Una de las dificultades de la evaluación de riesgos es que no se pueden extrapolar directamente los resultados de pruebas a pequeña escala y a corto plazo con la gran escala y a largo plazo. ¿Cómo se rellena el hiato entre uno y otro? (Dale, 1999).
El proceso de evaluación de las plantas transgénicas suele ocurrir de la siguiente manera:
Una vez que se logra la introducción del gen extraño en la planta, se evalúa su función y estabilidad en el invernadero.
A continuación se realizan pequeños ensayos de campo sobre parcelas que totalizan de 50 a 500 metros cuadrados, que dependiendo de la naturaleza de la planta y de la modificación obtenida pueden requerir medidas de contención: separación física entre plantas sexualmente compatibles, uso de cultivos de barrera, eliminación de especies silvestres compatibles, etc.
Conforme avanza el proceso de evaluación, se hacen ensayos en varias localidades y distintos ambientes.
Este tipo de pruebas suministran información sobre la estabilidad y expresión del transgén en líneas concretas de plantas, pero no garantizan la obtención de datos completos sobre todos los posibles impactos cuando dichas plantas se cultiven ampliamente.
Hay algunos impactos potenciales que podrían verse afectados por el factor de la escala de la liberación:
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transferencia génica a otras plantas por hibridación |
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efectos en organismos no-diana beneficiosos |
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interacciones génicas entre diferentes construcciones transgénicas |
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interacciones entre transgenes y genes residentes en distintos ambientes |
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cambios en la virulencia de plagas y patógenos en respuesta al uso de genes de resistencia |
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invasividad de las transgénicas o de su progenie en hábitats silvestres |
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persistencia de las transgénicas o de su progenie en hábitas agrícolas. |
Para ver cómo cerramos el hueco entre impactos a corto y largo plazo o escala de las plantas transgénicas, debemos mirar lo que se sabe al respecto de las plantas tradicionales. Por lo pronto, la mayor parte de las especies naturales son sexualmente incompatibles con las cosechas, de modo que la posibilidad de transferencia génica se puede descartar en estos casos, si bien habrá que mirar hasta qué punto la extensión de la variación genética y ambiental puede afectar la situación de la incompatibilidad sexual. Por otro lado, si se sabe o se descubre que plantas domésticas convencionales forman híbridos con silvestres, se puede suponer fácilmente que lo mismo ocurrirá entre las transgénicas de la misma especie y sus parientes naturales.
Tømmerås y Hindar (1999) nos suministran un ejemplo concreto de las dificultades de evaluación a largo plazo con una especie de largo ciclo de vida, abundante en estado natural o seminatural: el picea (Picea abies). Su estudio sobre este árbol tan prevalente en el Norte de Europa indica que diversos factores nos deben hacer muy cautos a la hora de lanzarnos a implantar sus variantes transgénicas: abundancia de árboles silvestres, capacidad de hibridación, capacidad de propagación, importancia en el ecosistema, dificultad de simulaciones teóricas, etc.
En primer lugar, hay que definir del modo más preciso posible lo que entendemos por impacto, para lo que deberíamos abandonar ideas genéricas, y en lugar hablar caso por caso, según la planta, los genes los ambientes donde se pretende la liberación, y pensar en soluciones para cada uno.
Un aspecto importante es el de cómo se comparan los posibles impactos negativos respecto de los beneficios. Phil Dale pone el siguiente ejemplo: si un cultivo transgénico resistente a insectos reduce en un 20% la población de la beneficiosa mariquita en un determinado hábitat y periodo, pero también permite reducir significativamente el empleo de insecticidas químicos, ¿cómo se toma la decisión sobre su aprobación o rechazo comercial? Uno de los inconvenientes de muchas regulaciones es que al poner la atención preferente en posibles impactos negativos, descuidan los beneficios y el correspondiente balance entre ambos. Ello puede conducir a un nivel de intolerancia tal que impida la adopción de medidas que, miradas globalmente, podrían ser positivas para el ambiente en relación con prácticas usuales tradicionales.
No nos cansaremos de repetir que no hay actividades humanas de riesgo cero, y que es ilusorio exigir garantías de que cualquier técnica actual no vaya a tener efectos imprevistos dentro de 50 años. De otra manera, nos habríamos quedado encerrados en las cavernas del Paleolítico (período, en el que, por cierto, los riesgos "naturales", incluidos los predadores, golpeaban duramente). Las ciencias predictivas son intrínsecamente incompletas e imperfectas (en caso contrario, tendríamos el don de la premonición).
Para Phil Dale, del prestigioso Instituto John Innes (Reino Unido), el proceso regulador que evalúe las liberaciones y ensayos debe usar lo siguiente:
Evidencia de los ensayos experimentales y de mejora realizados por los fitomejoradores, y los relacionados con la evaluación y comparación de variedades. En sus últimas fases, ensayos a gran escala, en varias localidades y con con parcelas en diversos ambientes.
Es importante aprender de la ya larga experiencia con las plantas convencionales: la comparación de los riesgos de las transgénicas debe buscar su control o punto de referencia en el comportamiento de las variedades tradicionales.
Hay que investigar lo que da de sí el concepto de equivalencia sustancial cuando se aplica al comportamiento ecológico de las transgénicas comparadas con las tradicionales.
Hay que aprovechar lo que ya se sabe sobre los rasgos responsables de las características de persistencia e invasividad de plantas, tanto en agroecosistemas como en ecosistemas silvestres.
Monitorización (control "ex-post"). Mejorar las estrategias de rastreo y control, y establecer mecanismos jurídicos y políticos aceptables por todos.
Al Mazyad y Amman (1999) han avanzado modelos sobre las diferencias en el flujo génico en distintas regiones, algo esencial para la evaluación de los riesgos ecológicos ya sea de cultivos transgénicos o de convencionales, según una estrategia de "especie a especie" y "región a región". Se trata de combinar distintas fuentes de información para detectar híbridos naturales entre especies silvestres y sus parientes domésticas. Al final lo ideal sería establecer categorías de riesgos para el flujo génico natural en cada región ensayada. Para el caso de la futura liberación de plantas transgénicas, se ha de estudiar la distribución biogeográfica y el potencial de hibridación entre las cosechas convencionales y sus parientes silvestres.
Para un primer análisis, las principales fuentes de esos datos pueden ser:
| mapas de distribución de las especies vegetales (desde escala local a regional y global) |
| literatura científica sobre distribución de flora |
| hojas de herbarios de la región |
La combinación de estos datos da una primera visión sobre el flujo génico natural potencial de la región y detecta parientes silvestres que podrían tener intercambio génico con la planta de cultivo. Las hojas de herbarios con largo historial suponen ya indicios de flujo génico a largo plazo.
Para perfeccionar el análisis, hay que emprender excursiones de campo amplias, y recabar información de agrónomos y especialistas locales. Las poblaciones de las que se sospecha que contienen híbridos se examinan en detalle por medio de observación morfológica y análisis genético, para el que se dispone de nuevas herramientas moleculares. La combinación de estas fuentes puede revelar aspectos históricos del flujo génico y casos de hibridación, invasión y declive de especies.
Ejemplos:
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se ha visto que en Suiza, la colza silvestre era frecuente en campos de colza cultivada. |
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Igualmente, en Suiza se ha visto que hay hibridaciones entre la alfalfa cultivada y un pariente silvestre. De hecho, la presión genética de la cultivada ha sido tan intensa, que ha llevado a la desaparición de la silvestre en muchas zonas... y esto sin ingeniería genética. |
En resumen: la diferenciación biogeográfica tiene que ser considerada en la evaluación de riesgos, especialmente para realizar modelos y evaluar a largo plazo los efectos de las cosechas, transgénicas o no.
En el caso de especies que, como las citadas, hay amplio flujo génico, sería prudente pensar bien el implantar nuevas variantes transgénicas, debido a nuestra ignorancia sobre los efectos a largo plazo de la hibridación, y habida cuenta de los casos históricos de pérdida de identidad genética e incluso extinción de especies silvestres. Pero insistimos, no hay ninguna razón científica para no ser igual de escrupulosos con los cultivos convencionales. En el caso de que los beneficios previstos sean importantes, y se considere inadecuada la prohibición de estas plantas, habría que disponer de mecanismos de control a largo plazo.
Klinger y Ellstrand (1999) han revisado el estado actual y la eficacia de los ensayos ecológicos sobre flujo génico a través del polen, y han propuesto mejoras.
El mismo Ellstrand ya había revisado algunos casos de hibridación entre plantas cultivadas convencionales y parientes silvestres que condujeron a problemas ecológicos (véase resumen). De esos estudios se deduce que igualmente se pueden esperar hibridaciones entre cultivos transgénicos y sus parientes silvestres allá donde coexistan, algo que ya ha sido sustanciado en el caso de especies de Brassica (a la que pertenece la colza).
Sin embargo, el hecho de que exista flujo génico no significa automáticamente que todas las potenciales hibridaciones sean intrínsecamente peligrosas. Hay que emprender nuevos estudios que determinen la tasa de introducción de transgenes en hierbas silvestres con potencial invasivo, ya que esa tasa influirá tanto en la persistencia como en la diseminación de dichos transgenes en la naturaleza.
Hay aún pocos estudios que hayan determinado tasas de hibridación. Una medida adecuada de esas tasas sería la proporción de semillas híbridas en función de la distancia al cultivo. Usando medidas de polen, un estudio de 1996 estableció que la distancia de dispersión de polen transgénico de colza estaba entre 128 y 172 m, superior a lo que se pensaba anteriormente.
Este factor se ha medido poco, y es difícil de modelizar, si bien es algo que cada vez es más frecuente en las liberaciones comerciales. Pero se espera que el hecho de que existan varias poblaciones fuente incremente la tasa de introducción de transgenes en las poblaciones silvestres. La tasa de introducción será sensible a una serie de variables, incluyendo el número, tamaño y distancia de las poblaciones fuente. Hay que reconocer que la capacidad de predicción ligada a estos factores es, hoy por hoy, baja.
Además, un factor que complica la situación es que entre las mútiples poblaciones cultivadas habrá diferentes construcciones transgénicas, lo que adicionalmente podría acarrear flujo de un cultivo a otro.
Este factor tampoco ha recibido mucha atención por el momento, pero igualmente se espera que aumente la tasa de flujo génico.
Hasta ahora la mayor parte de los ensayos han usado poblaciones donantes de varios tamaños y poblaciones pequeñas y a menudo aisladas de los receptores, pero como vimos en el caso de los piceas transgénicos, la situación real puede ser la de poblaciones receptoras muy grandes (algo que característico de las especies forestales). Por lo tanto, necesitamos examinar todas las situaciones posibles de relaciones entre poblaciones donantes y receptoras: grandes-grandes, grandes-pequeñas, pequeñas-grandes y pequeñas-pequeñas).
En muchos casos, un factor más importante que el tamaño de la población donante será la cantidad de polen liberado, que a su vez se ve modificada por el sistema de cruce, el vector del polen, período de cosecha en relación con la fenología de la floración, y los rasgos seleccionados o manipulados que puedan alterar la producción de polen.
Más difícil de predecir son los efectos del tamaño de la población receptora. Se necesita más trabajo teórico, con modelos, que pueda indicar la probabilidad de fijación de mutaciones o transgenes que confieran ventaja, pero de lo realizado hasta ahora se sabe que esto depende de cambios en el tamaño de las poblaciones.
Ya dijimos antes que no se pueden extrapolar directamente los resultados de pequeña escala a lo esperable a gran escala, pero el efecto más notable de aumentar el tamaño de la población donante será un aumento asociado de la población de polen liberado. Igualmente, el aumento de la población receptora conllevará mayor número de óvulos dispuestos a ser fertilizados. Claramente, la dinámica del flujo génico desde la cosecha a la especie silvestre queda mejor descrita por el uso de ensayos de tamaño grande, similares a los comerciales, en localidades agrícolas relevantes. Habría que realizar tales ensayos.
Las fuentes de variabilidad en el flujo génico por polen incluyen:
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cultivar y genotipo de la especie cultivada |
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tamaño y geometría de las poblaciones donante y receptora |
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hábitat o ecosistema específico |
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densidad de plantas |
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estación del año y año concreto |
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vector del polen |
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composición de especies de vectores del polen |
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etología de los polinizadores |
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sistema de cruce de las plantas |
Esta variabilidad complica la utilidad de emplear rasgos sencillos a la hora de generalizar a múltiples aplicaciones, y podría conducir en algunos casos a subestimar el riesgo.
Un factor con el que hay que contar es la alta variabilidad de eventos dentro de un mismo campo o parcela, por lo que hay que prestar atención a la varianza. Algunos eventos "raros", que quedan enmascarados en las medias estadísticas, pueden tener mucha importancia. Esto significa que el uso de tasas medias de flujo génico puede introducir un sesgo negativo en la estimación del riesgo. Concretamente, eventos de polinización raros pero de gran magnitud podrían introducir genes en poblaciones silvestres a tasas muy superiores a las calculadas sobre la base de la media, creando "puntos calientes" de híbridos transgénicos, que podrían contribuir desproporcionadamente a la dispersión de transgenes. Por lo tanto, los modelos de selección deberían diseñarse contando con este flujo génico del "peor caso", a larga distancia y con alta frecuencia.
Al igual que en las plantas domésticas convencionales, la persistencia de sus genes (en este caso, transgenes) en fondos genéticos silvestres originará hibridación introgresiva. La persistencia se puede calcular como la frecuencia de ocurrencia del transgén o transgenes a lo largo de cierto número de generaciones, inferida a partir de medidas de aptitud biológica (fitness) de los híbridos o de otras medidas (como dormancia comparada de semillas).
La persistencia de transgenes en poblaciones silvestres es verosímil si
el rasgo manipulado está favorecido por la selección; y
los costes o efectos pleiotrópicos negativos asociados con el transgén son mínimos. Sin embargo, incluso genes deletéreos pueden mantenerse en las poblaciones naturales en condiciones de constante flujo génico, porque los niveles altos y consistentes de flujo génico superarán los efectos de la selección.
En pequeñas poblaciones receptoras, es menos probable que permanezcan los transgenes porque estas pequeñas poblaciones son más susceptibles a su eliminación o extinción local por las prácticas de los agricultores. Pero a escalas amplias de tiempo, hay que contar con la deriva génica, que puede causar pérdida de heterozigosis y fijación de los alelos.
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Un ejemplo no transgénico: en el caso del girasol (Helianthus annus) un estudio seguido a lo largo de cinco generaciones concluyó que:
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Un cuidadoso estudio en invernadero con transgén de tolerancia a fosfinotricina en híbridos Brassica rapa x B. napus determinó que éste se transmitía fácilmente aunque con lentitud, pero el hecho de que persistiera durante cuatro generaciones no deja de ser significativo. | ||||
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Otro estudio, esta vez de campo, abordó los efectos del transgén Bt de resistencia a insectos sobre la aptitud biológica en Brassica. Se vio que el transgén confería una ventaja adaptativa tanto en términos de supervivencia como de reproducción incrementadas bajo condiciones de fitofagia por insectos. | ||||
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Estudios del mismo Ellstrand, con sorgo y arroz (y sus respectivos parientes silvestres) revelaron que los híbridos no experimentaban declive de aptitud adaptativa respecto de los silvestres. |
La dispersión de transgenes por hibridación requiere una persistencia temporal y una dispersión espacial de las construcciones genética por múltiples generaciones de retrocruzamientos, y estará influida por muchos factores. Desgraciadamente, carecemos casi completamente de datos directos de dispersión de transgenes más allá de la primera generación. Igualmente carecemos de estimaciones sobre tasas de introgresión.
Es importante señalar que la dispersión de transgenes por hibridación estará caracterizada por una dinámica diferente que la de la invasión directa del hábitat por los híbridos no transgénicos, ya que esta última dependerá de la expresión del transgén en el fondo genético silvestre.
El polen de las cosechas transgénicas será difícil, si no imposible, de contener o confinar. Se ha investigado la eficacia de estrategias a base de "trampas de polen" a base de setos no transgénicos que bordean la plantación. Parece que son inefectivas para contener plenamente el flujo génico a las poblaciones externas. Además, será difícil convencer a los agricultores de sembrar tales bordes, que en muchos casos llegan a tener la misma o mayor superficie que la propia plantación transgénica.
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Se necesitan nuevos estudios de flujo génico con objeto de medir el potencial de hibridación en sistemas aún no evaluados. |
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Se deben determinar los efectos sobre el flujo génico a grandes distancias derivados de poblaciones múltiples, introducciones reiteradas y tamaño de las poblaciones donantes y receptoras. |
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Siempre que sea posible se debe evaluar de modo directo el potencial de persistencia y diseminación de híbridos transgénicos. |
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Se deben diseñar medidas de contención o confinamiento capaces de restringir el flujo génico a grandes distancias. |
En el mismo libro que venimos citando, Gösta Kjellsson (1999) resume el estado actual de la evaluación y control de las transgénicas, señalando la necesidad de nuevos enfoques. En su introducción este autor, del Instituto Danés de Investigación Ambiental, señala que muchos de los problemas y riesgos de las transgénicas son similares a los derivados de la introducción de nuevas cosechas convencionales o de especies exóticas.
Los principales rasgos actualmente manipulados por transgénesis en plantas son:
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tolerancia a herbicidas: los problemas tienen que ver con cómo afectará esto al uso de herbicidas en la práctica agrícola, el manejo de resistencias en vegetación adyacente y los posibles efectos tóxicos en especies diana y no diana |
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Resistencia a plagas y patógenos: un ejemplo de debate es el actual sobre la posible incidencia de las plantas Bt sobre las mariposas monarca. |
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Alteración de rasgos de la planta como altura, color de flores, esterilidad masculina, etc. Hay que investigar si afectar a la capacidad de crecimiento, reproducción y capacidad invasiva o competitiva. |
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Cambios en metabolitos de la planta (ácidos grasos, aminoácidos, fármacos). ¿Puede haber efectos negativos sobre polinizadores, herbívoros, microflora edáfica? |
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Plantas tolerantes a estrés ambientales (salinidad, sequía, heladas): hay que prestar mucha atención, ya que potencialmente estas plantas podrían invadir hábitats naturales y terrenos marginales, como zonas pantanosas, y afectar a la biodiversidad. |
En un futuro, las siguientes generaciones de transgénicas incluirán menos proporción de resistentes a herbicidas, más proporción de resistentes a patógenos, incluyendo virus, bacterias y hongos, y más números de cultivos con metabolitos y composición química alterada para fines particulares (mejora de nutrición, nutracéuticos, vacunas orales).
Se sugiere que un procedimiento de evaluación de transgénicas debería incluir dos tipos de pruebas:
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un paquete de tests básicos generales, aplicables a cada nuevo caso |
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uno o más paquetes de tests específicos para el rasgo insertado. De ellos saldrían datos sobre posibles cambios de aspectos importantes de crecimiento, reproducción y capacidad competitiva. Las pruebas deben incluir no sólo condiciones ideales, sino realizarse en condiciones de estrés que reproduzcan o equivalgan a las que a menudo ocurren en los agroecosistemas (sequías, deficiencia de nutrientes, competición, etc.). |
Todos los test debieran ser relativamente sencillos de aplicar, normalizados (estandarizados) y reproducibles (replicables), y habría que emplearlos en paralelo sobre la transgénica y su equivalente no transgénico. Hay que definir criterios de aceptación cuantitativos o cualitativos, que podrían basarse en reuniones de consenso en foros internacionales de especialistas. El análisis de los resultados debería idealmente conducir a respuestas claras que faciliten la toma de decisiones.
AL MAZYAD, P.R, K. AMMANN (1999): "Biogeografical assay and natural gene flow", en Methods for Risk Assessment of Transgenic Plants III: Ecological risks and prospects of transgenic plants, K. Amman, Y. Jacot, V. Simonsen y G. Kjellsson (eds.), Basilea: Birkhäuser Verlag, p.95-98.
DALE, P.J. (1999): "Short-term effects, long term effects and standardisation of limits", en Methods for Risk Assessment of Transgenic Plants III: Ecological risks and prospects of transgenic plants, K. Amman, Y. Jacot, V. Simonsen y G. Kjellsson (eds.), Basilea: Birkhäuser Verlag, p. 57-62
KJELLSSON, G. (1999): "Methodological lacunas: the need for new research and methods in risk assessment", en Methods for Risk Assessment of Transgenic Plants III: Ecological risks and prospects of transgenic plants, K. Amman, Y. Jacot, V. Simonsen y G. Kjellsson (eds.), Basilea: Birkhäuser Verlag, p.185-194.
KLINGER, T., N.C ELLSTRAND (1999): "Transgene movement via gene flow: reccomendations for improved biosafety assessment", n Methods for Risk Assessment of Transgenic Plants III: Ecological risks and prospects of transgenic plants, K. Amman, Y. Jacot, V. Simonsen y G. Kjellsson (eds.), Basilea: Birkhäuser Verlag, p. 129-140.
TØMMERÅS, B., K. HINDAR (1999): "Assessment of long-term environmental impacts of transgenic trees: Norway spruce as a case study", en Methods for Risk Assessment of Transgenic Plants III: Ecological risks and prospects of transgenic plants, K. Amman, Y. Jacot, V. Simonsen y G. Kjellsson (eds.), Basilea: Birkhäuser Verlag, p. 69-75.
Portada de Biotecnología y Sociedad
Enrique Iáñez, Instituto de Biotecnología, Universidad de Granada, España.
