Álamos transgénicos con mayor asimilación de CO2

La empresa biotecnológica Living Carbon, mediante ingeniería genética, ha desarrollado álamos que absorben más CO2 y acumulan más biomasa en menos tiempo. Es decir, llegan a su tamaño para uso industrial (madera, pulpa, etc.) en menor tiempo.

La estrategia empleada fue crear un “by-pass” molecular para evitar la fotorrespiración, un proceso natural en las plantas que disipa energía y CO2. Desde un punto de vista agrónomico (productivo) la fotorrespiración reduce los rendimientos. En vez que la planta fije CO₂, lo libera produciendo menos biomasa.

Para lograrlo insertaron tres genes: uno que bloquea la producción de una proteína que transporta glicolato (la que sale de los cloroplastos para dar paso a la fotorrespiración en mitocondrias), y dos que convierten el glicolato en malato para reciclar los productos de desecho. 

Vías metabólicas alternas para evitar el proceso de fotorrespiración. La clave está en bloquear la expresión del transportador de glicolato de los cloroplastos a los peroxisomas (PLGG1). Fuente: Science.

En pruebas de invernadero, los álamos transgénicos produjeron 53 % más biomasa. Ahora sembraron 5000 plantones en un predio privado en Georgia (EEUU) y evaluar cómo se comporta en condiciones reales. Dado que no produce sustancias bioprotectoras (como genes de resistencia a plagas o tolerancia a herbicidas) ni es para alimentación no necesita pasar por el proceso regulatorio norteamericano a cargo de USDA, EPA y FDA

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Bacterias “cyborg”

Investigadores de la Universidad de California - Davis crearon bacterias “cyborg”, una mezcla de células naturales con materiales sintéticos. Básicamente, rellenaron el interior de una Escherichia coli con un hidrogel sintético a base de polietilenglicol. 

El hidrogel evitó que las bacterias crezcan y proliferen, sin afectar el resto de sus funciones celulares como la expresión de proteínas y la fluidez de sus membranas. Además, tenían mayor resistencia a diversos factores como la presencia agua oxigenada (peróxido de hidrógeno), cambios de pH (hasta 9) y el efecto de ciertos antibióticos.

Lo más interesante son las posibles aplicaciones de las células “cyborg”. Se pueden desarrollar biosensores, modular el microbioma humano y hasta tratar ciertas enfermedades como el cáncer. En dicho estudio, los investigadores lograron que las E. coli “cyborg” invadan células cancerígenas in vitro. De esta manera, podrían ser usadas para llevar agentes terapéuticos de manera precisa a las células que se quieren eliminar.

Imagen referencial creada con DALL-E.

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Algodón rosa

La mayoría de las personas dan por hecho que el algodón es blanco. Lo vemos así en hisopos, rollos y torundas. Sin embargo, existen de diversos colores, especialmente, en Perú. Marrón, crema, pardo, verde, son algunos de ellos. Como esos algodones no se pueden teñir, la industria textil optó por las variedades de fibra blanca.

Muestras de algodón de color. Fuente: Ing. Patricia Ocampo.

En la actualidad hay una mayor concienciación por los impactos ambientales que generan los productos que consumimos. La ropa es una de ellas. Los tintes empleados generan contaminación de los cuerpos de agua. En ese contexto, los algodones pigmentados adquieren mayor relevancia, aunque la variedad de colores existentes es muy limitada.

La naturaleza tiene infinidad de colores. Un claro ejemplo son las flores: amarillas, azules, rosadas, violetas, rojas y más. Cada pigmento es producido por diversas enzimas que catalizan reacciones químicas para que una molécula se convierta en otra. Por ejemplo, la tirosina es un aminoácido esencial producido por diversas plantas. Algunas poseen enzimas que transforman ese aminoácido en betacianinas, un pigmento que da coloración rosa.

El algodón carece de los genes que codifican las enzimas necesarias para producir betacianinas. Nunca veremos fibras de algodón rosa de forma natural. Pero podemos echar mano de la biotecnología para introducir los genes requeridos para hacerlo. Eso fue lo que hicieron investigadores australianos del CSIRO, liderados por la Dra. Filomena Pettolino. Los resultados fueron publicados en Plant Biotechnology Journal.

Se insertaron tres genes en el algodón: dos procedentes de Mirabilis jalapa, conocida como “buenas tardes” o “maravilla del Perú”; y uno de Beta vulgaris, más conocida como betarraga, una hortaliza que se caracteriza por su color rojo intenso. Los tres genes codifican el citocromo p450 (con dos enzimas, la tirosina hidroxilasa y la DOPA oxidasa), una DOPA dioxigenasa y una DOPA glucosiltransferasa. En la siguiente imagen se ve en detalle que hace cada una de ellas.

Nuevas enzimas codificadas por el algodón transgénico. Fuente: Li et al. (2022)

Los genes funcionaron correctamente. La fibras se teñían de rosa a medida que se formaban. Pero, como la biología no es tan simple, cuando completaban su desarrollo, estas perdían su color. Para evitarlo, los investigadores congelaban la motas de algodón unos días antes que maduren. Obviamente, no es una solución viable, por lo que investigarán la forma de fijar el pigmento en las fibras de manera permanente.

Desarrollo de las fibras de algodón (DPA: Días después de la antesis). Fuente: Li et al. (2022).

No tendremos algodón rosado en el mercado en el corto plazo, pero el experimento mostró que es posible reconstruir las vías metabólicas para sintetizar distintos pigmentos en sus fibras. Además, una vez se obtenga una línea transgénica con color estable, deberá pasar el proceso regulatorio al que son sometidos todos los transgénicos y, luego, introducir esa característica en las variedades comerciales a través del mejoramiento convencional (cruces y selección).

Referencia:

Li, X., Mitchell, M., Rolland, V., Allen, S., MacMillan, C., & Pettolino, F. (2022). “Pink cotton candy” – A new dye‐free cotton. Plant Biotechnology Journal. DOI: 10.1111/pbi.13990

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Plagas transgénicas para erradicarlas

Cinco millones de toneladas de maíz amarillo duro (MAD). Esa es la cantidad requerida por el Perú cada año. Unos 167 kilos por persona que los consumimos indirectamente a través del pollo, los huevos, los alimentos procesados, etc. Sin dudas, el MAD es uno de los pilares de nuestra alimentación… y también del mundo.

"Armyworm infestation breaches the Pacific" by Pacific Community is licensed under CC BY-NC-ND 2.0.

En el campo, el maíz tiene muchos enemigos: virus, bacterias, hongos e insectos. Uno en particular puede diezmar una plantación si no se controla de forma efectiva. La Spodoptera frugiperda. Una polilla que en su fase de larva devora la planta desde las hojas hasta los brotes más tiernos (cogollo). Por eso se le conoce como gusano cogollero.

Existen diversas estrategias para controlar esta plaga. Controladores biológicos (depredadores y parasitoides), trampas pegajosas, insecticidas (algunos muy tóxicos como el metomilo) y plantas transgénicas (que producen una toxina específica). Todas ellas tienen un efecto temporal. Si dejan de utilizarse, la plaga reaparece (a veces muy rápido).

Lo ideal sería eliminar al gusano cogollero de forma permanente. Erradicarlo. También existen estrategias para ello. Por ejemplo, liberar miles de individuos machos y estériles, tal como se hace con la mosca de la fruta. El problema es que los métodos de esterilización (como la radiación ionizante) afectan la viabilidad o competencia del mismo insecto.

La empresa británica Oxitec desarrolló una tecnología para controlar de forma efectiva la población de insectos. Una construcción genética que, al introducirse en la plaga, la aniquila ni bien sale del huevo. Se llama “activador transcripcional controlado por tetraciclina” o simplemente tTAV. Este gen, al encenderse, produce grandes cantidades de sí mismo. Es decir, se acumula el tTAV en las células del insecto que terminan por matarlo, a menos que se alimente con tetraciclina (su antídoto).

Larvas de S. frugiperda genéticamente modificada (rojas). Fuente: Reavey et al. (2022)

Lo que hizo Oxitec fue introducir el gen tTAV dentro en el ADN del gusano cogollero, pero en una región que determina el sexo del insecto. Lo diseñaron de tal forma que tTAV solo se activa en las hembras. De esta manera, las únicas larvas que sobrevivirán en cada generación serán machos portadores del “gen letal”. Se convertirán en polillas adultas y se aparearán, aunque cada vez emergerán menos hembras. Entre la cuarta y séptima generación ya no habrán suficientes. No más apareamientos ni descendencia. La plaga será erradicada.

Bueno… esa es la idea. A nivel de laboratorio, funciona. Pero en el mundo real hay parámetros ambientales difíciles de controlar. En 2019, la Comisión Técnica Nacional de Biosegurida de Brasil dio luz verde a los ensayos piloto en campo abierto. De acuerdo con el último reporte de la empresa británica, los resultados son alentadores y la S. frugiperda genéticamente modificada estaría próximo a comercializarse.

Es cierto que existe mucho rechazo a los cultivos transgénicos, especialmente en el Perú donde tenemos una moratoria hasta 2035. Entre los argumentos más usados es el impacto sobre la biodiversidad o la “contaminación” de nuestras variedades nativas. Incluso el temor a consumir productos con modificaciones genéticas a pesar que la evidencia científica apunta a que son tan seguros como sus contrapartes convencionales.

¿Cuál sería la opinión de estas personas respecto al uso de transgénicos en plagas, para controlar sus poblaciones evitando el uso de insecticidas que sí tienen un impacto directo y comprobado sobre el ambiente, la biodiversidad y la salud humana? Es momento de discutir estos temas sobre la base de la evidencia, considerando también aspectos sociales, económicos y culturales. Las herramientas que nos brinda la biotecnología son indispensables para un verdadero desarrollo sostenible.

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Ensamblaje del virus del chikungunya

La tomografía computarizada permite explorar el interior de nuestro cuerpo con gran detalle y así identificar daños, anomalías o tumores que pueden afectar nuestra salud. La técnica consiste en tomar una serie de radiografías por capas y en diferentes ángulos. Lo mismo se puede hacer con un microscopio electrónico. En este caso lo que obtendremos son imágenes detalladas de virus, bacterias, estructuras celulares, etc. Pero el trabajo se debe realizar a temperaturas extremadamente bajas (criogénicas) para reducir al mínimo el movimiento frenético de las moléculas que se da a esa escala.

Esquema de cómo funciona la criotomografía electrónica. Fuente: Wikipedia.

Utilizando esta técnica, un grupo de investigadores estadounidenses revelaron la forma cómo se ensambla el virus del chikungunya, un alfavirus que causa serias complicaciones atritogénicas (en las articulaciones) en los seres humanos.

Las imágenes muestran todo el proceso de ensamblaje viral, desde la replicación de su ARN (en la esférula de replicación) hasta la liberación de los virus por gemación. Se observa con detalle la formación de la nucleocápside, una estructura que contiene todo su material genético, la cual se acopla con la membrana celular que está recubierta por las proteínas "Spike" del virus.

Las flechas rojas muestran al virus del chikungunya emergiendo de la célula humana. En azul se observa la esférula de replicación que es donde se produce el ARN viral el cual es depositado dentro de las cápsides (color lila) para formar la nucleocápside. Chmielewski, et al. (2022).

Proceso de gemación. En rojo la nucleocápside viral. En amarillo las proteínas Spike que cubren la superficie del virus. Chmielewski, et al. (2022).

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Perú ratifica el Protocolo Suplementario de Nagoya - Kuala Lumpur

Esta semana pasó desapercibida la ratificación del Protocolo Suplementario de Nagoya - Kuala Lumpur sobre responsabilidad y compensación respecto a los daños causados por los Organismos Vivos Modificados (también conocidos como transgénicos). Fueron 105 votos a favor, sin abstenciones ni votos en contra. ¿Qué implicancias tiene?

Recordemos que los OVM o transgénicos son organismos (animales, plantas, microbios, etc.) al que le han introducido genes que codifican características específicas procedentes de otros organismos que no necesariamente son de la misma especie o reino. Por ejemplo, maíces que resisten el ataque de plagas gracias a un gen bacteriano (Bacillus thuringiensis) o arroz que produce vitamina A gracias a un gen de maíz. Esto se logra a través de la ingeniería genética. ¡No intervienen jeringas!

Por principio precautorio, los transgénicos no se usan libremente. Requieren de una autorización basada en un análisis de riesgos: un procedimiento científico que consiste en identificar los potenciales daños y establecer medidas para evitarlos (bioseguridad). Precisamente, el Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología es un tratado internacional que vela por el uso seguro de los OVM, garantizando la protección y uso sostenible de la biodiversidad, teniendo en cuenta además la salud humana. A la fecha, 173 países lo han ratificado, incluyendo Perú.

Gracias este Protocolo y los marcos normativos de bioseguridad que derivan, muchos países aprovechan los beneficios de la biotecnología, no solo los desarrollados o los que cuentan con una agricultura industrial consolidada (Estados Unidos, Argentina, Brasil, entre otros), sino también países en desarrollo, biodiversos y con agricultura familiar (Indosenia, Filipinas, Nigeria, Bangladesh, entre otros).

El Protocolo Suplementario de Nagoya - Kuala Lumpur da un nivel adicional de protección en caso que se produzcan daños (o estos sean inminentes) porque garantiza tomar medidas de mitigación y restauración, y transferir los costos a los responsables. Ahora toca trabajar en su implementación. Para eso requerimos una actualización de nuestra normativa de bioseguridad que data de 1999 y que debe ajustarse al ordenamiento legal e institucional vigente.

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Peces transgénicos en Perú

Fueron diseñados en la década de 1990, por investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, para detectar contaminantes y toxinas en el agua. Pero hoy adornan las peceras de muchos hogares en el mundo gracias a sus colores llamativos que brillan bajo la "luz negra" o ultravioleta. Hablamos de los peces fluorescentes genéticamente modificados.

Estos peces poseen genes derivados de una anémona marina (Entacmaea quadricolor) y una medusa (Aequorea victoria) que les otorgan una diversidad de colores resplandecientes. Dos empresas licenciaron la patente: Yorktown Technologies de Estados Unidos (bajo la marca GloFish®, hoy subsidiaria de Spectrum Brands Inc.) y TaiKong Corp. de Taiwán. Su comercialización solo está permitida dentro de EE. UU. (no en todos los estados) y en países asiáticos. Pero el comercio de peces ornamentales es tan grande y globalizado (y muchas veces informal) que llegó a todos los rincones del planeta, incluso fuera de los acuarios y peceras.

Investigadores brasileños analizaron los cuerpos de agua adyacentes a las piscifactorías de Muriaé, el mayor centro de producción de peces ornamentales de Brasil. Cada dos meses colectaron muestras de cinco arroyos de bajo movimiento. Identificaron a los peces cebra fluorescentes, tomaron datos morfológicos y analizaron su dieta. Los resultados publicados en Studies on Neotropical Fauna and Environment revelan que los peces cebra transgénicos sobreviven y se reproducen, especialmente en temporadas de lluvia.

Cuando analizaron su dieta hallaron larvas de dípteros y hemípteros autóctonos, y en menor medida, algas filamentosas y ninfas de libélulas. Esto muestra una dieta generalista que podría generar un impacto en las poblaciones de invertebrados nativos. Además la baja presencia de depredadores autóctonos en los arroyos evaluados favorecen la supervivencia de los peces transgénicos, que al ser especies exóticas, podrían convertirse en invasoras. Para reducir el riesgo de escape, las piscifactorías deben instalar redes de nylon en los tubos y canales de descarga, así como estanques de retención de efluentes con depredadores nativos que se alimenten de estos peces exóticos.

En 2006 se reportó por primera vez el ingreso al Perú de estos peces transgénicos. Hoy las encontramos en sus diferentes variedades (cebras, labeos, tetras, monjitas, escalares y betas) y colores (verde, rojo, coral, naranja, amarillo y azul), en muchas tiendas de mascotas, a precios de van desde S/ 1 hasta los S/ 50 por individuo.

Pero, ¿no hay una moratoria? Si bien desde 2011 tenemos una ley que prohibe el ingreso y producción de transgénicos en el país, esta solo se aplica a los que van a ser liberados al ambiente con fines de cultivo o crianza. Técnicamente estos peces fluorescentes tienen un fin ornamental y viven dentro peceras y acuarios. No obstante, existe el riesgo de que alguna persona los libere en un río o lago. Por ello, se controla todas las importaciones de peces ornamentales para evitar que ingresen más individuos transgénicos. 

Sin embargo, este mercado es sumamente informal. Hay contrabando desde Ecuador y Colombia, centros de reproducción clandestina (dentro de viviendas, con estanques en patios y jardines) y venta libre por internet (Facebook Marketplace, MercadoLibre, OLX, etc) con capacidad de distribuirlos a todo el país por servicios de mensajería. Esto incrementa el riesgo de que estos peces transgénicos lleguen a cuerpos de agua donde puedan subsistir, como los de nuestra Amazonía.

Para atender esta problemática, se elaboró una línea base de nuestras especies de peces ornamentales. Se estudió su diversidad y distribución. Se identificaron especies nativas emparentadas con las que tienen variedades transgénicas. Se analizó la dinámica comercial y la cadena de valor de los peces ornamentales en el Perú. Esta información es clave para evaluar los riesgos y establecer medidas de gestión adecuadas. Pero también se requiere una normativa de bioseguridad integral, basado en evidencia, con un enfoque territorial y donde las decisiones se tomen caso por caso.

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