Transgénesis

Se conoce como transgénesis al proceso de transferir genes en un organismo. La transgénesis se usa actualmente para hacer plantas y animales transgénicos.

Existen distintos métodos de transgnénesis como la utilización de pistolas de genes o el uso de bacterias o virus como vectores para transferir los genes.

Transgénico se refiere a una planta o a un animal en cuyas células se ha introducido un fragmento de ADN exógeno, o sea un ADN que no se encuentra normalmente en ese organismo. Un ratón transgénico, por ejemplo, es uno al que se ha inyectado ADN, en un huevo fertilizado que se reimplanta a una madre adoptiva. El animal que nace tiene no sólo su propio ADN, sino también el fragmento de ADN exógeno que se reinyectó en la etapa de fertilización del huevo. Podemos estudiar qué efecto tiene este gen sobre todo el organismo, en vez de mirar tan sólo una célula en un tejido de cultivo. Esto es muy importante porque muchas enfermedades no afectan a un solo tipo de células, sino que afectan a las interacciones entre muchos tipos diferentes de células. Este tipo de tecnología permite modelar enfermedades humanas en otras especies donde se puede estudiar la biología y posibles terapias para la enfermedad.

Transgénesis de animales

La transgénesis se puede definir como la introducción de ADN extraño en un genoma, de modo que se mantenga estable de forma hereditaria y afecte a todas las células en los organismos multicelulares. Generalmente, en animales, el ADN extraño, llamado transgen, se introduce en cigotos, y los embriones que hayan integrado el ADN extraño en su genoma, previamente a la primera división , producirán un organismo transgénico; de modo que el transgén pasará a las siguientes generaciones a través de la línea germinal (gametos).

Entre las aplicaciones de los animales transgénicos se pueden destacar:

• La posibilidad de estudiar a nivel molecular el desarrollo embrionario y su regulación.
• Manipular de forma específica la expresión génica in vivo.
• Estudiar la función de genes específicos.
• Poder utilizar a mamíferos como biorreactores para la producción de proteinas humanas.
• La corrección de errores innatos de metabolismo mediante terapia génica.

La transgénesis puede efectuarse siguiendo dos estrategias distintas:

Transgénesis por microinyección de cigotos

Desde que en 1982 se obtuviera un ratón transgénico, la producción de animales transgénicas es cada vez más cotidiana, existiendo ya animales transgénicos de las siguientes especies: ratón, rata, conejo, cerdo, vaca, cabra y oveja. La técnica se realiza, fundamentalmente por microinyección y se realiza de la siguiente forma:

En la primera fase, se aíslan un número grande de óvulos fertilizados. Se consigue sometiendo a las hembras a un tratamiento hormonal para provocar una superovulación. La fertilización puede hacerse in vitro o in vivo. En la segunda fase, los cigotos obtenidos se manipulan uno a uno y con una micropipeta a modo de aguja, se introduce una solución que contiene ADN.

En la tercera fase, estos óvulos son reimplantados en hembras que actuarán como nodrizas permitiendo la gestación hasta término. Por último, tras el destete de los recién nacidos, éstos se chequean, para ver si ha ocurrido la incorporación del transgén.

Transgénesis por manipulación de células embrionarias

Una estrategia más poderosa para la transgénesis implica la introducción de ADN extraño en células embrionarias totipotentes(células ES) o células embrionarias madres (células EM). Estas células se toman del interior de la blástula en desarrollo y se pasan a un medio donde se tratan con distintos productos con lo que se conseguirá que las células no se diferencien, y se mantiene su estado embrionario.

El ADN extraño se introduce en las células ES mediante diversas técnicas, posteriormente las células transfectadas son reintroducidas en una blástula y ésta reimplantada en una hembra.

Con esta técnica los neonatos son quimeras, o sea, tienen células de origen distinto, parte con el material genético original y parte transfectadas ; mediante el cruce de con aquellas quimeras que hayan incorporado el transgén en su línea germinal se consiguen animales transgénicos.

Animales transgénicos basados en cromosomas artificiales

La tecnología actual para transferir genes a través de la línea germinal de mamíferos requiere la integración de ADN exógeno desnudo en un sitio aleatorio dentro del genoma del hospedador. Sin embargo, este proceso puede generar efectos de posición indeseables así como mutaciones perjudiciales. Los cromosomas artificiales de mamíferos son buenos vectores para la producción de transgénesis, así como para la producción de proteínas celulares y aplicaciones en la terapia génica. Esto es así porque tienen la ventaja de:

• Transportar grandes moléculas de ADN
• La posibilidad de replicarse paralelamente al genoma del hospedador, pero sin integrarse en él.
• Se transmiten a través de la línea germinal.

Los cromosomas artificiales basados en ADN satélite (SATAC) contienen:

• Orígenes de replicación no virales
• Telómeros
• Centrómero

Todo ello para permanecer estables en el cromosoma de la célula huésped. 60 Mb son el prototipo de un SATAC e incluyen secuencias de heterocromatina no codificante entremezcladas con genes marcadores como lac Z (β- galactosidasa) y hph (higromicina fosfotransferasa).

El procediento para la transgénesis y el posterior seguimiento de la presencia del cromosoma artificial sería enesencia como sigue:

• Aislamiento de SATACs y concentración, mediante citometría de flujo, y posteriormente se recogen por centrifugación.
• Se cultivan los embriones receptores, por ejemplo de ratón
• Se realiza una microinyección de los SATACs en los pronúcleos de raton, utilizando micropipetas de vidrio borosilicadas.
• Se extrae el ADN genómico total y se amplifica por PCR para probar la presencia de higromicina. Luego se realiza una tinción de B-galactosidasa para probar la actividad del gen lac Z (ambos genes están presentes en el SATAC).
• Por último se realiza una hibridación in situ fluorescente (FISH) de los embriones cultivados con un medio en colcemida (detiene las células en fase M), con sondas de ADN satélite, lac Z y hph.

Se ha observado que los cromosomas artificiales se pueden transmitir correctamente durante las mitosis y a la descendencia del individuo transgénico, permitiendo la supervivencia de un porcentaje acepatable de individuos. La creación de ratones transgénicos con SATAC también abre amplias aplicaciones en áreas como la genómica funcional y la creación de animales modelo para enfermedades humanas.

Vegetales transgénicos. Aplicaciones citogenéticas

Algunas de las técnicas citogenéticas más aplicadas para la mejora de plantas, es decir, en la creación de plantas tránsgénicas son:

Variaciones cromosómicas estructurales

• Duplicaciones

En el maíz se ha observado como algunas duplicaciones cromosómicas aumentan la producción en grano respecto a los genotipos parentales

• Translocaciones

Pueden ser utilizadas para construir dotaciones cromosómicas nuevas de un cultivo y transferir esa información genética.

Autoploides en la mejora de plantas

La aparición de formas gigas (gigantismo) como norma general en autoploides obtenidos experimentalmente, incitó a utilizar la autoploidía en plantas para aprovechamiento económico con la esperanza de que el aumento de tamaño no perjudicara otras buenas características de la especie. También se ha utilizado la poliploidía intentando conseguir una mejora en la calidad, aumentando o reduciendo la proporción con que se presenta una sustancia química: hidratos de carbono, proteínas, vitaminas, etc. A partir del descubrimiento de la colchicina como agente poliploidizante, puede decirse que en muchas de las especies cultivadas fueron llevados a cabo experimentos de inducción de poliploidía, pero sin embargo, no todas las especies investigadas han mostrado ser aptas para ser utilizadas comercialmente a nivel poliploide. La autopoliploidía artificial ofrece más probabilidades de éxito cuando:

1. La especie tiene número cromosómico bajo
2. Se reproduce en alogamia
3. Su aprovechamiento económico lo constituyen las partes vegetativas, de manera que la especie que reúna las tres condiciones será más susceptible de mejora por poliploidía

Un nivel superior al tetraploide no resulta de interés práctico. Entre las especies cuyo aprovechamiento es la semilla, prácticamente el centeno, Secale cereale, es la única en que las formas autotetraploides que pueden competir en producción y calidad con los diploides originales. Entre las especies que se cultivan por el valor de sus frutos, en Japón, Inglaterra y Estados Unidos, se cultivan variedades tetraploides de uva y en Japón y Estados Unidos se han comercializado variedades triploides de sandía que, entre otras, tienen la característica de no tener pepitas. Entre las especies cultivadas por el valor de alguna de sus partes vegetativas (raíz, hoja, etc.), formas tetraploides de tréboles, Trifolium y forrajeras, Brassica han sido comercializadas en Suecia, así como las formas tetra- y triploides de remolacha azucarera, Beta vulgaris, están siendo utilizadas en todo el mundo. También las ornamentales ofrecen buenas perspectivas para ser mejoradas por poliploidía.

Haploides en la mejora de plantas

La mayor aplicación que presentan es la posibilidad de obtener formas totalmente homocigotas tras la duplicación cromosómica de estos haploides, y además con gran economía de tiempo. En la mejora de plantas se busca la homocigosis tanto para obtener líneas puras en especies alógamas (fecundadas mediante la transferencia del polen de la flor de una planta a otra por medio de insectos, el viento u otros agentes), como para recuperar formas homocigotas después de realizar un cruzamiento en plantas autógamas (aquellas que se autofecundan).

Introducción a la variación genética extraespecífica

Considerando en su conjunto las técnicas citogenéticas de Introducción de la Variación Genética Extraespecífica en la mejora de plantas puede apreciarse que, al intentar introducir en una especie cultivada las características favorables de otras, por lo general silvestres, afines a ella, se ha seguido un proceso de continua reducción del material genético aportado por éstas, tratando de evitar que con la transferencia de la información genética deseable se introdujera también información genética “silvestre” no deseable para el aprovechamiento económico de la especie cultivada que se trata de mejorar. Así, de la incorporación del complemento cromosómico completo en los híbridos interespecíficos y en los correspondientes aloploides artificiales (anfiploides) se pasó en algunos casos, a incorporar un solo genoma de la especie silvestre.

Hibridación interespecífica

La introducción de variación genética extraespecífica es un método poco aplicable en la mejora animal, pero hay algunos casos que ofrecen interés zootécnico como por ejemplo el mulo, el burdégano, el cátalo, etc. Por el contrario en el reino vegetal, la hibridación interespecífica e intergenérica ha jugado un importante papel evolutivo. La duplicación cromosómica de uno de estos híbridos supone la rotura de una de las barreras de la esterilidad y la posibilidad de propagarse y establecerse en su nicho ecológico. Este método como mejora vegetal ha recibido diferente atención según la clase de plantas de que se trate. El orden es decreciente según sean ornamentales, frutales, de gran cultivo u hortícolas. Entre las muchas hibridaciones interespecíficas que se han hecho con fines prácticos se pueden citar las realizadas en rosas, orquídeas y lirios entre las ornamentales; trigo, tabaco, algodón, caña de azúcar, etc. entre las de gran cultivo; tomate y patata entre las hortícolas.

Alopoliploidía

Gracias al descubrimiento de la colchicina como agente productor de poliploidía, se abrió camino a la posibilidad de aunar en un mismo individuo varias características agronómicas de distintas especies.

La alopoliploidía artificial como instrumento de la mejora de plantas puede ser utilizada directa o indirectamente:

Utilización directa de aloploides artificiales

Las irregularidades meióticas de los híbridos son consecuencia de la falta de afinidad de los cromosomas paternos, por ello, al ser duplicados por la acción de un agente poliploidizante, cada cromosoma tendrá su réplica exacta con quien aparear, dando lugar a divisiones meióticas más regulares. Cuando se trata de anfiploides en los que se quiere combinar las buenas características de una especie cultivada con determinados caracteres favorables de otra especie silvestre, los caracteres de ésta se comportan normalmente como epistáticos sobre los de la especie cultivada, como consecuencia quizás de una dominancia ancestral. Por ejemplo, los anfiploides del trigo y especies del géneros Aegilops presentan caracteres tales como raquis quebradizo, glumas coriáceas… típicas de las especies silvestres que son de gran valor adaptativo para favorecer la dispersión de las semillas, pero que inutilizan al anfiploide sintético como nueva especie agrícola. Cuando las dos especies que forman el anfiploide son cultivadas, no se darán los casos de genes silvestres desfavorables epistáticos sobre los domesticados, y por ello este tipo de anfiploide ofrece mejores perspectivas. Por ejemplo un anfiploide de rábano y col que se obtuvo, tuvo la peculiaridad de presentar las hojas del rábano y la raíz de la col. La regeneración de plantas adultas a partir de cultivo de protoplastos (células sin pared celular) es una técnica de especial utilidad dentro de la biotecnología vegetal actual. La hibridación parasexual podría salvar la barrera de la reproducción sexual en combinaciones híbridas entre especies más o menos alejadas en la filogenia evolutiva. Así cabe destacar la obtención de híbridos somáticos de patata y tomate por regeneración a partir de la fusión de protoplastos, por si en un futuro pudiera llegarse a obtener una nueva forma vegetal con un doble aprovechamiento agronómico: serían los tomatatas o patamates, si bien en principio existen diversos problemas citogenéticos como los de inestabilidad cromosómica o interacciones cromosómicas que impiden su utilización práctica. También hemos de resaltar la posibilidad de utilizar los híbridos somáticos para incorporar resistencia a enfermedades cuando las especies utilizadas son sexualmente incompatibles, como es el caso de las investigaciones con el género Nicotiana.

• Los triticales

Los triticales, anfiploides de trigo y centeno, han constituido desde hace muchos años la esperanza de poder reunir en esta nueva especie la calidad y producción del trigo con la rusticidad del centeno. Los triticales pueden ser octoploides (8X) y hexaploides (6X), según si la especie de trigo utilizada es una u otra. Aunque este nuevo cereal fue creado pensando en la alimentación humana directa, parece que su valor radica en su utilización como cereal para pienso. Para ello:

1. Obtenemos un híbrido entre la especie Triticum aestivum (2n=42)y Secale cereale(2n=14).
2. A partir de ese híbrido interespecífico, el cual tendrá los genomas de ambas especies ABD(por parte del trigo) y R (por parte de la cebada), realizamos una duplicación para que cada uno de esos genomas poseea una copia igual, quedando por tanto el genotipo: AABBDDRR, correspondiéndose por tanto con un trigo octoploide, puesto que tiene ocho juegos cromosómicos.

Si se utiliza como progenitor una especie de trigo tetraploide,es decir que su genoma es AA BB, 2n=28 tendremos un Triticale hexaploide, puesto que su dotación genética sería AA BB RR.

También se ha estudiado desde el punto de vista la utilización de los triticales en la agricultura, como una posible mejora de la calidad del endospermo mediante la reducción de la cantidad de heterocromatina telomérica presente en los cromosomas de centeno, pero no se ha encontrado aún relación.

Utilización indirecta de aloploides artificiales

Mediante estas técnicas podemos manejar genomas enteros (manipulación cromosómica), ya sea para construir puentes genéticos que permitan transferir genes de una especie a otra de otro modo inaccesible, ya sea para llevar a cabo la construcción de nuevos genomas funcionales formados por combinaciones cromosómicas estables (construcción genómica) o bien extrayendo genomas completos de especies alopoides naturales (extracción genómica) o reduciéndolas a sus genomas básicos para su posterior resíntesis, con una anterior selección a nivel genómico (mejora analítica).

• Puentes genéticos

Se da en aquellas ocasiones cuando la transferencia de genes entre especies es difícil por las barreras de esterilidad. Normalmente esa transferencia se realiza a partir de una especie con bajo nivel ploídico (en general la silvestre) a otra con un nivel ploídico mayor (la cultivada). Se retrocruzan y en cada generación se seleccionaran las formas que muestran los caracteres deseados, hasta obtener una forma cromosómica estable y con el número de cromosomas de la especie cultivada.

Ejemplos:

• La hibridación del trigo silvestre tetraploide (genomas AB) con Aegilops squarrosa (D) y su posterior duplicación cromosómica da lugar a un hexaploide AA BB DD, cuya dotación es parecida al trigo común Triticum aestivum, que al ser cruzada con éste puede darse la transferencia de genes.
• Otro ejemplo es la combinación entre un algodón cultivado asiático (AA) y un algodón silvestre americano (DD) como puente genético para transferir caracteres favorables al algodón cultivado americano (AA DD).
• Triticum timopheevi, el trigo tetraploide silvestre (AAB´B´) cruza bien con el anfiploide T. timopheevi-Ae. squarrosa de constitución AAB´B´DD, y esto permite transferir al trigo cultivado la resistencia a las royas de T.timopheevi

• Construcción genómica

Se basa en la posibilidad de construir un genoma funcional a partir de cromosomas procedentes de diversos genomas que constituyen una serie poliploide. Así, la familia Poáceas es la que ofrece las mayores posibilidades de llevar a cabo estos estudios ya que todos los genomas que presentan tienen siete cromosomas, sin embargo, y aunque la idea es buena, hay que pensar que sería necesario un periodo de adaptación interna del nuevo genoma hasta que resultara equilibrado.

• Extracción genómica

La extracción de genomas de una especie aloploide puede resultar de interés no sólo desde el punto que permita el conocimiento del proceso evolutivo de la especie, sino que en ocasiones puede resultar de interés para la mejora de plantas. En el caso del trigo, el trigo común que se utiliza para hacer pan, es un alohexaploide AABBDD, y el trigo duro o semolero, que se utiliza para fabricar pastas alimenticias, es un alotetraploide AABB, luego está claro que es el genoma D de la primera especie el responsable de la condición panadera del trigo. En países como España, el cultivo de trigo duro está reducido debido a su bajo rendimiento productivo y económico, además de tener poca resistencia al frío entre otras condiciones ambientales. En este caso, la extracción genómica podría aplicarse, para extraer el genoma D del trigo blando y que este se transformase en trigo duro, esperando obtener resultados de valor agrícola. Dicha extracción ha sido conseguida por retrocruzamientos sucesivos. La nueva variedad llamada Canthatch se presentó con meiosis regular, pero plantas parcialmente fértiles, y con un aspecto fenotípico de plantas enanas, con poco vigor, hojas y tallos finos, espigas cortas… Otra variedad Selkirk resultó estéril. Los resultados hasta la fecha han sido desalentadores, posiblemente a una falta de coadaptación, sin embargo se continuó estudiando otras posibilidades, como la extracción de esta vez los genomas A o B de trigos hexaploides reduciendo las especies aloploides a sus genomas básicos y volver a reunirlos sintetizando la especie de la que se había partido. Esta última técnica si parece tener éxito en la mejora de la patata, algodón y trigo.

Manipulación cromosómica

Se trata de añadir o sustituir simples cromosomas a la dotación cromosómica de la especie cultivada o segmentos cromosómicos, incorporando por recombinación meiótica los genes o sustituyendo solamente el citoplasma.

Líneas de adición cromosómica interespecífica

La mayor parte de los estudios se han llevado a cabo en trigo, pero también en especies cultivadas como el tabaco, avena o algodón.Para su obtención, se pueden realizar tres procedimientos:*Mediante la obtención del anfiploide correspondiente, cruzamiento por la especie cultivada y autofecundación de los productos obtenidos.*El híbrido interespecífico se cruza con la especie cultivada. Cuando un gameto masculino de ésta fecunda a un gameto no reducido el resultado es equivalente al obtenido si partimos de que la hembra se utiliza como anfiploide, igual que en el caso anterior. Este procedimiento se ha utilizado en la obtención de líneas de adición trigo-centeno, entre otras.*Uso de especies que actúan como puentes genéticos,  ya que los híbridos entre la especie cultivada y la que va a dar los cromosomas son difíciles de obtener. Se ha utilizado para obtener líneas de adición trigo-Haynaldia villosa, entre otras.La identificación de las líneas de adición (individualización con respecto a los cromosomas añadidos) puede realizarse por el fenotipo de la planta, puesto que en algunos casos confiere algún carácter, como por ejemplo el cuello peloso del centeno, viene determinado por el cromosoma I. La utilización de marcadores bioquímicos es el método más eficaz, aunque también se puede realizar una observación directa de la morfología de los cromosomas mitóticos o meióticos, así como  técnicas de bandeo cromosómico.La utilización de estas líneas de adición son variadas:

1. Para estudios genéticos, es decir, para estudiar los efectos genéticos de los cromosomas de una especie en un ambiente en los que no hay interferencias entre sí. Los caracteres de resistencia a las enfermedades y ambientes adversos son uno de los objetivos más perseguidos. Por ejemplo, se observó que el centeno puede ser fuente de resistencia frente a agentes patógenos como Puccinia striformis, entre otros.
2. Valor práctico en la mejora. Para que una línea de adición tenga éxito en la agricultura, han de estar presentes tres factores: estabilidad cromosómica, la fertilidad (tratándose de plantas cuyo aprovechamiento económico es la semilla, la fertilidad está íntimamente relacionada con el propio valor comercial) y el efecto que la adición del cromosoma extraño tenga sobre los caracteres agronómicos y de calidad de la especie cultivada.

Líneas de sustitución cromosómica interespecífica

Se basa en que un par de cromosomas homólogos de la especie cultivada es sustituido por un par de homólogos de otra especie. Con esto se intenta disminuir el desequilibrio genético que se manifiesta como inestabilidad cromosómica y baja fertilidad en las líneas de adición. Las primeras líneas fueron obtenidas de manera espontánea. Un ejemplo ocurrió a partir de una de adición trigo-centeno que era asináptica. En ella, el cromosoma del centeno portador del carácter “cuello peloso” sustituye al del trigo portador del carácter “espeltoide”.

Para la obtención de líneas de sustitución de una manera sistemática se basa esencialmente, en la adición de un cromosoma de otra especie a un individuo deficiente para algún cromosoma propio. El material de partida idóneo es por tanto una serie monosómica de la especie cultivada por un lado, y las líneas de adición, por otro lado. La técnica se basa en el cruzamiento de un individuo monosómico por la línea de adición se originan dos tipos de plantas: monosómicas de adición y dobles monosómicas (monosómicas para el cromosoma de la especie cultivada y para el de la especie afín). A parir de ahí podemos seguir dos procedimientos:

1. Autofecundación del doble monosómico y selección entre su descendencia de las plantas con un número normal de bivalentes que pueden corresponder a individuos euploides de la especie cultivada o a la línea de sustitución.

1. Cruzamiento del doble monosómico por la línea disómica de adición y selección entre la descendencia de las plantas con configuración meiótica de n bivalentes más un univalente (siendo n el número haploide de la especie cultivada).

Para que la una línea de sustitución resulte de valor es lógico suponer que el cromosoma que sustituimos sea genéticamente equivalente a él (homeólogos). Esto ha sido comprobado en varias ocasiones, así por ejemplo el cromosoma II del centeno sólo produce líneas de sustitución cuando reemplaza a cromosomas de trigo pertenecientes al grupo homeólogo 6. En cuanto a la utilización en la mejora, las líneas de sustitución ofrecen mayores posibilidades que las de adición en la agricultura en lo que respecta a la estabilidad cromosómica. El inconveniente que pueden presentar las líneas de sustitución desde el punto de vista de la aplicación inmediata en agricultura es la dificultad de que el cromosoma sustituto no rompa el equilibrio genético de los otros cromosomas de la dotación de la especie cultivada, que sea portador de genes favorables no presentes ya en el acervo génico de la misma y no lleve ningún gen que produzca alguna característica agronómica desfavorable.

Líneas de translocación

En este caso sólo se va a transmitir a la dotación cromosómica de especies cultivadas un segmento cromosómico de otra especie donde esté localizado el gen o genes determinantes de un cierto carácter favorable, con objeto de disminuir el material genético extraespecífico que introducimos. Este segmento es insertado en un cromosoma de la especie cultivada mediante translocación inducida. Esta técnica se conoce también con el nombre de injerto cromosómico, y normalmente las translocaciones se inducen por radiación.

Recombinación génica interespecífica

Trata la posibilidad de introducir en una especie cultivada la variación genética extraespecífica por medio de la recombinación génica producida como consecuencia del apareamiento meiótico entre cromosomas de ambas especies. Esto también disminuiría el segmento transferido, evitando otras interferencias no favorables. Al tratarse de un apareamiento, esto lleva consigo una afinidad entre cromosomas, disminuyendo por tanto el desequilibrio citogenético que se produce al introducir nuevo material cromosómico de otras especies. La utilización de técnicas de bandeo C o de hibridación in situ genómica (GISH) podría servir para identificar los cromosomas implicados en las asociaciones meióticas.

Aloplasmia

Consiste en obtener plantas aloplásmicas, cuyas células tienen el núcleo de una especie cultivada que se pretende mejorar, mientras que el citoplasma procede de una especie extraña. Desde el punto de la mejora de las plantas, la utilización más importante de aloplasmia es la obtención de plantas androestériles que permite producir híbridos y, en consecuencia, explotar comercialmente la heterosis o vigor híbrido.

Cultivos transgénicos y resistencia a herbicidas

A nivel mundial, los daños producidos por las malas hierbas destruyen casi el 10% de los cultivos, y para evitarlo los agricultores utilizan herbicidas, con el consiguiente gasto económico y contaminación de aguas y suelos. El generar plantas resistentes a estos cultivos mejoraría esta situación, y para lograrlo se transfieren vectores que transportan genes de resistencia a herbicidas. Un ejemplo es la resistencia al herbicida glifosato en la soja y maíz. Esta sustancia es efectiva con bajas concentraciones, no es tóxico para el ser humano y los microorganismos descomponedores del suelo del degradan fácilmente. La acción del glifosato es sobre la enzima EPSP sintetasa, importante en la biosíntesis de aminoácidos, y por tanto al inhibir dicha enzima la planta muere.

Actualmente ya se encuentra maíz y soja resistente a glifosato en mercados de EEUU y otros países desde su aparición en 1996. Desde su introducción en 1996, la soja transgénica ha tenido un aumento expectacular en cuanto a los cultivos que se han desarrollado. Algo parecido ha ocurrido con el maíz, el algodón y la colza, que tambíen han tenido un elevado desarrollo casi a nivel paralelo, pero inferior a la soja. De todos estos cultivos, los EEUU son los que producen dos terceras partes de la producción mundial de plantas de cultivo genéticamente modificadas.

Incremento nutritivo de los cultivos

Durante los últimos 50-100 años, la mejora genética de las plantas de cultivo ha resultado en una mejora importante de la productividad e incremento en las capacidades nutritivas. Por ejemplo, el brócoli contiene glucosinolatos, unos compuestos que se cree que desempeñan una función protectora contra el cáncer por la activación de la enzima anticancerígena quinolona reductasa. Otro ejemplo de cultivos a los que les han sido subsanados alguna deficiencia nutricional por biotecnología es el caso del arroz dorado, con niveles incrementados de B-caroteno, un precursor de la vitamina A. Para ello se introdujeron tres genes que codificaban enzimas de la ruta biosintética que conduce a la síntesis de carotenoides en el genoma de arroz usando métodos de recombinación. Dos genes proceden del narciso y uno bacteriano.

La deficiencia de esta vitamina se da en muchas partes de Asia y África, y cada año son muchos los niños que adquieren ceguera permanente debido a esta deficiencia. Otros estudios están encaminados a incrementar los niveles de ácidos grasos, de antioxidantes y de otras vitaminas y minerales en las plantas de cultivo.

Inquietudes en la utilización de transgénicos

La mayoría de los productos modificados genéticamente contienen un gen introducido que codifica una proteína que confiere el carácter deseado (resistencia a herbicida, a insectos…). ¿Presenta este hecho consecuencias medioambientales o para nuestra salud? En general, si las proteínas no son tóxicas ni alérgicas no tienen ningún efecto fisiológico negativo. Por ejemplo, en el caso de consumir el gen EPSP de resistencia a herbicida junto con la planta, éste se degradará rápidamente. En Europa, a diferencia de EEUU es obligatorio etiquetar los alimentos transgénicos. En cuanto a los riesgos ambientales, se encuentra la transferencia de genes por cruzamientos con plantas silvestres, la toxicidad y capacidad de invasión de las plantas modificadas, lo que resulta en la pérdida de las especies naturales (disminución de la biodiversidad).

Curiosidades

Plantas transgénicas y vacunas comestibles

Las vacunas requieren un proceso de fabricación bajo condiciones controladas, sin embargo en países subdesarrollados existen problemas como la producción, transporte o almacenamiento de las mismas, ya que la mayoría de las vacunas requieren refrigeración y todas ellas condiciones estériles. Es por ello, que se están desarrollando vacunas baratas sintetizadas en plantas comestibles. Así, el gen que codifica la subunidad antigénica de la vacuna de la hepatitis B se ha transferido a una planta de tabaco y éste se ha expresado en sus hojas. Del mismo modo también se está empleando esta técnica para combatir el cólera, así como el uso de otros vegetales o frutales como la patata o la banana para ser considerados plantas comestibles.

Para la fabricación de estas vacunas, por ejemplo en el caso de la patata, hemos de:

1. Insertar el gen de un patógeno humano en una bacteria que infecta plantas
2. La bacteria infecta fragmentos de hoja de patatera
3. Dichos fragmentos brotan y generan plantas enteras que contienen el gen patógeno humano
4. Al ingerir dichas patatas, nuestro sistema inmune se activa, creando anticuerpos para dicho patógeno, creándonos por tanto inmunidad frente él.

Sin embargo, como lo que pasa a nuestro intestino es solo el gen, no el virus o la bacteria completa, no hay posibilidad de que la persona contraiga la enfermedad, pero si es lo suficiente, para que nuestro sistema inmune responda protegiéndonos frente a una posible infección verdadera.

Plantas transgénicas de tabaco para descontaminar suelos

En este caso, las plantas transgénicas se emplean para la biorremediación. Este estudio fue llevado a cabo en una zona de entrenamiento de militares y fabricación de armamento durante la Segunda Guerra Mundial. El suelo está contaminado con TNT residual, y para eliminar este problema, se han plantado plantas de tabaco modificadas genéticamente, capaces de generar un mayor número de bacterias descomponedoras de este explosivo en elementos no nocivos.

Referencias

1. Lacadena,Juan Ramón. Citogenética. 1996. Editorial Computense
2. William S.Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A.Spencer. Conceptos de Genética. Editorial Pearson.
3. http://www.tendencias21.net/Modifican-geneticamente-una-planta-de-tabaco-para-descontaminar-suelos_a1737.html
4. Generation of trnsgenic mice and germline transmission of a mammalian artificial chromosome introduced into embryos by pronuclear microinjection. Chromosome Research 8:183-191,200. Kluwer Academic Publishers.
5. http://digital.csic.es/bitstream/10261/4230/1/analesv.21n.3-1995-pp159.pdf