La biotecnologia en el sector agropecuario

Biotecnología y agricultura.

En los últimos años se ha hecho muy común el uso del término “biotecnología”, especialmente para hacer referencia a la obtención de organismos genéticamente modificados (llamados más frecuentemente transgénicos). Sin embargo, este aspecto es solo uno de tantos  que abarca el término.

En sentido amplio, la biotecnología puede ser definida como la aplicación de cualquier tecnología sobre organismos vivos con un fin utilitario. Si se considera que la tecnología es el conjunto de conocimientos y habilidades que emplea el ser humano para resolver un problema y/o satisfacer una necesidad, definitivamente la biotecnología no solo se restringe al uso de modernas y sofisticadas técnicas empleadas sobre organismos vivos o sus derivados Una definición genérica y ampliamente aceptada es la que da las Naciones Unidas en su Convención sobre Diversidad Biológica: la biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos. Es decir, definitivamente el término biotecnología tiene un amplio espectro de posibilidades, desde aplicaciones tan antiguas como la obtención de bebidas alcohólicas mediante la fermentación (se están utilizando habilidades del ser humano para dar condiciones a algunos microorganismos a que actúen sobre un sustrato vegetal para que estos produzcan alcohol, y así obtener un producto que es la bebida alcohólica) hasta aplicaciones tan modernas como la obtención de plantas de las cuales pueden extraerse biopolímeros (se está utilizando el conocimiento del ser humano para aplicarlo sobre microorganismos en la extracción de un gen en particular e insertarlo en una célula vegetal y así generar una planta que produce biopolímeros). Como puede notarse, ambos procesos tiene en común la aplicación de tecnologías sobre seres vivos para obtener un producto, es decir, se adecúan a la definición de biotecnología.

La biotecnología puede agruparse según el producto a obtener, y existe la convención de definirla por colores. Así, la biotecnología roja es la aplicada en la medicina y llamada biomedicina (tratamientos para enfermedades, creación de nuevos fármacos), la biotecnología verde es la  que reúne las aplicaciones realizadas sobre plantas (para hacerlas más productivas, o para hacerlas resistentes a estrés biótico o abiótico, o para modificar su calidad) o las que mejoran el ambiente de producción en que crece la planta (por ejemplo la obtención de los llamados biofertilizantes); la biotecnología marrón que es la aplicada sobre los animales de producción (para hacerlos mas productivos o mejor adaptados a su ambiente de desarrollo) o para mejorar las condiciones de los animales (por ejemplo la obtención de fármacos para bovinos, o porcinos, o aves), la biotecnología blanca o biotecnología industrial es la que utiliza organismos vivos para mejorar procesos industriales o para la obtención de productos en escala industrial (por ejemplo producción de químicos lograda con microorganismos), la biotecnología azul o biotecnología marina es la aplicada en ambientes marinos y acuáticos, y la biotecnología gris  es la que se aplica para la conservación del ambientes (por ejemplo microorganismos que degradan el petróleo. En términos relativos de cantidades de aplicaciones biotecnológicas registradas, la biotecnología agrícola abarca aproximadamente el 12% de todas las aplicaciones biotecnológicas.

Las aplicaciones que pueda tener la biotecnología agrícola, la cual en un sentido amplio pudiera redefinirse como biotecnología agropecuaria y por tanto abarcar las biotecnología verde y la marrón, pueden agruparse en dos grandes conjuntos: 1. Las que manipulan directamente al organismo con el que se realizará el proceso productivo (la planta cultivada, o el animal en producción), y 2. Las que se utilizan para mejorar el proceso productivo mediante la aplicación al organismo en producción de un organismo vivo o un producto sintetizado por organismos vivos (por ejemplo a. vacunas en pollos, cerdos, vacas, etc., b. bacterias fijadoras de nitrógeno seleccionadas por su eficiencia en el proceso).

La biotecnología agrícola que actúa directamente sobre el organismo que realizará el proceso productivo se puede agrupar en las tendientes a la caracterización, las tendientes a la modificación de la genética de la población que conformará el nuevo cultivar o la nueva raza, y las tendientes a la manipulación de la propagación y reproducción.

La caracterización es una descripción de un organismo (también puede ser de un tejido o incluso de una célula), y se sitúa dentro de la biotecnología porque, en un sentido amplio, está dando la información requerida para la modificación del proceso de selección. Esta descripción se basa convencionalmente en rasgos morfológicos, sin embargo son muchos los rasgos morfológicos cuya variación es tan pequeña dentro de una especie, que difícilmente podrán diferenciarse dos individuos. Además, los rasgos morfológicos son ampliamente influenciados por el ambiente, haciendo difícil y poco eficiente una correcta caracterización. Por esta razón surge la caracterización molecular, en un principio con proteínas (proteínas totales, proteínas solubles en alguna fracción, isoenzimas), que aun cuando son más eficientes que los rasgos morfológicos, también tienen una fuerte influencia ambiental y adicionalmente una gran especificidad por el tejido en que se encuentra y por la etapa de desarrollo del individuo del cual se extrae. Estas deficiencias en la caracterización son superadas por la caracterización de ADN: es una molécula que no cambia en el individuo por influencia ambiental y es exactamente igual dentro de un individuo, independientemente del órgano y del momento en que se extraiga. Un tipo de caracterización muy frecuente en programas de producción animal de especies de mamíferos es la que se hace sobre las células espermáticas para determinar si éste lleva un cromosoma X (cuya unión con un gameto femenino originará un embrión que dará lugar a un animal hembra) o si lleva un cromosoma Y (cuya unión con un gameto femenino originará un embrión que dará lugar a un animal macho).

El mejoramiento genético es el cambio en la estructura de una población como consecuencia de la selección. La principal aplicación que tiene la caracterización de individuos o poblaciones es hacer lo menos subjetivo posible el proceso de selección en un programa de mejoramiento genético. Al conocer como son los individuos, se seleccionan los que cumplan con los criterios de selección establecidos. Al hacerse solo en base a rasgos morfológicos, puede ocurrir que la influencia ambiental haga muy ineficiente el proceso. Cuando se hace con ADN, se debe hacer un trabajo adicional de relacionar características de interés con bandas de ADN, propiciando de esta manera lo que se conoce como selección asistida por marcadores moleculares. Sea cual sea el método de selección utilizado, el resultado será un nuevo cultivar para la producción vegetal (representada por un lote de semilla agronómica), o una nueva raza o población para la producción animal. Adicionalmente a estos procesos de selección, desde hace 20 años se han estado utilizando organismos genéticamente modificados, hasta el momento de manera comercial solo en plantas. Estos son organismos sobre los cuales se ha hecho una manipulación directa de su genoma, logrando una modificación bien sea a nivel de la información que portan (cuando se les inserta un gen que no les pertenece y podrán codificar una proteína que no poseían) o de la información que puedan expresar (cuando se silencian o se potencia la expresión de un gen que poseen).

En relación a las aplicaciones biotecnológicas relacionadas con la reproducción, estas tienen como objetivo hacer más eficiente la obtención del material biológico que participará en un proceso productivo (semilla o propágulos en agricultura, animales en ganadería). En especies vegetales, el cultivo in vitro permite obtener grandes cantidades de material biológico libre de enfermedades en un espacio relativamente pequeño en un proceso de clonación, en que todo el material obtenido es genéticamente uniforme. La clonación es el proceso mediante el cual se obtienen nuevos individuos sin la participación de la reproducción sexual, es decir, partiendo de una célula o de un grupos de células, se estimulará el proceso de división celular de mitosis. En animales también se está dando la clonación, de manera mucho más reciente que la clonación en plantas. En producción animal existe la tecnología de la transferencia de embriones, la cual consiste en inducir hormonalmente la superovulación de una hembra con alto valor genético e inseminarla artificialmente con material de un macho que también posea un alto valor genético. Si el semen con el cual se da la inseminación está sexado se puede preveer y planificar la cantidad de animales machos y hembras que se desean. Una vez que se ha dado la fecundación, los embriones son transferidos a otra hembras que no necesariamente deben poseer un alto valor genético, actuarán tan solo como receptoras del embrión para que se dé de manera normal la gestación. Esta técnica permite que una unidad de producción pueda funcionar con una muy buena genética de rebaño manteniendo muy pocos machos y hembras de alto valor.

Las biotecnologías que se basan en la aplicación de algún organismo o producto sobre el organismo en producción pueden ser clasificadas según el sitio donde actúe lo aplicado. Si actúa dentro del organismo en producción se está indicando que es una biotecnología aplicada fundamentalmente en animales, la cual es representada mayoritariamente por la vacunación. Esta es la introducción en el organismo en producción, de lo que resulta de manipular microorganismos causantes de enfermedades. Esta manipulación va desde la tradicional, que consistía en debilitar los virus causante de enfermedades, hasta la vacunas de ADN (aun en experimentación). Si la biotecnología utilizada es aplicada no dentro del organismo en producción sino en el ambiente en que éste se desarrolla, se está indicando que es una biotecnología principalmente aplicada en producción vegetal. Las dos grandes biotecnologías que se inscriben en este grupo son el control biológico (uso de organismos parásitos o depredadores de organismos que utilizan a la planta para lograr obtener sus nutrimentos, es decir, de fitopatógenos o plagas) y el uso de microorganismos que al estar presentes en el suelo logran mediante su metabolismo hacer disponibles o más disponibles a la planta nutrimentos esenciales para ella (los llamados biofertilizantes).

Toda biotecnología lo que busca es hacer más eficiente el proceso productivo, bien sea mediante la mejora directa de la planta o animal, de hacer más eficiente el proceso de selección, o de mejorar el ambiente en el cual se está desarrollando el organismo en producción. Como todo lo inherente a un proceso productivo, no pueden establecerse dogmas y generalizaciones acerca de lo “bueno” o lo “malo” que puede ser una tecnología; lo adecuado o no dependerá del estudio del caso particular en que se planifique el uso de una biotecnología en integración con el monitoreo del ambiente en que se desarrolla el organismo en producción y con otras tecnologías que no utilicen organismos vivos.

Ing. Agr. Hernán E. Laurentin T. (MSc., PhD.)

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