En esta ocasión quiero hablar sobre la modificación genética vegetal y, dado que esta web está enfocada al mundo del cannabis, voy a intentar explicar en qué situación se encuentra esta planta respecto a las tecnologías disponibles para su mejora.

MODIFICACIÓN GENÉTICA VEGETAL

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Saludos. A diferencia de los anteriores posts, hoy no voy a comentar ningún artículo científico.

En esta ocasión quiero hablar sobre la modificación genética vegetal y, dado que esta web está enfocada al mundo del cannabis, voy a intentar explicar en qué situación se encuentra esta planta respecto a las tecnologías disponibles para su mejora. Soy consciente de que el tema puede parecer un tanto controvertido ya que cuando se habla de modificación genética o de organismos modificados genéticamente siempre salen detractores con argumentos como jugar a ser dioses, Monsanto, lo anti-natural, incluso en numerosas ocasiones aparece Hitler de por medio. Simplemente comentar que este debate a nivel científico no existe y está más que superado. Es únicamente a nivel social y fruto de la presión de ciertos lobbies eco-fundamentalistas que tecnologías como la transgenia han sido demonizadas sin ninguna base sólida provocando el retraso de Europa respecto a sus competidores tanto a nivel comercial como a nivel científico. Dicho esto, voy a intentar trazar un hilo argumental con el ánimo de transmitir varios conceptos que considero muy relevantes.

En primer lugar quiero romper la equivalencia establecida entre organismo modificado genéticamente y organismo transgénico. Para ello tenemos que hablar de las 3 revoluciones verdes que han tenido lugar a lo largo de la historia. La primera de ellas se remonta al neolítico. Anteriormente los humanos eran cazadores recolectores nómadas que seguían los movimientos migratorios de sus presas y recogían aquellos vegetales que se iban encontrando. A comienzos del neolítico, los humanos se dieron cuenta de que les era mucho más ventajoso capturar y criar a dichas presas y asentarse en zonas fértiles donde cultivar aquello que anteriormente recolectaban. Nació así la ganadería y la agricultura, y en ambos casos, de una forma empírica, en rebaños y cultivos se fueron seleccionando y propagando aquellos individuos que tenían las mejores propiedades para su aprovechamiento. A lo largo de muchos años, esta selección continua dirigida a mejorar las características agronómicas provocó que tanto vegetales como animales dejasen de ser viables en el medio natural y quedasen obligatoriamente vinculadas a ser gestionadas por el hombre (1). Este proceso se denomina domesticación y no existe en la actualidad ninguna especie cultivada que no haya sido domesticada. ¿Es esto modificación genética? Por supuesto que sí, y para verlo más claramente voy a poner una imagen del incomestible teosinte, antecesor salvaje de los maíces primitivos cuya domesticación está muy vinculada al esplendor de los pueblos precolombinos.

imgTeocintle Fig2


Otras técnicas biotecnológicas de esta primera revolución verde fueron las hibridaciones o cruces forzados entre dos especies distintas, que sirvieron para crear plantas que en la naturaleza nunca hubieran existido, como el trigo, o la mayoría de los cereales que conocemos actualmente.

evolucion y combinaciones que originaron nuestro trigo

A mediados del siglo XX, ante la previsión de una falta de abastecimiento alimentario para la creciente población mundial, muchas entidades públicas y privadas se esforzaron en desarrollar nuevas formas de agricultura más eficientes. Se inició así una segunda revolución verde (2) que se basó en la obtención de nuevas variedades más productivas que al combinarse con una amalgama de técnicas agrícolas como el uso masivo de agua, de fertilizantes y de pesticida, duplicaron el rendimiento de los cultivos. La gran novedad en la mejora genética de esta segunda revolución, fue que esta no se limitaba a seleccionar variantes ventajosas que aparecían de forma espontánea. En esta ocasión, de forma artificial se inducía la aparición de nuevas variantes que de otra forma nunca se hubiesen dado o lo hubiesen hecho en incalculables periodos de tiempo. Técnicas como la mutagénesis inducida por agentes físicos y/o químicos (3), la poliploidía (4), la variación somaclonal por medio de cultivo de tejidos (5) o la obtención de semillas híbridas (6) se utilizaron con mucho éxito para desarrollar la mayoría de variedades vegetales que consumimos hoy en día. Respecto a sus predecesoras, estas nuevas variedades tenían un rendimiento superior por desarrollar frutos más grandes, un mayor número de semillas, una mayor acumulación de nutrientes o ser más resistentes a estreses bióticos y abióticos. A nivel molecular se ha comprobado que en la mayoría de casos, las nuevas variedades obtenidas por mutagénesis inducida o por variación somaclonal son consecuencia de la alteración de muy pocos genes, implicados principalmente en la regulación hormonal de la planta.

En los años ochenta, los laboratorios de investigación de la empresa Monsanto en San Louis (Missouri) y las universidades de Gante, en Bélgica y de Washington en Estados Unidos desarrollaron casi de forma simultánea la tecnología para introducir genes foráneos en las plantas. Esta tecnología, denominada transgenia, se basa en la capacidad natural que tienen ciertas bacterias y virus para introducir sus propios genes en el genoma del huésped. Utilizando estas bacterias y virus como vehículos, se puede introducir de forma dirigida prácticamente cualquier secuencia de ADN con independencia de su origen, permitiendo los intercambios de información genética entre organismos muy alejados filogenéticamente que hasta la fecha estaban restringidos a individuos de una misma especie o de especies muy relacionadas. Con el desarrollo de las plantas transgénicas (7) se inició lo que se denomina la tercera revolución verde y aunque nos encontramos prácticamente en sus albores, ya estamos totalmente inmersos en ella y España no es una excepción (8). En la actualidad se comercializan plantas transgénicas de primera generación en las que se ha introducido un único gen para conferir resistencias a insectos, herbicidas o a determinados virus. Estas plantas solo plantean ventajas económicas y ambientales para su producción y son indistinguibles para el consumidor. Debido a su éxito cada año se aumenta la superficie destinada a su cultivo. La práctica totalidad de la soja destinada a la elaboración de piensos, la mayor parte del maíz sembrado y en algunas regiones la totalidad de las papayas, son transgénicos. En poco tiempo saldrán al mercado plantas de segunda generación, más complejas de desarrollar, en las que se han modificado propiedades organolépticas, físico-químicas o nutricionales que ofrecerán ventajas para el consumidor. En estos momentos están en ensayos de campo tomates ricos en antioxidantes, trigo apto para celiacos, arroz que produce vitamina A…

Una vez contado grosso modo los procesos que han tenido lugar para obtener los cultivos actuales a partir de especies salvajes, creo que se puede entender mejor la diferencia entre organismo modificado genéticamente y organismo transgénico. De hecho, si nos centramos en la modificación genética, cada nueva tecnología aplicada ha modificado en menor medida el genoma de las plantas. La mayor modificación se ha dado de forma continua durante el proceso de domesticación o mediante cruces entre diferentes especies en la primera revolución verde. Respecto a la segunda, la técnica de mutación dirigida realmente modifica muy pocos genes y la poliploidía no es un tipo de modificación a nivel gen sino que es una alteración en la regulación génica mediante la duplicación de la información genética. Posiblemente los cruces entre variedades de distintas zonas geográficas empleados para formar semillas híbridas sea la mayor modificación genética atribuible a la segunda revolución. Llegados a la tercera, en plantas transgénicas, y en especial las actuales de primera generación en las que únicamente se ha introducido un gen, el nivel de modificación genética es el menor que se ha llevado a cabo a lo largo de la historia.

¿Dónde se encuentra el cánnabis respecto a los tipos de mejora llevadas a cabo en las diferentes revoluciones verdes?

A pesar de que esta planta crece de forma espontánea en regiones tropicales, cabe decir que el cannabis no es una especie silvestre como bien indica su apellido “sativa” que significa cultivada. De hecho, es una de las primeras plantas que se domesticaron cuyo cultivo se remonta al 12.000 A.C. por distintas civilizaciones (9). Se especula que hace 50.000 años los humanos cazadores recolectores empezaron a utilizar al progenitor del cannabis. Debido a una drástica bajada de temperaturas en los inicios del último periodo glacial, estas poblaciones se desplazaron a diversas regiones más cálidas llevándose consigo las semillas del protocannabis lo que propició su subespeciáción en los tipos sativa, índica y ruderalis.

El cannabis ha sido utilizado como fuente de fibra textil, aceite de semillas, alimento, así como planta medicinal y psicoactiva. Dependiendo de su uso, la mejora aplicada en el proceso de domesticación ha ido dirigida hacia unas propiedades u otras. Se suele asociar a la subespecie sativa a plantas con fines industriales, y la subespecie índica a plantas con fines medicinales y psicoactivos. Sin embargo, los últimos estudios genéticos indican que ambos tipos están más emparentadas con la subespecie índica que con ninguna otra. Independientemente de este hecho, la domesticación ha diversificado al cannabis en distintos quimiotipos dependiendo de los alcaloides que sintetizan (10). En este sentido, las plantas medicinales y con propiedades psicoactivas producen THC en elevada proporción mientras que en plantas con propiedades industriales el THC está muy desplazado por el CBD. Ambos alcaloides comparten la misma ruta metabólica de síntesis salvo en el último paso que dependiendo de la enzima que catalice la reacción dará uno y otro. Las dos enzimas responsables, la THC sintasa y la CBD sintasa tienen una alta homología de secuencia de aminoácidos, lo que sugiere que en algún momento este gen divergió en distintas variantes.

Recientemente se ha comprobado que tanto plantas medicinales como plantas de uso industrial poseen varias copias de estos genes en su genoma y que la mayor diferencia que existe entre los diferentes quimiotipos es debida a que las plantas productoras de THC tienen una delección de cuatro nucleótidos en la secuencia del gen que codifica a la CBD sintasa, lo que provoca una parada prematura en su traducción (11). Estos datos indican que en el proceso de domesticación, primero se seleccionaron plantas que duplicaron los genes que sintetizan estos alcaloides y posteriormente se seleccionaron las plantas que producían uno u otro en mayor cantidad. En plantas de uso medicinal y psicoactivo este proceso fue acompañado por una selección continua de caracteres como la producción de resina, número de tricomas, tamaño y número de flores mientras que en las de uso industrial la selección fue dirigida hacia tamaño de tallos y porte de la planta, vigor y cantidad y calidad de semillas. El proceso de domesticación dado de forma simultánea en distintas áreas geográficas ha provocado la diversificación del cannabis en distintos ecotipos o “landraces”. Este proceso ha sido bastante rápido como puede comprobarse en ecotipos como el colombiano o el mexicano que no cuentan con más de 500 años ya que el cannabis llegó al “nuevo mundo” tras el descubrimiento de América.

La mejora llevada a cabo hasta este punto se engloba en la primera revolución verde. A finales de los 60, en pleno esplendor flower power de la época hippie, especialmente en el área californiana, una serie de cultivadores influenciados por el conocimiento sobre el vigor híbrido comenzaron a utilizar técnicas de hibridación y selección entre distintos ecotipos dando lugar a muchas de las variedades que perduran a día de hoy como es el caso de la Skunk (12), Northern Ligths (13), Haze (14), etc... En los años 80 los bancos holandeses se hicieron con ellas, manteniéndolas y utilizándolas en algunos casos como material de partida para la obtención de nuevas variedades siguiendo las mismas técnicas de hibridación y selección. Aunque no son exactamente lo que se denomina semillas híbridas, sino más bien líneas mejoradas y estabilizadas provenientes de cruces polihíbridos, la mejora empleada para su obtención puede englobarse en las técnicas de la segunda revolución verde. La prohibición establecida para el cultivo de plantas con altos niveles de THC ha provocado que ningún banco se plantee aplicar metodologías de mejora que requieran una siembra masiva. Este hecho limita en gran medida la capacidad para llevar grandes proyectos de mejora clásica o el desarrollo de variedades mediante otras técnicas como la mutagénesis inducida. A pesar del vigor y la facilidad que tiene el cánnabis para ser propagado vegetativamente, es muy difícil regenerar plantas a partir de callos desdiferenciados, que es un punto clave de la variación somaclonal promovida por el cultivo in vitro. Pese a la existencia de varios artículos científicos que ofrecen los protocolos para desarrollar estas técnicas (15), a día de hoy, el cultivo in vitro en cannabis solo ha sido utilizado con éxito para su micropropagación y para la conservación de genotipos. Respecto al cannabis industrial, se han realizado diversos estudios de mutagénesis inducida por medios físicos y químicos para modificar caracteres como el crecimiento, altura y calidad de fibras (16), calidad del aceite de las semillas (17) o esterilidad del polen (18). Sin embargo, existe un gran hermetismo acerca de las técnicas aplicadas para el desarrollo de las variedades comerciales de cáñamo.

La revolución de las plantas transgénicas no ha pasado por alto al cannabis. No existe mucha literatura al respecto pero se ha comprobado que esta planta puede ser transformada por Agrobacterium tumefaciens que es la bacteria utilizada para introducir transgenes. Se han realizado con éxito transformaciones de suspensiones celulares, callos y raíces (19). Sin embargo, tal y como ocurre con la variación somaclonal, la dificultad para obtener plantas enteras a partir de tejidos no meristemáticos es un cuello de botella que hasta el momento limita la obtención de cannabis transgénico. A pesar de ello, existen otras técnicas que no requieren el paso por cultivo in vitro, como puede ser la biobalística, la inmersión de flores en cultivos bacterianos o la transformación mediantes vectores virales. En la actualidad se ha desarrollado un vector basado en el virus del mosaico del pepino, que es un virus (20) que infecta al cannabis y que puede ser una buena estrategia para abordar la transgenia de esta planta.

En definitiva, creo que salvo las primeras variedades que surgieron en los años 60 y 70 y algunos ensayos de carácter científico, la mejora del cannabis prácticamente se encuentra en la primera revolución verde y la cosa no tiene visos de cambiar hasta que su cultivo se legalice. En la actualidad existe un gran número de bancos que comercializan una infinidad de variedades distintas. Sin embargo, en la mayoría de casos la mejora que se lleva a cabo se simplifica en comprar variedades ya existentes, realizar algún cruce (a veces ni eso), seleccionar y mantener vegetativamente clones élite y vender las semillas. Con el desarrollo y el éxito de las plantas auto-florecientes los bancos se han visto obligados a realizar una mejora continua por selección de los mejores parentales ya que estas plantas no responden al fotoperiodo y por tanto no se pueden mantener vegetativamente. En algunos casos la evolución que han tenido estas variedades en tan poco tiempo es espectacular. Otra línea de mejora que se está abriendo últimamente es la obtención de plantas que produzcan gran cantidad de CBD. En principio esta mejora no es especialmente compleja ya que se basa en sustituir los genes de la CBD sintasa y de laTHC sintasa de cáñamos en cannabis medicinal mediante cruces y retrocruces.

Una grata sorpresa fue para mí leer que el banco de semillas Buddha Seeds, español por cierto, ha desarrollado plantas tetraploides y triploides por medio de tratamientos con colchicina. Aunque estas variedades aún no se comercializan, los resultados que anuncian indican que las plantas tetraploides son fenotípicamente distintas a sus homólogas diploides mientras que las triploides son estériles (21). He querido mencionar esto aparte porque me parece un poco de aire fresco y creo que es muy loable que se innove en este mercado, pero sobre todo porque leyendo uno de los artículos donde explican las características de estas plantas vi unos comentarios críticos que me llamaron la atención y que creo que han sido el motivo por el que me he decidido a escribir este post.

El primer comentario decía así:

Está muy bien todo eso, pero qué riesgos podrían surgir al modificar de esa forma la genética de las plantas? Mi temor es que se destruya lo que la naturaleza ha conseguido equilibradamente

Seguido de otro que decía así:

Estáis esquizos a tomar por culo marihuana transgénica que os den Buddha Seeds

Siguiendo un poco la pista de estos artículos en revistas internacionales, la mayoría de comentarios son del mismo tipo y en algunos casos son mucho más virulentos (22).

Aunque esto es un ejemplo anecdótico, refleja muy bien lo que quiero comentar a continuación que es la mentalidad intransigente de mucha gente que tienen como dogma una idealización de lo natural y de lo bueno para la naturaleza, mezclada con una visión romántica de la agricultura en la que lo antiguo es mejor simplemente por ser antiguo, y muy pocos argumentos.

Cuando este tema se traslada a las plantas transgénicas la cosa deja de ser anecdótica y se pone seria. Se dicen muchas barbaridades, se manipulan y mezclan argumentos e incluso se han realizado artículos científicos falsos para demonizar a la tecnología transgénica (23).

El cannabis no se ha librado de ser víctima de ataques tampoco. Se ha acusado a las plantas con alta concentración de THC de ser plantas transgénicas (24) cuando son plantas desarrolladas por medio de cruces y selección (25).

Cabe decir que los transgénicos no son ni buenos ni malos. Son una tecnología disponible que no solo se aplica en plantas y que puede solucionar algunos problemas y retos a los que nos enfrentamos. Muchos productos actuales provienen de organismos transgénicos como levaduras o bacterias. La insulina es un buen ejemplo y no hay ninguna polémica acerca de su uso. En plantas y cultivos existe un debate mucho más encarnizado, posiblemente por la empresa Monsanto y sus políticas empresariales. Sin embargo, el rechazo a esta tecnología está provocando que no se aprueben proyectos de investigación y se destinen pocos fondos públicos para el desarrollo de cultivos transgénicos. Esto es una contradicción a mi modo de entender ya que de esta forma dejamos esta tecnología en manos privadas y luego nos quejaremos.

Yo sinceramente no entiendo tanto rechazo. Es verdad que ninguna tecnología tiene un riesgo cero, pero no veo tanta reticencia por ejemplo con el uso del teléfono móvil y la radiación electromagnética que emite, de la cual no sabemos cómo nos afectará a largo plazo. Los transgénicos a día de hoy son los cultivos que más pruebas requieren para poder salir al mercado. Una reciente revisión ha recopilado más de 1.500 ensayos científicos en los que no se ha encontrado ningún efecto nocivo a nivel alimentario ni a nivel medioambiental (26). En comparación, según la EFSA, los alimentos que más problemas han causado son los llamados biológicos. Un ejemplo de ello fue la crisis del pepino español que se dio por brotes de soja contaminados con aguas fecales en una granja “biológica” de Alemania.

Existe una visión de que las técnicas de cultivo clásicas son mejores, más románticas y nos unen más con el entorno. Es posible que para tener un pequeño huerto, o plantar algunas plantitas esto tenga sentido y sea sostenible. Si hablamos del abastecimiento alimentario de la población esto no se tiene en pie. La agricultura es agresiva con el medio por definición. De hecho, cuando realizamos un cultivo estamos apropiándonos de recursos naturales para nuestro propio beneficio. El medio natural tiende a restaurar el equilibrio y un cultivo es una lucha para mantener este desequilibrio. Por ejemplo, si plantamos algún vegetal rico en azucares, tenemos que darle buenas condiciones con nutrientes y agua al suelo para que se produzcan los azúcares, combatir a las malas hierbas que intentarán apropiarse de dichos nutrientes y combatir a los bichos que intentarán comerse los alimentos ricos en azúcares. Esta batalla debe realizarse de la forma más productiva y menos dañina posible para el medio. La ecuación entre los productos que se aplican, los residuos que se generan, la superficie que se emplea y la producción que se consigue fluctúa dependiendo del tipo de cultivo que se realice. La tecnología aplicada debe servirnos para optimizar esta ecuación. En este sentido la transgenia puede ser de gran ayuda para obtener plantas más productivas, que requieran menos agua, resistentes a plagas, con más nutrientes, con menores tiempos de cosecha, etc...

En definitiva y a modo de recapitular, la modificación genética de los cultivos ha sido una constante desde los inicios de la agricultura. La mejora continua a lo largo de muchos años ha provocado que las plantas que consumimos actualmente sean muy diferentes a las especies silvestres originarias. De hecho, se puede pensar que un tomate es algo natural pero realmente para pasar de la diminuta baya venenosa que es su antecesor salvaje a la verdura que conocemos actualmente se han aplicado más tecnologías que un iPhone6. Las plantas transgénicas simplemente son una continuación del proceso de domesticación y no tiene nada que ver con jugar a ser dioses ni destruyen todo aquello que la naturaleza ha creado. Creo que su rechazo está bastante injustificado y no hay que tener tanta reticencia hacia ellos ni hacia la las nuevas tecnologías. En el pasado, cuando nos dedicábamos a comer bayas silvestres, no creo que se viviera mejor. El cannabis no es una excepción. Esta planta ha sido domesticada y cultivada desde los inicios del hombre. Su mejora ha estado muy limitada por su prohibición. Esperemos que en breve cambie la política y podamos ver que nos depara esta planta.

Bueno, me he quedado agusto eh!!??? En el próximo post prometo volver a hacer de divulgador comentando artículos científicos, pero me parecía conveniente compartir este tema y la visión que tengo al respecto. Ya para terminar, simplemente animaros una vez más a debatir, comentar, criticar, corregir o lo que os venga en gana para animar un poco esta sección.

Un saludo.

Dr. Serra