunca llegan a publicarse", cursiva añadida (Finnegan and McElroy, 1994: 883).

El silenciamiento génico puede darse al evitarse bien la transcripción (copia de ARN mensajero a partir de una secuencia de ADN) o de la traducción (producción de una proteína a partir del ARN mensajero); la primera se da en el núcleo y la segunda en el citoplasma. La hipermetilación del material genético es un mecanismo asociado con los mecanismos que evitan la transcripción (Matzke y Matzke, 1995) mientras que el principal mecanismo de silenciamiento posttranscripcional es la formación de moléculas de ARN aberrantes, con metilaciones ocasionales del ADN. (Scheid et al, 1998).

De hecho, el silenciamiento de transgenes se está volviendo un fenómeno frecuentemente observado. Aunque no se comprende por completo, se ha demostrado que hay una serie de factores que afectan a la inactivación de transgenes, incluyendo la inserción de múltiples copias del transgén, la hiperexpresión de transgenes (debido al uso del promotor CaMV35S) y factores ambientales (Srivastava et al., 1999). Un alto número de copias del transgén y la presencia de múltiples sitios de inserción llevan a una incidencia mucho mayor de inestabilidad génica. Dado que estas son características de los métodos de transferencia génica directa, utilizados comúnmente en cereales, deberíamos esperar una probabilidad más alta de que aparezcan problemas en este tipo de cultivos.

Puede que el primer ejemplo, y el más estudiado, de este tipo de silenciamiento génico inestable fuera el que se observó durante un proyecto en Alemania en el que se modificaron petunias añadiéndoles un gen de maíz para producir un nuevo color de flores, rojo salmón (Meyer er al., 1992). Después de transformar las petunias, los investigadores comenzaron a trabajar con una línea que contenía una única copia del gen insertado, en un solo sitio de inserción (es decir, la situación más estable). Se cultivaron unas 30.000 petunias transgénicas, con un solo gen que les confería el fenotipo de color rojo salmón, y se analizaron las diferencias. En principio los investigadores estaban buscando elementos móviles (los llamados "genes saltarines" o transposones) que ocurrieran de forma natural - estos elementos móviles "saltarían" dentro del gen del color, alterándolo y dando lugar a un color diferente - lo que creían que ocurriría con una frecuencia de entre 1 a 100 y 1 a 100.000. Lo que no se esperaban era que un número significativo de plantas mostrasen o bien una coloración débil, un color blanco, variegado o que distintos sectores de la flor fueran de colores diferentes. Dado que las petunias producen hasta 50 flores durante la temporado de crecimiento es fácil observar cualquier cambio en una planta individual. Es más, el número de flores que no eran rojo salmón fue aumentando durante la temporada. A principios de la temporada el porcentaje de flores con los distintos patrones de color era el siguiente: rojo salmón, 91.6%, coloración débil 7.6%, coloración por sectores 0.3%, variegadas 0.2% y blancas 0.3%. A finales de la temporada las cifras eran 37.6%, 60.9%, 1.1%, 0.2% y 0.2%, respectivamente. El cambio de color estaba relacionado tanto con la edad de la planta como con circunstancias ambientales - cerca del final de la temporada de crecimiento hubo un período de tres semanas muy soleadas y con temperaturas especialmente altas. El análisis a nivel molecular reveló que la mayoría de las flores que no eran color rojo salmón presentaban una metilación del promotor (el promotor CaMV 35S) asociado al transgén.

Este resultado, bastante inesperado, demuestra claramente que el transgén era inestable y propenso a ser inactivado. También demuestra que los efectos ambientales son importantes, dado que el color de las flores cambiaba con el tiempo; a finales de temporada más del 62% de las flores ya no presentaban un color rojo salmón completo. Parece por tanto que la expresión del transgén se vuelve más inestable con el tiempo, dependiendo tanto de la edad de la planta como de las condiciones ambientales.

Después de este estudio se ha investigado mucho más sobre el silenciamiento génico. Datos más recientes han demostrado también que el "silenciamiento génico" no está restringido únicamente a los transgenes, sino que ocurre de forma natural en ciertas condiciones. El conocimiento científico actual indica que el silenciamiento génico ha evolucionado con tres objetivos: regular la expresión génica normal; inactivar ADN foráneo procedente de patógenos; y evitar eventos genéticos, como el movimiento de "genes saltarines" (transposones) que podrían alterar la estructura y funcionamiento normal del genoma. En general, el silenciamiento génico sirve para proteger al genoma de ser alterado por fuerzas externas o internas. Dado que funciona como mecanismo para detectar y destruir material genético foráneo, no es de extrañar que pase tan a menudo en ingeniería genética. Por tanto, para que esta funcione, el investigador debe utilizar todo tipo de mecanismos para intentar vencer estas defensas naturales de la planta. Es por esto que utiliza elementos genéticos muy potentes procedentes de virus (promotores y potenciadores), bacterias patógenas y elementos móviles (por ejemplo transposones).

Dada la inestabilidad inherente de los transgenes y el fenómeno del silenciamiento génico, que puede verse influido por las condiciones ambientales, podríamos esperar ver en campo problemas asociados con la estabilidad del transgén. La influencia impredecible del medio podría explicar qué es lo que salió mal en Missouri y Texas con miles de hectáreas del algodón (tanto Bt como tolerante a glifosato) de Monsanto. En Missouri, en su primer año de aprobación los problemas afectaron a unas 8.000 hectáreas. En algunos casos la planta tiraba las cápsulas de algodón, y en otras los genes de tolerancia no se expresaban adecuadamente, por lo que el herbicida mataba a las plantas transgénicas (Fox, 1997). Monsanto defendía que estos fallos (resultado de la inestabilidad del gen) se debían a "condiciones climáticas extremas". Algunos agricultores denunciaron, y Monsanto tuvo que terminar pagando millones de dólares en acuerdos extrajudiciales. En Texas hubo también una serie de productores que tuvo problemas con el algodón Bt en su primer año de cultivo. En casi el 50% de la superficie el algodón Bt no consiguió aportar un control completo (lo que se llama "dosis alta") contra el gusano del algodón (Helicoverpa zea). Además, numerosos agricultores tuvieron problemas con la germinación, el crecimiento desigual y niveles más bajos de producción, entre otras cosas. Los problemas se extendieron lo suficiente como para que los agricultores emprendieran una demanda colectiva contra Monsanto. Hace sólo unos meses que Monsanto ha llegado a un acuerdo extrajudicial, de nuevo pagando una suma significativa a estos agricultores (Schanks [abogado que llevaba el caso], comunicación personal).

La transferencia genética horizontal es lo más parecido a la ingeniería genética en la naturaleza. Sin embargo, parece que sólo hay unos pocos microorganismos que pueden insertar ADN en las plantas, y que las plantas han desarrollado defensas contra ellos. Además, cada inserción es un evento único, mientras que con la ingeniería genética, en lugar de aparecer un único individuo mutante, el medio se ve inundado de repente con grandes cantidades de plantas transformadas, que contienen ADN de fuentes que nunca contendrían las bacterias de forma natural. Una vez más, la ingeniería genética supone un salto cualitativo respecto a los fenómenos naturales. La introducción de la secuencia promotora del CaMV, para superar el silenciamiento, desestabiliza el genoma modificado.

Otra diferencia significativa entre la mejora convencional y la ingeniería genética es la utilización prácticamente sin excepción de genes de resistencia a antibióticos como marcadores. Estos marcadores se necesitan para facilitar la identificación de los pocos casos en los que la transformación genética se lleva a cabo con éxito. El uso generalizado de genes que provocan la resistencia a un antibiótico plantea la pregunta potencial de si ese tipo de genes podrían transferirse horizontalmente a bacterias, haciéndolas resistentes al antibiótico en cuestión.

Ir a la parte 6

Compártelo: