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AVANCES DE CIENCIA

Agricultura "in vitro"

Biorreactores, granjas marinas y mejoras genéticas: estos son algunos de los planes para los cultivos y las ganaderías del futuro

El genetista José Ignacio Cubero hace una defensa cerrada de la aplicación de la tecnología en los campos, en un libro que sale el lunes.

José Ignacio Cubero

El genetista Jose Ignacio Cubero, autor de Historia general de la agricultura (Guadalmazán, 2018)

El genetista Jose Ignacio Cubero, autor de Historia general de la agricultura (Guadalmazán, 2018)

Extracto de "Historia general de la agricultura", de José Ignacio Cubero (Guadalmazán, 2018).

Selección a cargo de Michele Catanzaro

Hoy nos alimentan poco más de una veintena de plantas cultivadas y el espectro varietal de todos los cultivos se ha reducido enormemente. Si se revisan las relaciones de plantas cultivadas en la segunda mitad del XIX y del primer tercio del XX, la reducción que ha tenido lugar es impresionante: de las aproximadamente 3.000 especies cultivadas mencionadas por Sturtevant, hoy a duras penas podríamos mencionar unas 300. El número de variedades de los principales cultivos hortícolas era, a finales del siglo XX, tan sólo un 5-10% del que los catálogos mostraban a principios del siglo.

En los últimos cincuenta años se ha hecho un esfuerzo notable en la recogida de especies y variedades de plantas cultivadas y, en mucho menor grado, de los parientes silvestres de algunas de ellas; están recogidas en bancos de germoplasma, pero el mantenimiento de éstos tropieza no con factores políticos y económicos, sobre todo en épocas de crisis, pues las semillas deben mantenerse en condiciones de baja humedad y temperatura y las colecciones vivas requieren abundante espacio y personal. Al igual que los museos, son instituciones frágiles: un incendio puede acabar con obras maestras, del Arte en un caso y de la Evolución en el otro. Pero hay que hacer el esfuerzo; los bancos de germoplasma están destinados a conservar para el futuro lo que ya no se cultiva, pero cuya riqueza en formas, usos y, sobre todo, en genes, hace que su mantenimiento sea una obligación.

En ese material olvidado podrían encontrarse, en efecto, soluciones para nuevos problemas, algo que ya ha sucedido incluso en el caso de cultivos importantes, pero también se hace necesaria una nueva época de domesticación; las plantas ornamentales ofrecen un magnífico ejemplo, pues el número de ellas introducido desde mediados del siglo XIX supera infinitamente al existente con anterioridad. Lo mismo deberá suceder con cultivos de interés alimenticio o industrial. En fase de incipiente domesticación se encuentran grandes grupos como las algas y las setas u hongos comestibles; los organismos de interés farmacológico, al igual que numerosas bacterias, ya tienen una buena cantidad de especies domesticadas: es «agricultura in vitro», pues la única diferencia con las plantas superiores es que su cultivo se realiza en recipientes y medios nutritivos propios, pero sin diferencias esenciales en cuanto a las técnicas de mejora genética empleadas.

"Hoy nos alimentan poco más de una veintena de plantas cultivadas y el espectro varietal de todos los cultivos se ha reducido enormemente. […] De las aproximadamente 3.000 especies cultivadas mencionadas por Sturtevant, hoy a duras penas podríamos mencionar unas 300."

José Ignacio Cubero

Historia general de la agricultura (Guadalmazán, 2018)

Mejoradores, ingenieros y químicos han de trabajar coordinadamente. La Agricultura del XX nos ofrece ya un buen muestrario de casos, y esa es la vía a seguir. La transformación del tomate, un cultivo de huerta, en planta de gran cultivo apto para recogida mecánica es un buen ejemplo. De forma similar aparecieron judías y guisantes para consumo en verde aptos para la recogida mecánica. El avance ha seguido y sigue en la actualidad con algunos frutales, incluso con el olivo, quizá el último en haber modificado drásticamente su cultivo y su característico paisaje, desde las densidades de 100-120 árboles por hectárea al sistema «superintensivo» (hasta 2.000) en forma de seto y totalmente mecanizado.

Deben señalarse, como nuevos cultivos emergentes, las biofactorías o biorreactores. No son nuevas en Agricultura aunque el nombre lo sea. Son cultivos destinados a producir alguna sustancia de uso industrial, farmacéutico, etc. Los antiguos productores de colorantes como la rubia, el índigo, el pastel, etc., o la barrilla productora de sosa eran auténticas biofactorías, como lo siguen siendo, entre otros, el pelitre por las piretrinas y la adormidera por el opio y derivados. Lo son, por supuesto, todos los microorganismos productores de moléculas de uso industrial o farmacológico. Las biofactorías representarán en el futuro próximo un nuevo conjunto de cultivos con los que el agricultor tradicional no está familiarizado pues estarán sujetos a contrato y control. Dos grupos de biofactorías requieren comentario aparte: los biocombustibles y las vacunas orales.

Los productores de biocombustibles o biocarburantes a partir de biomasa o de semillas con alto contenido en grasas o hidratos de carbono se distribuyen en dos grandes grupos, los de bioetanol y los de biodiésel. Las especies vegetales aptas son, para los primeros, las ricas en hidratos de carbono, tanto en azúcares simples (caña de azúcar, remolacha) como almidones (cereales, p.ej.); para los segundos, toda especie con alto contenido en aceites (girasol, soja, colza, jojoba, etc.) Los de biodiésel tienen mejores perspectivas, pues los aceites vegetales pueden usarse directamente en ciertas clases de motores. En la producción de bioetanol sólo ha sido realmente rentable la extracción a partir de la caña de azúcar en Brasil; en otros países se lo obtiene a partir de granos de cereal que se detraen de la cadena alimentaria con la consiguiente polémica, acentuada, con razón, porque hasta ahora el coste de producción iguala o supera al de la energía conseguida porque, a diferencia de la caña, se requiere sacarificación previa a la fermentación alcohólica; si el proceso sigue en marcha es por motivos políticos. La obtención a partir de otras fuentes (paja, plantas productoras de biomasa, algas y microorganismos) requiere procesos que están muy lejos de haberse resuelto.

Las vacunas orales, pensadas para solucionar las dificultades en el suministro, la conservación y, según los condicionantes culturales, la aplicación de vacunas en países subdesarrollados, están incorporadas a cultivos alimenticios populares por métodos biotecnológicos. Desde que en 1995 se obtuvo tabaco con la vacuna contra la hepatitis B, la agricultura farmacológica ha progresado en consecuciones, habiéndose añadido, como cultivos receptores, banana, patata, maíz, tomate y otros, que incorporan genes para anticuerpos de enfermedades como cólera, diarrea infantil y algunas virosis. La idea original era vacunar por medio de los propios alimentos obtenidos en los cultivos locales, pues nada hace distinguir el cultivo transformado del tradicional; pero el problema de cómo dosificar la vacuna a base de guisos de patata o banana ha hecho modificar el proyecto: de los productos que incorporen tales caracteres se extraerán industrialmente las materias activas que se comercializarán por la vía farmacéutica usual. En todo caso, es evidente que tampoco serán plantas de cultivo libre.

Animales

Los ganados que llegaron al siglo XX y en él se desarrollan son los tradicionales. Según datos de la FAO, desde 1950 el crecimiento ha sido, en general, más lento en los países desarrollados que en los emergentes, en los que vacuno, oveja y cabra se doblaron y el cerdo se cuadruplicó.

Pocos intentos se han hecho para domesticar nuevas especies, aunque los hay con rumiantes y algunos roedores africanos y americanos, por ahora en granjas acotadas que recuerdan, aunque el manejo sea moderno, a la situación de hace diez milenios con los primeros manejos de los ancestros de ovejas y cabras. En cercados con aptitud cinegética hay ciervos, muflones, jabalíes y otras piezas de caza cuya carne es apreciada por consumidores adeptos. El conejo ya estaba sobradamente domesticado, pero sus razas se han refinado a lo largo del XX, incluso con la comercialización de híbridos; el lirón lo criaban los romanos, pero ha desaparecido como animal de granja y es dudoso que vuelva a ser criado para consumo general aunque sigue criándose y consumiéndose en algunas regiones balcánicas; el visón se cría con éxito para peletería. El consumo de los insectos y escorpiones tan apreciados en el Oriente se basa, por el momento, o en la recogida o en cría masiva, como hace milenios los primeros ganados.

El gran fondo de especies animales aptas para la domesticación y convertirse en «ganado» está en el mar. Junto con la deseable domesticación de algas, tendríamos una verdadera Acuicultura paralela a la Agricultura. La pesca abusiva utilizando las más modernas técnicas de localización y captura pone en riesgo la sostenibilidad de los recursos marinos (en general, acuáticos) y, como se ha dicho más arriba, la única forma de salvarlos es domesticarlos. Hay que hacer con el acuático lo que se hizo con el ganado terrestre. Un buen número de especies se encuentra en esas primeras fases de domesticación, esto es, la cría en lugares acotados, primero indiscriminada, luego selectiva y, en una tercera fase, la selección consciente con base genética de formas, ciclos y calidades.

"Desde que en 1995 se obtuvo tabaco con la vacuna contra la hepatitis B, la agricultura farmacológica ha progresado en consecuciones, habiéndose añadido, como cultivos receptores, banana, patata, maíz, tomate y otros, que incorporan genes para anticuerpos de enfermedades como cólera, diarrea infantil y algunas virosis."

José Ignacio Cubero

Historia general de la agricultura (Guadalmazán, 2018)

Mucho se ha ido consiguiendo. Las granjas de especies acuáticas representaban hace cincuenta años un exiguo 3% de todas las capturas; hoy ese porcentaje es casi el 50%, pero la mayor parte del mismo se consigue en zonas costeras de Asia, donde la tradición arranca al menos en la China de la dinastía Tang a comienzos de nuestra Era, no sólo en el mar sino en tierra firme. La utilización de lagunas naturales y remansos fluviales en todas las regiones del mundo es muy antigua, pero es en la China de los Tang donde la costumbre evolucionó hacia una técnica integrada de cultivos hortícolas con pesca y cría de aves y cerdos; los residuos y desechos de unos componentes servían de abono o alimento de otros, y el sistema se adaptó con éxito a los campos inundados para el cultivo del arroz.

No es extraño, por tanto, que sea en la cultura oriental donde se haya desarrollado la acuicultura, por primitiva que aún sea, a una escala muy superior al resto del mundo, quizá en una proporción mayor del 10 a 1 del total obtenido en las granjas acuáticas. Ciertamente, tales explotaciones recuerdan a los primeros cercados elementales de pequeños rumiantes, como se acaba de indicar, pero hoy se avanza a mayor rapidez pues, aunque en los países desarrollados el total producido es muy inferior al asiático, la técnica de producción es muy superior, habiéndose iniciado la labor de mejora en algunas especies desde hace años, como por ejemplo en el caso de la trucha, el salmón, el mejillón y la ostra. Habrá que resolver multitud de problemas relativos a la contaminación, enfermedades, parásitos, etc., pero todos los ganados tradicionales también los presentan. Es cuestión de irlos resolviendo.

El avance en medicina veterinaria ha sido paralelo al de la humana, y no menos paralelamente se ha registrado el abuso de ciertos medicamentos como antibióticos y hormonas de crecimiento, con legislaciones más o menos permisivas en distintos países. El éxito de la penicilina en Medicina lanzó su uso en animales con el mismo resultado pero con el inconveniente de que muchos agricultores la aplicaban sin consejo del veterinario; en unos tiempos en los que, en los EEUU, había gallineros de más de veinte mil aves y zahúrdas de cuatro mil cerdos, con el peligro de epidemias, el uso de antibióticos fue espectacular; no menos lo fue al eliminar enfermedades crónicas de vacuno. El efecto negativo, junto con el de los esteroides, fue su uso no terapéutico, sino como aditivo en el pienso para estimular el crecimiento, algo que asimismo había resultado espectacular en carne y leche. El abuso, sobre todo en gallinas, con consecuencias en el consumidor, hizo aprobar protocolos de uso más estrictos en los EEUU y su prohibición en la Unión Europea, pero en muchas regiones del mundo se siguen usando sin control efectivo.

En los casos de gran valor del animal, el trasplante de embriones es la norma, como lo es la inseminación artificial, asimismo en ganado selecto, algo que sustituye la monta dirigida. Son técnicas valiosas pero que, en contrapartida, han estrechado la base genética del ganado, pues lógicamente se parte de muy pocos ejemplares selectos. Una gran innovación de finales del XX fue la reproducción clonal a partir de células somáticas; el primer éxito, la oveja «Dolly», fue seguido por numerosos intentos, con logros en animales caseros como perros y gatos y también en grandes animales. El destino de las líneas clonadas no será, evidentemente, el del establo comercial, pues se les habrá introducido o anulado algún gen específico (por ejemplo, para producir leche con caracteres deseables farmacológicamente) y su cría estará confinada en establecimientos bien protegidos.

Mejora genética

A una selección automática que permitió la domesticación le siguió inmediatamente una mejora intuitiva (pero no inconsciente como se suele decir) que permanece como único sistema de obtención de nuevas formas hasta que, en el siglo XVIII, se introduce el cruzamiento en la mejora de plantas. Este avance es prácticamente simultáneo con las nuevas ideas de los creadores ingleses de la Nueva Agricultura, necesitada de nuevas variedades para responder a nuevas necesidades. Como se recordará, los ganaderos también introdujeron a lo largo del XVIII criterios de selección con los que obtuvieron asimismo nuevas razas. La creación de casas comerciales potencia nuevos métodos que conducen a un sistema de trabajo que ya es científico. Incluso aparece el primer libro de Mejora de Plantas. La proliferación de variedades exigió en el siglo XX la creación de un registro de variedades comerciales y, posteriormente, el de protección o patente, equivalente a las existentes en la industria para la protección de la propiedad intelectual, aunque con las naturales dificultades al tratarse de organismos biológicos. El redescubrimiento en 1900 de las leyes de Mendel permite el nacimiento y desarrollo espectacular de la Mejora genética en el siglo XX no sólo a causa del conocimiento de las leyes de la herencia sino por la coalescencia de la Genética con los avances en otras disciplinas como Bioquímica, Biometría, Citología, etc.

(a) En el mundo vegetal

Aparte de la introducción de técnicas como la manipulación cromosómica y la mutagénesis, una innovación de enorme importancia fue la obtención de variedades comerciales híbridas, que produjo un aumento en el rendimiento que bien puede calificarse de revolucionario; nunca se había conseguido un incremento tan significativo. También en la primera mitad del siglo se obtienen las variedades de tomate y de otras especies para gran cultivo y recogida mecánica, una necesidad para la agricultura moderna a la que se ha hecho referencia en la sección anterior, y asimismo las nuevas variedades de trigo de Nazareno Strampelli que modificaron el espectro varietal del trigo y sirvieron para el gran paso siguiente, la Revolución Verde.

La «Revolución verde»: El término «revolución verde» fue acuñado en 1.968 para referirse al incremento sorprendente de la producción de trigo y de arroz que ocurrió en varios países en vías de desarrollo a mediados de los años sesenta del siglo XX. A pesar de que contribuyó a paliar el hambre en grandes regiones del mundo, para algunos la «revolución verde» representa una mayor dependencia de insumos y de fertilizantes de síntesis en dichos países, que se convertirían así en colonizados por los creadores de las nuevas variedades. El tiempo se ha encargado sobradamente de desmontar estas y otras críticas.

Las raíces de la «revolución verde» se remontan a la labor de Norman Borlaug en México en el CIMMYT donde dirigió un programa de mejora genética tradicional que incluía variedades mexicanas, japonesas e italianas; en 1.962, tras diez años de selección, se lanzaron los primeros trigos de caña corta, con mayor índice de cosecha, e insensibles a la duración del día, con lo que podían sembrarse en países subtropicales como la India. Poco más tarde, en el IRRI, ubicado en Filipinas, se conseguía, asimismo con técnicas de mejora genética tradicionales, una primera variedad de arroz de caña corta y alta producción. En un solo decenio, las variedades de arroz y trigo de alto rendimiento ocuparon unas 55 millones de hectáreas en los países en desarrollo, con la mayor tasa de adopción en Asia donde cubrían cerca del 70% de la superficie de trigo y el 30% de la de arroz. Una «revolución» real.

"El gran fondo de especies animales aptas para la domesticación y convertirse en «ganado» está en el mar. […] Mucho se ha ido consiguiendo. Las granjas de especies acuáticas representaban hace cincuenta años un exiguo 3% de todas las capturas; hoy ese porcentaje es casi el 50%."

José Ignacio Cubero

Historia general de la agricultura (Guadalmazán, 2018)

Revolución que hizo que no se cumplieran las predicciones fatalistas de desnutrición y hambrunas en el Tercer Mundo. No estuvo dirigida a los países ricos, como dicen los críticos; lo que sucede es que siempre que se introduce una nueva tecnología, los agricultores de mayores recursos económicos son los primeros que asumen riesgos y ensayan las novedades. Pero no es menos cierto que los avances terminan siendo aceptados por los de menos recursos, como es palpable en este caso.

(b) En ganadería

El ejemplo de los híbridos de maíz hizo que se intentara en animales que, históricamente, podían presentar ya un caso paradigmático de vigor híbrido, el mulo, resultante del apareamiento de una yegua con un asno. El mayor éxito se obtuvo con gallinas, hasta el punto de haber revolucionado la avicultura desde la introducción de los primeros híbridos para puesta y para carne en los años cincuenta; ayudaron a mejorar el nivel nutricional en todos los países, incluidos los desarrollados. El éxito de las gallinas híbridas hizo que se ensayara no sólo en el pavo sino en otros ganados, aunque entre los mamíferos el concepto de «híbrido» hay que reducirlo a un cruce comercialmente conveniente entre dos razas con caracteres complementarios. Se suelen llamar por eso, en lugar de «híbridos», cruces comerciales o industriales.

Sin necesidad de recurrir a los híbridos, la labor de selección tradicional, con mucho mejor conocimiento genético, consiguió excelentes resultados. Quizá el mayor avance se registró en la producción de leche en vacuno, que se dobló desde en la segunda mitad del XX. Ovejas y cabras (éstas en menor grado) también han sufrido un buen trabajo de selección para carne, leche y, en el caso de las aquéllas, lana, aunque en este caso la raza merina sigue siendo la base de la mejora.

La selección en numerosas especies, en particular pero no únicamente las marinas, como ya queda dicho anteriormente, no ha hecho más que empezar; por el momento, domina en casi todas ellas la fase de cría, esto es, de domesticación.

(c) La biotecnología en agricultura

El término biotecnología se acuñó a principios del siglo XX para procesos industriales que se realizan con organismos vivos. Muchas industrias agrarias son biotecnológicas y, en sentido amplio, la Agricultura en su conjunto lo es, pero hoy se tiende a utilizar biotecnología en sentido restringido para referirse a las técnicas de manejo directo del ADN, la molécula portadora de los caracteres hereditarios.

En la obtención de nuevas variedades vegetales debe recordarse el gran avance que se produjo con el cruzamiento artificial. El desarrollo de la Genética permitió racionalizar las técnicas de cruzamiento, pero con un límite biológico: que pueda realizarse; no es posible, por ejemplo, cruzar trigo con soja por útil que fuera una variedad con los caracteres de ambas especies. En 1970 se demostró que, a partir de las cadenas de ADN de dos organismos absolutamente diferentes, podía conseguirse, en tubo de ensayo, una cadena «híbrida» formada por la unión de aquéllas: un ADN recombinante. Con dicha técnica, más conocida como ingeniería genética, se ha logrado transferir genes de un organismo a otro radicalmente diferente, como de hombre a bacteria (para la fabricación de insulina humana) o de bacteria a maíz (caso de la resistencia a «taladro»). Se puede también silenciar un gen, asimismo para investigación o para aplicaciones prácticas, como fue el tomate de maduración retardada. Es así como se han obtenido, para el estudio, la industria y la Agricultura, los organismos modificados genéticamente (OMG), más brevemente conocidos como organismos transgénicos. Fue un nuevo salto tecnológico inscrito, como el cruzamiento, en un momento histórico determinado.

Las variedades transgénicas contienen uno o muy pocos genes procedentes de otro u otros organismos, independientemente de la posibilidad de cruzamiento sexual ordinario. Es una técnica que opera con mucha precisión, a la que se le exige un sinfín de controles para asegurar que el producto obtenido sea idéntico al de partida con la adición de un carácter concreto. Aparte de su importancia extraordinaria en investigación, la ingeniería genética se ha integrado con toda facilidad en las industrias farmacéutica (insulina, hormonas, vitaminas, etc.), alimentaria (aditivos, etc.) y química en general (detergentes, etc.)

No hay oposición entre biotecnología y mejora clásica, sino complementación. La ingeniería genética es insustituible cuando la transferencia del gen de interés se realiza entre organismos que no pueden en absoluto cruzarse entre sí y recomendable cuando, una vez puesto a punto el protocolo experimental, la obtención del material deseado es más rápida o más económica que con los métodos tradicionales. En todos los demás casos, las técnicas clásicas siguen teniendo total vigencia. En el futuro, valga recordar el «Horizonte 2050», los grandes problemas necesitarán para su resolución integrar todas las técnicas posibles; hoy se conocen tantos ejemplos de mejora integral constituida por selección, cruzamientos e ingeniería genéticas que están fuera de lugar en esta obra.

Es importante señalar (1) que una variedad (por ejemplo, de maíz) a la que se haya transferido un gen, por ejemplo, bacteriano, puede ser ya incorporada a la Mejora genética tradicional y (2) que ese gen puede ser eficaz en cualquier otra especie, lo cual representa un salto revolucionario en la Mejora tradicional, constreñida a buscar genes útiles dentro de la misma especie o en las que se puedan cruzar con ella. Las variedades transgénicas no son variedades «milagrosas» ni, por sí mismas, van a resolver el hambre en el mundo: son una oferta más para el agricultor que han demostrado sobradamente sus beneficios en varias vertientes, entre ellas las ambientales.

Mucho menos avanzados para su uso ganadero, en animales se ha conseguido salmón de crecimiento rápido, y también cerdos con el sistema inmunitario silenciado con el objetivo de producir órganos para trasplantes a humanos y, en fase experimental cabras, ovejas y vacas con genes introducidos o silenciados para producir leche con características adecuadas. Por supuesto, todos estos animales estarán en el futuro criados en condiciones controladas, no en régimen de ganado libre.

Las principales dificultades que presentan los nuevos métodos no son de tipo técnico, sino psicológico e ideológico. Todas las técnicas que aceptamos hoy como «naturales» fueron introducidas en diferentes momentos de la Historia para solucionar nuevas necesidades en la Agricultura. Las nuevas técnicas son las que se precisan en esta situación para dar el paso adelante que se necesita. Que la crítica a los organismos modificados genéticamente es, sobre todo, ideológica puede verse sin más que observar que se dirige contra las variedades vegetales, nunca contra medicinas o productos industriales asimismo transgénicos. La mayor parte de objeciones a los organismos transgénicos puede resolverse experimentalmente. Otras transcienden los límites de la Ciencia y pertenecen al mundo de las creencias, como «estar jugando a Dios», «se va a cambiar el mundo», «no es natural», etc.

Los productos transgénicos están sometidos a tal cúmulo de pruebas para su aprobación y comercialización que son los más seguros del mercado. La aceptación de la tecnología ha sido la más rápida habida en la Historia de la Agricultura y, en contra de los pronósticos, desde 2011 los países en vías de desarrollo (con Brasil, India y China a la cabeza) han adelantado a los industrializados. Se está imponiendo en todo el mundo salvo en la Unión Europea, donde una obtención se aprueba no en función del resultado sino de la metodología para conseguirlo, aunque tal manera de actuar sólo se aplica en este caso y no, por ejemplo, en la fabricación de acero; para colmo de incongruencias, con objeto evitar el derrumbe de la ganadería europea por falta de piensos, la Unión Europea autoriza la importación de harina maíz y soja transgénicas pero no la siembra en Europa de las mismas variedades…

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