Efectos de los organismos transgénicos en los ecosistemas
Por: Andia
Chaves-Fonnegra
En anteriores artículos de nuestro blog
hemos venido discutiendo el por qué
surge la necesidad de desarrollar los organismos modificados genéticamente (OMGs),
su importancia, la controversia que su aplicación ha generado, y cómo han revolucionado
principalmente la industria agrícola y la investigación. El objetivo principal de producir OMGs tanto
para la producción de materias primas (papel, algodón, o aceites vegetales)
como de alimentos (maíz, canola, soya, papa, tomate, peces, entre otros), es el
de generar organismos más resistentes a plagas o condiciones ambientales, que
puedan alcanzar una alta producción en corto tiempo (Lapierre et
al., 1999; Chrispeels & Sadava, 2003; Ronald, 2011). En este proceso, a través de la inserción
de genes específicos, se pueden cambiar las características físicas,
metabólicas, y reproductivas de plantas
y animales (Gutrich et
al., 1998; Muir, 2004). Por ejemplo, al modificar plantas para que adquieran
tolerancia a herbicidas, éstas pueden por medio del flujo genético (paso de
genes de una población a otra) pasar el gen modificado hacia parientes
silvestres, que a su vez adquieren resistencia a herbicidas y luego compiten más
agresivamente por recursos con el OMG (Presley
& Siedow, 1999). Por lo cual, al hacer modificaciones genéticas, es
factible cambiar la historia de vida de estos organismos, y si son liberados al
medio, su papel en el ecosistema, y el efecto en otros organismos.
Evaluación de los OMGs en los ecosistemas
¿Qué tanto se ha considerado el efecto de
los OMGs en los ecosistemas? Una primera publicación por Berg et al., (1974) llamó la atención sobre los posibles
efectos que los OMGs podrían tener en el ambiente. En esta publicación,
bastante controversial, la Academia Nacional de Ciencias en Estados Unidos solicitó
prohibir el uso de plásmidos (moléculas de ADN circular que no forman parte de
los cromosomas y que se usan como vehículos para incluir genes de otros
organismos), específicamente de la bacteria Escherichia
coli para insertar otro tipo de ADN que pudiera alterar la función de los
genes. El temor principal era que se desconocía si este tipo de moléculas recombinantes
(con genes de dos organismos diferentes) podían tener un efecto en otros
organismos. Por tanto, se solicitó detener este tipo de experimentos hasta que
no se probara que podrían ser controlados en el laboratorio y que no generaban
un riesgo para la salud humana u otros organismos. Se hace entonces un llamado
a nivel mundial para discutir entre científicos la manera apropiada para
manejar los riesgos potenciales de estas moléculas de ADN recombinantes. Es
así, como en 1980 la oficina de Ciencia y Tecnología de los Estados Unidos
organizó un grupo de trabajo para considerar los diferentes aspectos
científicos, legales y políticos asociados con estas aplicaciones
biotecnológicas en el ambiente. Posteriormente, diferentes peticiones de
permisos se solicitaron para la liberación de organismos genéticamente
modificados al ambiente, principalmente con fines de investigación y propósitos
comerciales. En la actualidad en Estados Unidos cuatro agencias regulan estas solicitudes:
El Departamento de Agricultura, La Agencia de Protección Ambiental, La
Administración de Alimentos y Medicamentos, y la Administración de Seguridad
Ocupacional y Salud (Colwell et
al., 1998). En Colombia sus equivalentes son: el
Ministerio del Medio Ambiente, el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), y el
Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos (INVIMA).
A partir de las discusiones entre
científicos y las diferentes agencias reguladoras, se consideró que antes de
introducir un organismo transgénico al medio natural, es necesario hacer una
evaluación de riesgo, de la misma manera que se hace cuando se introducen
organismos no nativos a un nuevo ambiente. En esta evaluación se tienen en
cuenta las probabilidades de escape, persistencia, éxito reproductivo y los
efectos ecológicos potenciales que pueden ocurrir si el organismo llega a
escapar y a establecerse en el nuevo ambiente. La evaluación de riesgo, para
ser aceptada, debe basarse en conocimiento científico, ser completada bajo unos
objetivos claramente definidos y ser soportada por investigación a largo plazo (Levin,
1998).
Desde los años
80s diferentes estudios han sido realizados para probar si los OMGs tienen un
efecto en el ambiente. Varios de éstos estudios fueron evaluados por
Wolfenbargen y Phifer (2000) quienes expusieron los riesgos y
beneficios potenciales que los cultivares transgénicos podrían tener en el
ambiente. Los riesgos incluían: 1) que los OMGs se volvieran invasores, 2) tuvieran
un efecto en otras especies nativas, 3) un efecto indirecto en organismos que
dependen de insectos (plagas para las plantas), 4) que permitieran el
desarrollo de nuevos virus, y 5) que generaran otros posibles efectos desconocidos
en el ecosistema. Los beneficios que estos autores consideraron fueron: 1) fitoremediación,
2) conservación del suelo, 3) disminución del impacto ambiental por pesticidas,
y 4) incremento de cosecha en menos
espacio.
Ahora veamos
dos ejemplos de estos riesgos y beneficios y cuáles han sido sus resultados:
Ejemplo 1. Riesgo: Efecto en otras especies nativas
La mayoría
de estudios del efecto de OMGs en otras especies nativas se han enfocado en
evaluar cultivares modificados (maíz y algodón) con el gen Cry de la bacteria Bacillus
thuringiensis (Bt), el cual expresa una proteína tóxica para
algunos insectos como el barrenador del maíz Ostrinia nubilalis Hübner
(Lepidoptera: Crambidae) (Hansen
Jesse & Obrycki, 2000). En estos OMGs, el polen puede expresar la
toxina Bt y ser transportado por el viento fuera de los campos de cultivo,
pudiendo afectar otras especies de insectos (Losey et
al., 1999; Hansen Jesse & Obrycki, 2000). En este contexto, el caso más relevante y
discutido ha sido el efecto que el polen Bt pueden tener en la mariposa monarca
Danaus plexippus, cuyas larvas
se alimentan de las hojas de la planta Asclepias syriaca (llamada comúnmente algondoncillo) donde se
deposita el polen Bt. Experimentos iniciales en los cuales se alimentaron las
larvas de la mariposa con hojas espolvoreadas con polen Bt, mostraron que el
polen de plantas modificadas (Bt) disminuía la sobrevivencia de las larvas de
la mariposa en un 44% (Losey et
al., 1999) y en un 37-70% (Hansen
Jesse & Obrycki, 2000). Sin embargo, estos dos estudios fueron
criticados, debido a que las concentraciones utilizadas no reflejaban las
concentraciones naturales a las que las larvas eran expuestas, y porque ninguno
tenía en cuenta las escalas temporales y espaciales en que las larvas eran
expuestas al polen (Sears et
al., 2001). Un estudio posterior en el que se
identificó la dosis natural y la probabilidad de exposición a esta dosis,
encontró que bajo estos estándares el polen modificado (Bt) no tenían un efecto
sobre las larvas de la mariposa monarca (Sears et
al., 2001). Igualmente otros estudios con algodón Bt
no han mostrado tener en general un efecto sobre la diversidad de artrópodos
encontrados en los campos de cultivo (Dhillon
& Sharma, 2013).
Ejemplo 2: Beneficio: Disminución en el impacto ambiental por pesticidas
Las plantas
de cosecha modificadas para ser resistentes a insectos o a herbicidas pueden disminuir el uso de
químicos dañinos para el ambiente que son usados para controlar plagas (Benbrook,
2012). Por ejemplo, en 1998, 8.2 millones de
libras de pesticida (al 3.5%) menos fueron usadas en maíz, algodón, y granos de
soya que en 1997 en Estados Unidos, correspondiendo a un incremento en el uso
de plantas modificadas genéticamente. Aunque la tendencia fue la de disminuir
el uso de agro-químicos durante estos dos años, una excepción fueron los
cultivares transgénicos de soya tolerante al glifosato, que necesitaron de
mayor cantidad (Wolfenbarger
& Phifer, 2000). Entre el período de
1996 a 2011 a nivel mundial hubo una reducción de 473 millones de kilogramos
(kgs) de ingrediente activo, que equivalen a una disminución de 8,9% en
pesticidas (James, 2012). Sin embargo, aunque ha habido disminución
en pesticidas, al tiempo se ha incrementado el uso de herbicidas. Éste
incremento de herbicida ha sido con el fin de erradicar malezas (plantas silvestres
que crecen rápidamente) que se volvieron resistentes a los herbicidas, e incrementaron
en asociación a cultivos de OMGs resistentes al glifosato (Gilbert,
2013; Service, 2013). ¿Por qué las malezas en los campos de
cultivos de OMGs se volvieron resistentes a los herbicidas? En los cultivares de
OMGs resistentes a herbicidas, se tiende a aplicar un solo agroquímico, principalmente
glifosato, en dosis bajas pero varias veces, lo que no mata completamente las
malezas, y por el contrario permite que se adapten y generen mecanismos de
resistencia y sobrevivencia al herbicida (a esto se le llama presión de
selección por glifosato) (Benbrook,
2012). Se predice entonces, que el uso de
herbicida en USA incrementará de 1.5 kg por hectárea en 2013 a más de 3.5 kg
por hectárea en 2025 como resultado del cultivo de plantas genéticamente
modificadas y el consecuente desarrollo de malezas resistentes a herbicidas en
asociación a estos cultivos (Gilbert,
2013).
Como vemos en estos dos ejemplos, tanto el
riesgo como el beneficio potencial que se consideraron inicialmente, terminaron
no siéndolo o tienen resultados contradictorios. En el primer ejemplo, el
riesgo potencial que el polen de plantas transgénicas pueden tener sobre las
larvas de la mariposa terminó por no ser
ni un riesgo ni un beneficio. Mientras que en el segundo, al producir plantas transgénicas
resistentes herbicida o a insectos, se pudo disminuir la cantidad de agroquímicos.
Sin embargo, debido a que las malezas que ocurren en los campos de cultivo de
OMGs igualmente se volvieron resistentes a los herbicidas, el uso de este
agroquímico ha incrementado.
Otro aspecto importante a tener en cuenta es
que las modificaciones genéticas pueden crear cambios que aumentan la habilidad
de los organismos para convertirse en especies invasoras. Los OMGs no son
considerados invasivos a priori. Sin embargo, cualquier OMGs que potencialmente
se pueda volver una especie invasora pone en riesgo la biodiversidad, ya que puede
poner en peligro de extinción otras especies. Sin embargo, cuando los OMGs se hibridan
con otras especies cercanas, estos pueden también llegar a incrementar la diversidad genética a
través del flujo genético con las especies nativas o silvestres (Wolfenbarger
& Phifer, 2000), ver artículo sobre organismos
transgénicos y flujo genético en nuestro blog (http://biogenic-colombia.blogspot.fr/2013/11/organismos-transgenicos-y-flujo-genetico.html).
Igualmente, hay que tener en cuenta que no solo el cultivo de plantas
transgénicas, sino en general la deforestación
y el uso de tierra exclusivamente para la agricultura (de plantas transgénicas
y no transgénicas) ponen en peligro la biodiversidad y el uso de otros recursos
ambientales (Gasparri
& Grau, 2009).
En conclusión
En la actualidad hay una mayor discusión en
cuanto al efecto ambiental, social y económico que los OMGs pueden tener. El
debate entre investigadores, granjeros, activistas y compañías productoras de
semillas genéticamente modificadas continúa, y la información científica es por
lo general inconclusa o contradictoria (Wolfenbarger
& Phifer, 2000; Gilbert, 2013). Lo que puede deberse a la misma
complejidad de los ecosistemas, que no permiten medir con facilidad todas las
interacciones, especialmente las de mayor orden, y a largo plazo. El otro
aspecto es que no todos los riesgos y beneficios de los OMGs pueden
generalizarse, estos pueden variar espacial y temporalmente, e incluso según la
especie y el tipo de transgénico, y deben analizarse caso por caso y en cada
área específica (Wolfenbarger
& Phifer, 2000).
Considerando el beneficio de los OMGs para
la producción de alimentos, materias primas y aplicaciones para la salud, es
necesario, no solo buscar mejores mecanismos para evitar que los OMGs se puedan
transformar en especies invasoras, sino también, invertir en el estudio e
investigación de los ecosistemas para poder tener mejores herramientas y datos
que permitan hacer mejores evaluaciones de impacto en el ambiente. Así mismo,
es importante generar políticas de investigación que permitan hacer seguimiento
antes y después de la introducción de los OMGs, donde estos estudios sean a
largo plazo y específicos a cada nuevo OMG que se permita liberar al medio
natural.
Bibliografía
Benbrook, C.M., 2012. Impacts of genetically engineered crops
on pesticide use in the U.S. – the first sixteen years. Environmental Sciences
Europe 24: 1-13.
Berg, P., D. Baltimore, H.W. Boyer, S.N. Cohen, R.W. Davis,
D.S. Hogness, D. Nathans, R. Roblin, J.D. Watson, S. Weissman & N.D.
Zinder, 1974. NAS ban on plamid engineering. Nature 250: 175.
Chrispeels, M. & D. Sadava, 2003. Plant, Genes and Crop
Biotechnology. Jones and Bartlett Publishers Inc, London UK.
Colwell, R.R., R.A. Zilinskas & P.J. Balint, 1998.
Genetically engineered marine organisms. Environmental and economic risk and
benefits. Kluwer Academic Publishers, Boston, United States of America.
Dhillon, M. & H. Sharma, 2013. Comparative studies on the
effects of Bt-transgenic and nontransgenic cotton on arthropod diversity,
seedcotton yield and bollworms control. Journal of Environmental Biology 34:
67-73.
Gasparri, N.I. & H.R. Grau, 2009. Deforestation and
fragmentation of Chaco dry forest in NW Argentina. Forest Ecology and
Management 258: 913-921.
Gilbert, N., 2013. Case studies: A hard look at GM crops.
Superweeds? Suicides? Stealthy genes? The true, the false and the still unknown
about transgenic crops. Nature 497: 24-26.
Gutrich, J.J., H.H. Whiteman & R.A. Zilinskas, 1998.
Characteristics of marine ecosystems relevant to uncontained applications of
genetically engineered organisms. In R.A. Zilinskas & P.J. Balint (ed.),
Genetically engineered marine organisms. Kluwer Academy Publishers, Boston,
United States of America: 31-60.
Hansen Jesse, L.C. & J.J. Obrycki, 2000. Field deposition
of Bt transgenic corn pollen: lethal effects on the monarch butterfly. Oecologia 125: 241-248.
James, C., 2012. Situación
mundial de los cultivos biotecnológicos/GM: 2012. 18 International service for the acquisition of agri-biotech
applications, Manila.
Lapierre, C., B. Pollet, M. Petit-Conil, G. Toval, J. Romero,
G. Pilate, J.C. Leple, W. Boerjan, V.V. Ferret, V. De Nadai & L. Jouanin,
1999. Structural alterations of lignins in transgenic poplars with depressed
cinnamyl alcohol dehydrogenase or caffeic acid O-methyltransferase activity
have an opposite impact on the efficiency of industrial kraft pulping. Plant
Physiology 119: 153-164.
Levin, M., 1998. Risk assesment for uncontained applications
of genetically engineered organisms. In R.A. Zilinskas & P.J. Balint (ed.),
Genetically engineered marine organisms. Environmental and economic risks and
benefits. Kluwer Academic Publishers, Boston, United States of America.
Losey, J.E., L.S. Rayor & M.E. Carter, 1999. Transgenic
pollen harms monarch larvae. Nature 399: 214.
Muir, W.M., 2004. The threats and benefits of GM fish.
European molecular biology organization. Reports. 5| 564-659.
Presley, G.J. & J.N. Siedow, 1999. Applications of
Biotechnology to Crops: Benefits and Risks. Council for Agricultural Science
and Technology Issue Paper 12: 1-8.
Ronald, P., 2011. Plant genetics, sustainable agriculture and
global food security. Genetics 188: 11-20
Sears, M.K., R.L. Hellmich, D.E. Stanley-Horn, K.S.
Oberhauser, J.M. Pleasants, H.R. Mattila, B.D. Siegfriedi & G.P. Dively,
2001. Impact of Bt corn pollen on monarch butterfly populations: A risk
assessment. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 98:
11937-11942.
Service, R.E., 2013. What happens when weed killers stop
killing? Science 341: 1329.
Wolfenbarger, L.L. & P.R. Phifer, 2000. The ecological
risks and benefits of genetically engineered plants. Science 290: 2088-2093.