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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

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