ETSIAM, Departamento de Genética
Universidad de Córdoba
Ponencia presentada en las
13-15 de noviembre de 2000
La agricultura de los países desarrollados es muy reciente. El paso de la agricultura tradicional a la actual se dio en algunas pocas regiones europeas que comprendieron el valor de la experimentación agrícola. Se inició en el siglo XVIII y se potenció a lo largo del XIX y mucho más del XX, llegando a final de éste con todas sus buenas y malas cualidades: alta producción pero monocultivo feroz, alta facilidad de mejora pero fuerte erosión genética, etc.
Anterior a ella se halla la que hoy denominamos agricultura de subsistencia, originada hace unos diez mil años en muy pocos puntos en el mundo, cuando algunos grupos humanos comenzaron a cambiar lentamente de modo de vida. Hasta entonces las poblaciones humanas habían vivido de la caza, de la pesca y de la recolección de frutos, semillas, raíces y de cualquier otra cosa al alcance de la mano: moluscos, insectos etc. Se dependía fuertemente de las poblaciones de animales y de lo que la Naturaleza ofrecía, de las estaciones, de los ciclos biológicos. Las bandas de cazadores y recolectores se movían por sus territorios buscando los lugares de mayor concentración en animales y plantas.
Quizá a causa de una crisis alimentaria causada por el agotamiento de las tierras adecuadas en la época (curiosamente, en nuestros días se vuelve al mismo problema), hubo que cambiar de sistema de vida. Y, para ello, se recurrió a conocimientos que se tenían pero sólo practicados en los años malos, tales como hacer crecer algunas plantas en las cercanías del campamento o atraer animales a sus cercanías. Sea lo que fuere, es el caso que nuestros antepasados pasaron de un régimen de vida (la caza y recolección), en el cual habían vivido satisfactoriamente un par de millones de años, a otro, la agricultura, a la cual llegaron para alimentarse con el sudor de la frente, aunque mucho más tarde se alegraran del cambio a pesar de lo que les debió costar hacerlo.
El paso del régimen de vida cazador-recolector al agrícola sólo pudo realizarse porque algunas plantas silvestres y animales salvajes se modificaron genéticamente por la acción, entonces absolutamente inconsciente, del Hombre. Este proceso, que hoy llamamos selección automática (pues ocurre aunque el que lo practica no sepa el porqué), fue posible por el efecto que tienen la selección natural sobre la estructura genética de las poblaciones naturales cuando se cambia la dirección y la intensidad de selección, aun sin saberlo.
Tal tipo de selección se consigue simplemente sembrando semillas de plantas silvestres en un ambiente modificado por el hombre (los ruedos de un poblado por ejemplo), que sigue modificándose por la acción protectora del hombre. Si se sigue año tras año de forma continua sembrando parte de lo cosechado, ese ciclo (siembra de granos cosechados-recolección-siembra de granos cosechados) crea una fortísima presión de selección que tiene como consecuencia hacer pasar una especie silvestre a una cultivada. Esto es sencillamente lo que hace que sea posible la Agricultura, aunque hay que precisar: la Agricultura existió porque, al afectar a la información hereditaria, las modificaciones producidas se transmitieron a los descendientes. Si se puede hablar de organismos modificados genéticamente los que más lo están, sin el menor asomo de duda, son los que resultaron inmediatos al proceso, breve por otra parte, de selección automática que sigue siendo un poderoso método de mejora cuando se trata de domesticar una especie silvestre en la actualidad. Un proceso semejante permite explicar la domesticación de los animales, aunque sólo pudo hacerse con unas cuantas docenas.
Obsérvese que Agricultura y Mejora genética existen desde el mismo instante, pues la selección automática las creó simultáneamente. Obsérvese, asimismo, que la Agricultura sólo es posible con organismos modificados genéticamente, pues basta con seguir el ciclo indicado para que la planta (o el animal) se modifique genéticamente; es la Mejora genética la encargada de obtenerlos desde su misma fundación.
Durante miles de años, la producción de nuevas variedades fue consecuencia de la aplicación de lo que hoy se llama en mejora selección masal o selección simple. Hoy se le da su fundamento científico y se recomienda su uso ocasionalmente, pues hay veces en que sigue siendo válida, pero entonces era el único método, a base de pura intuición, no científica, evidentemente, pero eficaz a largo plazo.
Fueron miles de años en los que el agricultor seleccionaba sus propias semillas para su propio uso. Esto es, el agricultor era, al mismo tiempo, mejorador y consumidor. Lo malo o lo bueno de lo que obtenía repercutía directamente en él, lo que le permitía utilizar esa información (o, mejor, esa vivencia) para modificar sus criterios, conscientes o no, de selección.
La primera ruptura de tal estado de cosas se realizó con la llegada de los primeros estados agrícolas: la división de la sociedad en distintos estamentos (sacerdotal, militar, funcionarios, comerciantes, luego otros más) creó sectores no productores de alimentos pero sí consumidores. Las grandes ciudades aumentaron el problema. La “trinidad” inicial se fragmentó en el consumidor de una parte y en la “doble persona” mejorador-agricultor de otra. Así siguió la situación durante miles de años.
En el siglo XVIII se produjeron algunos cambios en unos cuantos países europeos, sobre todo en Inglaterra, derivados de la aplicación del método científico a la técnica, esto es, de la Revolución Industrial. Sin poder entrar en detalles, aparte de otros cambios, como los concernientes a las propiedades agrícolas, los fundamentales derivaron de la aplicación a la agricultura de un método que tan brillantes resultados estaba dando en otros campos: lo que hoy llamamos método científico.
La aplicación coherente del método científico la sometió a análisis, como a cualquier otro problema: la diseccionó, separó sus componentes, los estudió uno a uno para comprender su papel en la trama general. Así, por ejemplo, se llegó al convencimiento que era posible cultivar trigo de forma continua cultivándolo apropiadamente; de lo innecesario de la cría de animales en la granja, hasta entonces complemento esencial en la explotación; de la posibilidad de incrementar los rendimientos mediante prácticas adecuadas de fertilización o de elección varietal, lo que motivó el desarrollo de la Mejora Vegetal en el XIX más al nivel privado que al público, etc.
Se estudió así el papel de muchas cosas que hasta entonces habían constituido partes de un todo y que a partir de entonces iban a adquirir vida propia. La inversión capitalista propiciaba los descubrimientos y el desarrollo independiente de los distintos elementos que hasta entonces habían constituido un sólo cuerpo vivo: la Agricultura. El monocultivo, la separación de "ganadería" y "agricultura", la aparición de una fruticultura fuera del huerto, el abonado intensivo, el riego intensivo, la mecanización intensiva, la comercialización intensiva, la producción intensiva y otras muchas cosas tienen ahí su nacimiento. La consecuencia fue, mucho más tarde, una agricultura basada en lo que se puede llamar un monocultivo monoespecífico monovarietal que utiliza tremendos insumos, normalmente aplicados, además, en exceso. También resultan de ahí los bien conocidos excedentes agrícolas y los problemas económicos asociados. Todo ello lleva a la necesidad de cambio de sistema agrícola. Nos parece hoy negativo, y con razón, pero fue muy beneficioso para las sociedades desarrolladas durante los dos últimos siglos por la cantidad de alimentos que la nueva agricultura fue capaz de producir. Parte del problema de la superpoblación estriba en esas técnicas (la otra parte en la medicina moderna). Aunque esa Agricultura, la nuestra actual, está en crisis, hay que pensar en lo que ha resuelto, en lo que sigue resolviendo, y en que a mediados del XVIII la que estaba en crisis era la Agricultura hasta entonces tradicional.
Otros descubrimientos vinieron a reforzar la posibilidad de obtener cosechas cada vez mayores; por ejemplo, el fundamento científico de la nutrición vegetal provocó un fuerte aumento en el comercio de abonos, primero naturales y luego artificiales. Igualmente, una vez las bases de la industria de conservación de alimentos quedaron bien establecidas a lo largo del siglo XIX, los excedentes no fueron algo simplemente conveniente, a secas, sino una pura bendición.
Una nueva agricultura necesita nuevas variedades adaptadas a nuevas circunstancias. Afortunadamente, en el siglo XVIII se había producido otro cambio que permitió la llegada de las nuevas variedades que necesitaba la nueva agricultura. Lo mismo que la primera fase de la agricultura-mejora dispuso de métodos sencillos, elementales, de selección (la selección masal), aptos para producir las variedades requeridas, ahora la nueva agricultura incorpora una técnica independiente: la del cruzamiento artificial, esto es, hecho por el hombre y no por la Naturaleza, entre variedades y especies distintas.
Tal posibilidad se basaba en la demostración, también siguiendo el más puro método científico, de que las plantas tienen sexo, realizada a finales del XVII sin ninguna intención práctica en principio, aunque muy pronto, en 1717 y en Inglaterra, se realizó el primer cruzamiento consciente entre dos claveles, uno cultivado y otro silvestre para probar las teorías del sexo en plantas; el cruzamiento se generaliza en la obtención de nuevas rosas a finales del XVIII y poco después se aplica al trigo. La demostración (que no el descubrimiento) de que las plantas tienen sexo fundamentó la “nueva mejora” (científica aunque aún no genética) de forma paralela a como la agricultura cambiaba su adjetivo “tradicional” en “científica”. Con objeto de explicar los resultados de los numerosos cruzamientos realizados, su posibilidad o imposibilidad, las formas obtenidas en las descendencias etc., se comienzan desde finales del XVII una serie de estudios, prolongados a lo largo de todo el XIX, que a la larga explicarán la base biológica de la herencia.
Y, para terminar con los sucesos del XVIII que tanta repercusión tuvieron en nuestra vida actual, y en la ciencia que subyace en ella, hay que referir otro suceso que tuvo como consecuencia la separación de las dos unidades que habían quedado formando la “doble persona” agricultor-mejorador. Esta separación no se debió directamente a la llegada casi simultánea de la agricultura y de la mejora científicas, sino a un hecho aparentemente intrascendente: la creación de casas comerciales productoras de semilla de siembra (la primera, la Vilmorin en 1727 en Francia). Al principio lentamente, nuevas casas se fueron incorporando al mundo agrícola. Ofrecían un gran servicio: le permitían al agricultor prescindir del almacenamiento, siempre peligroso (plagas, humedades, robos, pérdidas y otros accidentes hacían que, con frecuencia, no se pudiera sembrar), del grano que él había seleccionado en el año anterior para la siembra y le proporcionaban una semilla garantizada en sus caracteres y en su calidad. Por eso se recibió con beneplácito tal tipo de actividad, de ahí que proliferaran (incluso se conoce la venta de semilla por correo en los EEUU desde comienzos del XIX).
Pero todo avance tiene su parte negativa, y este le quitó al agricultor su función de mejorador. A partir de entonces no fue totalmente independiente en su elección de variedades, pues, lógicamente, las casas comerciales eliminaron drásticamente las variedades de su región de actividad, quedándose con las de mayor valor comercial o con las de más fácil multiplicación. Se crea la profesión de mejorador pero el agricultor se desentiende de hacer su selección. Las plantas cultivadas no evolucionan más en el campo del agricultor sino en el del mejorador y, a medida que las casas comerciales van siendo cada vez más importantes, los objetivos cada vez los marca menos él y más la casa.
Es así como quedó rota para siempre la vieja “trinidad” mejorador-agricultor-consumidor, y gravemente dañada o eliminada la información necesaria entre las tres funciones.
El redescubrimiento de las leyes de Mendel en 1900 permite el 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 aplicación de otras ciencias como la Biometría, la Citología, la Bioquímica, etc. El Tercer Congreso Internacional de Mejora cambia su nombre a propuesta de Bateson a Tercer Congreso Internacional de Genética. Comienza al Era de la Genética. El optimismo es general: la Genética permite interpretar los resultados, incluso predecirlos con proporciones matemáticas, seguirle la pista a un gen en un programa de cruzamientos, colocarlo en un mapa, examinar su función biológica, etc. Y todo ello independientemente del material en que se trabaja, sea este una planta, un animal, una bacteria o el mismo hombre.
Al mismo tiempo se produjo la expansión de la agricultura de altos rendimientos y una invasión de productos (variedades) que no estaban seleccionados in situ, con el consiguiente barrido de variedades autóctonas y de hábitats completos. La población aumenta exponencialmente. Surge la urgencia no sólo de recogida de germoplasma en vías de desaparición sino de obtener nuevas y mejores variedades que den respuesta a los problemas que van surgiendo. Se introduce con fuerza el factor prisa en la Mejora. Todo es “global”: las comunicaciones, la información, etc. y, por supuesto, los problemas agrícolas. Hay que tratar de resolver todo a escala mundial. Antes no era así: si en China atacaba un insecto aquí desconocido, ahí se acababa el problema. Pero ahora tal situación puede convertirse en un problema global porque desde China pueda llegarnos tal insecto en unas horas. Esto no es nuevo: baste recordar los casos de la roña y del escarabajo en la patata, de la filoxera en la vid, etc. No es nuevo pero sí se ha potenciado a un nivel increíble.
Teniendo en cuanta que la globalización afecta también a la distribución de variedades, resulta clara la uniformidad del patrón de variedades en todo el mundo, es decir, la utilización de escasos genotipos de amplia capacidad de adaptación. De ahí que se diga que uno de los grandes problemas actuales de la Mejora es el agotamiento de la variabilidad genética: es difícil encontrar los genes que hacen falta para tan grandes problemas. La Mejora tradicional ha sido capaz de dar respuesta a todo lo que se le ha pedido, pero requiere tiempo y una fuente de genes. Los ha encontrado con frecuencia en variedades o razas locales de la misma especie de que se trate (de ahí la importancia de la conservación de recursos fitogenéticos) y no pocas veces, sobre todo en el siglo XX, cuando se pudieron generalizar los cruzamientos interespecíficos, en parientes silvestres de la especie cultivada. Esta última fuente ha sido siempre menos apetecida por los mejoradores porque, aparte de la dificultad del cruzamiento interespecífico per se, se arrastran genes no deseados para el hombre (que sólo busca los que le hacen falta) pero que sí le son de utilidad a la planta en un ambiente natural. La transferencia desde una planta silvestre a otra cultivada, supuesto que se puedan cruzar, sigue siendo un problema difícil (en animales, el problema es aún mayor).
No debemos olvidar, al hablar de esta fase de la agricultura, que en esta fase de la Mejora se ha asistido a la creación de nuevas especies, de auténticas nuevas especies inexistentes con anterioridad, como son numerosas formas ornamentales y, más cercana al agricultor, el triticale (y el tritórdeo, obtenido en Córdoba). Cuando se habla de lo artificial que resultan las variedades transgénicas de nuestros días (que sólo incorporan un único gen), no se sabe cómo calificar lo que representa la obtención de una auténtica nueva especie siguiendo un plan premeditado.
Pero hay muchos genes de interés que están en especies que no se pueden cruzar con la que nos interesa, particularmente de resistencia a enfermedades y plagas que proliferan en ambientes de monocultivo global. También de calidad nutritiva, industrial o comercial. Si están ahí, ¿por qué no transferirlos a nuestra especie como los mejoradores lo hacen por cruzamiento desde el siglo XVIII?.
El problema es el sexo. Sólo se puede transferir por procedimientos clásicos de cruzamiento y selección lo que se puede cruzar con algo, pero los límites de cruzabilidad van disminuyendo a medida que vamos de nuestra especie hacia sus parientes silvestres cercanos y lejanos. Ya se sobrepasó la barrera del sexo cuando, en el primer tercio del siglo XX, se puso a punto las técnicas de mutagénesis artificial (que permite conseguir nuevos genes mediante tratamientos con agentes mutagénico físicos y químicos) y de poliploidía (con las que se consigue duplicar el número de cromosomas de una especie mediante tratamientos con sustancias adecuadas). Ambas técnicas pasan sobre la barrera del sexo, pero su eficacia posterior en la transferencia de caracteres a otros materiales de interés sigue estando limitada por la posibilidad de cruzamiento entre la nueva forma y la antigua.
Y hay genes más allá del nivel de cruzabilidad. Si los rosalistas del siglo XIX hubieran podido transferir el color amarillo del tulipán a la rosa lo hubieran hecho con cualquier procedimiento (en el siglo XII ya lo intentaron con pura alquimia). Afortunadamente, se encontró un amarillo interesante en rosas persas y, a lo largo de más de treinta años, se colocó en la rosa actual (que es un compendio genético de todas las rosas del mundo: un auténtico organismo modificado genéticamente). Pero ¿y si se quisiera un color azul?.
La pregunta que puede hacerse es ¿para qué le hace falta el color azul a la rosa? En efecto, puede ser algo intrascendente (pero quizá no comercialmente). ¿Y si se tratara de una resistencia a un insecto que nos evite aplicaciones de plaguicidas agresivos? ¿O de producir vitaminas en cultivos básicos para países en desarrollo? Hay caracteres que podrían manejarse por mejora clásica, pero otros, aquellos que están fuera de los límites de cruzabilidad de la especie, no.
Hace diez mil años un conocimiento empírico (sembrar) permitió el nacimiento de la Agricultura; en el siglo XVIII, un descubrimiento científico (las plantas tienen sexo) vino en ayuda de los mejoradores para obtener las variedades que necesitaba la nueva agricultura que se estaba fundamentando entonces. El nacimiento de cada agricultura ha estado acompañado de una nueva técnica de mejora (selección masal al comienzo, cruzamiento en el siglo XVIII) que ha permitido “dar el salto” para producir un nuevo patrón de variedades. Ahora vuelve a suceder lo mismo. Hace falta una nueva Agricultura que precisa de un nuevo método de Mejora para añadirlo a los demás, no para sustituirlos. Ese método existe desde el comienzo de los setenta, y se desarrolló con independencia de las necesidades prácticas (lo mismo le pasó al descubrimiento de la sexualidad en plantas); es lo que se conoce globalmente como Biotecnología, aunque con mucha frecuencia se utilizan expresiones como ingeniería genética, ADN recombinante, etc.
Vaya por delante que podemos entender por biotecnología al conjunto de técnicas por medio de las cuales se consigue la modificación de estructuras biológicas preexistentes. Un cruzamiento lo es; también un injerto. La propia Agricultura es Biotecnología. Pero lo que normalmente se entiende por tal supone que la modificación de estructuras biológicas ha de hacerse a través del manejo directo del portador de los caracteres hereditarios, esto es, del ADN.
La puesta a punto de este paquete de técnicas se realizó a principios de los setenta y ha representado una auténtica ruptura en el techo de posibilidades que ofrecía la Biología tradicional. Se logra transferir un solo gen, incluso partes del gen como el promotor, por ejemplo, necesario para “encender” el gen y ponerlo en funcionamiento. Y esa transferencia se hace independientemente de cuáles sean los organismos donante y receptor. Por ejemplo, la insulina que existe en la actualidad es humana, no de cerdo como hasta hace años, pues se logró insertar el gen humano de producción de insulina en el cromosoma de una bacteria, y es ésta la que la produce industrialmente; la primera insulina humana apareció en el mercado en 1982, y desde entonces se tienen otros varios fármacos (la hormona humana de crecimiento, tan popular, aunque tan ilegal, entre los deportistas) y productos industriales.
Así se han conseguido variedades transgénicas, que contienen un solo gen procedente de otro organismo cualquiera, independientemente de la posibilidad de cruzamiento sexual ordinario. Se oye decir que tales variedades van a eliminar la diversidad que nos queda. Las pobres plantas transgénicas no tienen más que un solo gen de diferencia con las variedades que le sirven de partida. En los ambientes en que esos genes únicos sean necesarios claro que barrerán, pero por su interés económico y medioambiental; si el lector cultiva maíz y tiene el problema del taladro, o algodón con los gusanos de la cápsula, difíciles de eliminar incluso con insecticidas agresivos, ¿qué hará si le ofrecen variedades resistentes a esos insectos?: ahorrará en insecticidas, purificará el ambiente, ganará en rendimiento económico. En una región endémica para esos problemas se utilizarán barran o no barran porque pensará, con razón, el agricultor que si la diversidad genética es un bien público, el problema de su pérdida también es un problema público que compete a las autoridades públicas.
En resumen, la llegada de la Biotecnología responde plenamente al ideal de mediados del siglo XX de la mutación dirigida, finalidad que la ingeniería genética logra perfectamente. Es, según se ve, la fase lógica en el desarrollo de la evolución de la Mejora Vegetal:
no utilización por el hombre de la reproducción sexual en plantas (hasta el XVIII): solo selección,
utilización consciente de la reproducción sexual combinada con la selección (desde el XVIII); y
eliminación de la barrera del sexo, primero con mutagénesis y poliploidía y, luego, (finales del XX) con biotecnología.
Muchos resultados ya han saltado al gran público; otros tardarán aún. Pero no cabe duda que los nuevos métodos están respondiendo a las esperanzas suscitadas, tanto en Agricultura (en vegetales más por ahora que en animales) como, en mucha mayor medida, en Farmacia; las aplicaciones en Medicina ya han comenzado. También en esta ha llegado la Biotecnología en el momento adecuado de desarrollo: se necesita ya curar de verdad (esto es, definitivamente, no por medio de tratamientos) enfermedades de origen genético.
Lo maravilloso de las nuevas técnicas es que son de aplicación tanto a las plantas como al propio hombre. Un Hombre que ya viene aplicando técnicas que saltan también la barrera del sexo: la fertilización in vitro, la detección y selección de embriones sanos, etc. Por supuesto que hay que resolver los problemas legales y éticos que se vayan presentando, pero no se puede pretender que se suspenda toda investigación hasta que estén resueltos, porque la única manera de no tener problemas es no avanzar. Los descubrimientos siempre irán por delante del problema.
Si es cierto que la agricultura actual (la nacida en la Inglaterra del XVIII) está en crisis y que hace falta una nueva agricultura, ésta deberá venir acompañada de una nueva mejora, lo mismo que sucedió en las pasadas agriculturas.
Se puede predecir es que en el futuro se necesitarán nuevos genes de interés agronómico, industrial y farmacéutico en los cultivos actuales, aparte de una reestructuración profunda que permita el mantenimiento de la fertilidad del suelo y un ambiente limpio. Y todo ello con rapidez. En esa reestructuración hay que contar con la globalización de los problemas y con la concentración de poder en pocas manos. En la organización futura se requerirán cadenas de trabajo formadas por distintos especialistas: mejoradores clásicos, biotecnólogos, fisiólogos, estadísticos, etc. No se puede saber de todo. Habrá (ya los hay) Organismos, públicos y privados, especializados en la extracción de un gen o parte de él, en su transferencia a células en cultivo o a planta viva. Tras eso se hará preciso regenerar o seleccionar las partes transformadas, comprobar su estabilidad, las condiciones de su eficacia (un gen de resistencia que venga de una bacteria no es menos susceptible de ser eliminado por un parásito que uno "natural"), seguir programas clásicos de cruzamiento, ensayos y distribución.
Pero los cambios en la metodología de trabajo no modificarán los fines, representados siempre en objetivos claros alcanzables con una metodología que lo permita. La biotecnología representa un paso más en la Mejora: la domesticación del gen, que termina, por ahora, el proceso de domesticación de especies y de variedades que comenzó con el nacimiento de la primera Agricultura.
Domesticación del gen que tiene dos interesantes repercusiones conceptuales: una, que desde el momento en que una bacteria es capaz de interpretar correctamente un gen humano y una planta de algodón el de una bacteria, se demuestra experimental y masivamente, y no sólo con cuidadosos ensayos planificados ad hoc, que todos los seres vivos tenemos acceso al mismo patrimonio genético: todos, pues, pertenecemos a una misma “familia”. La segunda, que por la misma razón, esto es, el hecho de que un gen de una planta silvestre puede expresarse correctamente en maíz, todo es recurso natural de todo, lo que le da a la conservación de la Naturaleza una firme base objetiva y no puramente romántica.
Una palabra final sobre la “trinidad” agricultor-mejorador-consumidor: rota totalmente en los últimos siglos, es difícil pensar en que pueda recomponerse tal como estaba al principio. A medida que se fue rompiendo, es decir, a medida que se fue perdiendo información, fue, por el contrario, aumentando la precisión en el manejo de material. Lo mismo pasó en Medicina, pero el “consumidor” (esto es, el “paciente”) sustituyó la pérdida de información con la fe en el “productor” (esto es, el médico). Si se quiere que las nuevas técnicas y los nuevos productos sean universalmente aceptados, particularmente en Agricultura, donde no hay fe que reemplace a la información, es preciso que aumente ésta aumente para que se restaure el mutuo conocimiento entre agricultores, mejoradores y consumidores. Cómo hacerlo es otro de los grandes problemas que requieren solución urgente: los nuevos productos son necesarios pero han de ser aceptados con confianza.
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