Mejoramiento vegetal

Desde que surgió la agricultura, hace más de 12,000 años, el ser humano identificó características deseables en las plantas que cultivaba y, a través de la observación, las cruzas y la selección logró obtener variedades vegetales más productivas, nutritivas y uniformes, así como tipos resistentes a enfermedades y plagas. Es decir, desde hace miles de años, por mecanismos relativamente naturales, pero con criterios artificiales, se han movilizado y seleccionado genes, y han surgido una variedad de cultivos para diferentes usos: granos, frutos y tubérculos comestibles; forraje para el ganado, textil, maderable y una gran cantidad de sustancias con usos medicinales, industriales y también artísticos. Todos ellos han sido generados a partir de cruzas entre ancestros o parientes silvestres, así como entre razas o variedades recientes. Asimismo el papel de las mutaciones —fuente natural o artificial de variación de la información genética—, es un proceso que aún se aprovecha en distintas comunidades, escuelas e institutos agrícolas. No obstante es un proceso largo, elusivo y costoso y no hay garantía de que alguna característica para los cultivos se pueda encontrar dentro de las poblaciones de cada especie.

Domesticación, diversidad genética y homogeneidad

Las especies en la naturaleza forman poblaciones donde a pesar de diferencias en aspecto o incluso en la similitud de sus genes, pueden cruzarse y tener descendencia fértil. Desde hace mucho tiempo, diversas civilizaciones humanas han seleccionado plantas para usarse como comida, forraje, abrigo, materiales de construcción, a partir de plantas silvestres. Esto fue posible por la domesticación que fue modificando algunos de sus atributos para poder cultivarlas más fácilmente y aprovecharlas mejor. Esto significó algunos cambios genéticos en las poblaciones, que han ocasionado que nos hayamos quedado sólo con una muestra que tiene menos variantes o versiones de algunos genes.

Más adelante, se han seguido buscando características más especiales que sean invariables generación tras generación. Esto indica que nos hemos ido quedando con grupos de ciertas especies que tienen genomas muy parecidos. Varios métodos analíticos de la biología a nivel molecular permiten demostrar que tanto los genes como las proteínas de variedades comerciales “homogéneas” son casi idénticos y que, en cambio que son diferentes a los de parientes silvestres del mismo tipo, o a los llamados ancestros, que a veces están extintos y sólo conocemos por restos fósiles o descripciones botánicas antiguas.

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Modificación genética

A partir de la descripción de la estructura del ADN como un polímero de 4 tipos de unidades variables formando una doble hélice, se hicieron muchos descubrimientos. Desde un poco antes, se sabía que cuando se modifica —se transforma una célula con un gen externo que porta una nueva instrucción-, adquiere una capacidad adicional. Aplicando este conocimiento, hoy es posible cultivar bacterias que producen insulina humana (necesaria para personas con diabetes), ya que estos microorganismos GM se les ha añadido el gen con el diseño de esa proteína que fue aislado (clonado) del genoma células humanas.

Mejoramiento genético convencional y biotecnológico

Desde hace mucho tiempo se sabe como dotar a especies agrícolas de interés productivo (cultivos para alimento humano, animal, fibras, medicinales), de capacidades que les permitieran producir más, reducir los daños por plagas y enfermedades, o por factores ambientales adversos. Los cruzamientos entre variedades, entre especies (y a veces fusiones genómicas como el Triticale, un híbrido completo entre trigo y centeno), generan nuevas combinaciones de genes (o de sustancias reguladoras en algunos injertos), de donde se explica la diversidad de formas, tamaños, colores y organización de algunos ejemplos conocidos (calabazas, papas, rosas, etc.).

En el camino hacia una agricultura más productiva y a veces sustentable, los fitomejoradores son capaces así de ‘rescatar’ genes importantes de variedades silvestres o contrastantes para integrarlos a variedades domesticadas a través de cruzas y selecciones continuas. Pero esto puede llevar mucho tiempo y no lograrse el obtener fácilmente una característica como resistencia a una enfermedad, mayor rendimiento con poco agua, o producir más de un nutrimento, si no hay fuentes de variación en plantas sexualmente compatibles (que se puedan cruzar y producir semillas fértiles), o bien, que los genes contribuyentes para esa característica sean numerosos y están muy dispersos.

Ante la necesidad de agilizar la obtención de variedades vegetales adaptadas a nuevas condiciones agrícolas, se fueron ampliando las aplicaciones de la biotecnología agrícola, como los cultivos GM, ya que es una estrategia relativamente más rápida y precisa para el mejoramiento de cultivos. Esta tecnología permite salvar las barreras de la especies, ya que muchas características valiosas desde el punto de vista agronómico, económico, alimentario y ambiental, están presentes en otros organismos que no pueden cruzarse. Un cultivo GM resulta entonces de transferir una característica específica —presente en otros organismos vegetales, microbianos o animales— a dichos cultivos introduciendo en su genoma, uno o varios genes previamente aislados.

Esto permite generar, probar y aprovechar cultivos que tenían limitaciones por su susceptibilidad a insectos-plaga y enfermedades virales; a la competencia por malezas o improductividad por suelos empobrecidos. Actualmente es posible modificar características del desarrollo (flores y frutos de vida extendida en anaquel), del metabolismo (composición más sana de ácidos grasos, mayor cantidad de provitamina A y de hierro bioasimilable) y de su desempeño ambiental (tolerancia a sequía, calor y frío).