El futuro de la biotecnologA�a de alimentos

En la primera de estas tA�cnicas se cruzan dos organismos parentales portadores cada uno de ellos de una caracterA�stica agroalimentaria relevante persiguiendo conseguir en el hA�brido resultante las caracterA�sticas positivas de ambos. Dado que cada uno de estos parentales tiene un genoma con varias decenas de miles de genes, lo que en realida ocurre a nivel molecular es la mezcla al azar de los miles de genes de cada progenitor, de forma que la combinaciA?n con los genes adecuados serA? minoritaria. AhA� entra en juego la pericia del mejorador para seleccionar los hA�bridos adecuados entre esa descendencia. Por complicada que parezca esta tecnologA�a ha funcionado magnA�ficamente, de hecho un porcentaje altA�simo de variedades vegetales y razas animales que consumimos en nuestra dieta son losm productos de procesos de cruce y selecciA?n.

AsA� se han conseguido las variedades de trigo con las que se producen las harinas que son un autA�ntico puzzle de cromosomas que pueden llegar a tener hasta seis pares de cada cromosoma cuando las variedades ancestrales que se cultivaban en el Sudeste AsiA?tico hace ocho mil aA�os tenA�an dos. Otro ejemplo de este tipo de mejora son las gallinas ponedoras de huevos. En la dA�cada de los cincuenta del siglo pasado las razas mA?s productoras ponA�an setenta huevos por aA�o. Mediante hibridaciA?n se han logrado razas que ponen trescientos huevos por aA�o.

Al aplicar la segunda de las tA�cnicas anteriormente mencionadas, la mutaciA?n, se seleccionan nuevos individuos mutantes que, tambiA�n al azar, han modificado o perdido uno o unos pocos de las decenas de miles de genes de su genoma. AsA� se consigue una nueva combinaciA?n genA?mica mucho mA?s eficaz desde el punto de vista agroalimentario. Un ejemplo claro son las coles. No existA�an hace cinco mil aA�os, de hecho son el fruto de una mutaciA?n en el genoma de un ancestro evolutivo ya desaparecido sobre un gen que controlaba el desarrollo de las yemas florales. A veces, se ha forzado la apariciA?n de estos mutantes utlizando mutagA�nesis forzada. Este es el caso de la variedad rosada de pomelo Star Ruby que se obtuvo por irradiaciA?n con rayos X de una variedad previa de pomelo convencional.

Los datos aparecidos en los A?ltimos cuatro aA�os sobre secuenciaciA?n de genomas de vegetales comestibles indican que un porcentaje mayoritario de ellos, y en menor medida de las razas de animales de granja, son paleotransgA�nicos que han sufrido una larga historia de modificaciones genA�ticas realizadas de forma empA�rica por el hombre. Hay que recordar que todas las tA�cnicas genA�ticas mencionadas hasta ahora presentan dos importantes limitaciones: la falta de direccionalidad y la imposibilidad de saltar la barrera de especie. Hace poco mA?s de treinta aA�os se descubriA? la forma de hacer molA�culas hA�bridas de DNA proveniente de dos organismos distintos. Mediante estas tA�cnicas, denominadas en global ingenierA�a genA�tica, es posible dirigir la mejora genA�tica al seleccionar el fragmento del genoma que contiene el gen deseado y tambiA�n saltar la barrera de especie. En esencia consiste en tomar el gen deseado del genoma de un organismo donador e introducirlo en el genoma de un organismo receptor generando un organismo modificado genA�ticamente (OMG). Por supuesto, estas tA�cnicas se pueden utilizar en la agricultura y la alimentaciA?n. Cuando se aplican se logran los llamados alimentos o cultivos transgA�nicos.

Alimentos transgA�nicos

Un alimento transgA�nico es aquel en cuyo diseA�o se han utilizado tA�cnicas de ingenierA�a genA�tica. En la UniA?n Europea su comercializaciA?n estA? bajo sospecha por cuestiones que tienen mA?s que ver con un debate ideolA?gico que con un debate cientA�fico. En otras partes del planeta, su uso aumenta aA�o tras aA�o. De hecho, no ha existido otra nueva tecnologA�a que se haya impuesto a la misma velocidad en la historia de la agroalimentaciA?n. Siguiendo los datos de la organizaciA?n International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications podemos comprobar que en el aA�o 2011 se cultivaron 160 millones de hectA?reas de plantas transgA�nicas en el planeta, lo que supone el 10% de la superficie sembrada en el planeta. En total, 29 paA�ses cultivaron transgA�nicos.

Merece la pena destacar que en este aA�o, el 90% de los 16.7 millones de agricultores que cultivaron transgA�nicos vivA�an en paA�ses pobres y sembraron mA?s del 48% de la superficie mundial de transgA�nicos. En Europa sA?lo ocho paA�ses, entre ellos EspaA�a, cultivaron transgA�nicos. Desde el aA�o 1996 en que se sembrA? masivamente el primer cultivo transgA�nico se ha multiplicado por 94 la superficie cultivada con transgA�nicos y se han tomado mA?s de 100 millones de decisiones positivas de reuso de semillas transgA�nica. Todos estos datos deberA�an llamar a la reflexiA?n de los que de forma sistemA?tica se oponen a esta tecnologA�a.

Los primeros alimentos transgA�nicos que se han comercializado son vegetales transgA�nicos comestibles que resisten el tratamiento con herbicidas o el ataque de distintas plagas. Se les conoce con el nombre de primera generaciA?n de transgA�nicos y cubren casi la totalidad de los que ahora se comercializan. Han sido los primeros en desarrollarse porque dependen de un A?nico gen y, por lo tanto, su generaciA?n es relativamente sencilla y tambiA�n porque se trata de desarrollos con indudable interA�s comercial para los agricultores, lo que asegura su venta. La mayorA�a de plantas transgA�nicas resistentes a herbicidas lo son al glifosato, un compuesto que inhibe la acciA?n del enzima condensador de fosfoenolpiruvato, un paso clave en la sA�ntesis de aminoA?cidos aromA?ticos.

El empleo de estos cultivos transgA�nicos va unido a la siembra directa, una prA?ctica agrA�cola que consiste en espolvorear la semilla sin roturar el campo y tratar inmediatamente con el herbicida. Usando esta doble tecnologA�a, en Argentina se han alcanzado rendimientos de mA?s de 6 toneladas de haba/Ha con una reducciA?n importante del consumo energA�tico y la erosiA?n, unida a un aumento de la biodiversidad. En la campaA�a 1994-95, la A?ltima sin soja transgA�nica, los agricultores argentinos gastaban 78 dA?lares/Ha en herbicidas. Hoy gastan 37 dA?lares/HaA� y se ha producido una bajada del 90% global en el consumo de estos plaguicidas. En cuanto a las plantas resistentes a plagas, se han generado variedades comestibles con resistencia a viroides, virus, bacterias, hongos o insectos. El desarrollo mA?s conocido es la expresiA?n de la proteA�na insecticida Bt de la bacteria Bacillus thuringiensis en distintas plantas, entre ellas el algodA?n o el maA�z, produciendo resistencia al ataque por este gusano Su productividad en campo es superior a la de los cultivos convencionales si hay incidencia de la plaga. AdemA?s dan lugar a reducciones drA?sticas del uso de insecticidas. Como prueba basta recordar que el uso en India del algodA?n Bt ha reducido un 70% el consumo de insecticidas.

En la actualidad se estA? desarrollando la segunda generaciA?n de transgA�nicos. En ellos la modificaciA?n genA�tica introducida afecta a las propiedades fA�sico-quA�micas, organolA�pticas o nutricionales. Se han llevado a cabo en vegetales comestibles, en animales de granja y en microorganismos responsables de fermentaciones alimentarias. Por supuesto entraA�an mayor complejidad tecnolA?gica pues suelen afectar a varios genes, por eso se han conseguido mA?s tarde. Algunos de ellos estA?n afectados en propiedades fA�sico-quA�micas como por ejemplo el proceso de podredumbre. En este sentido se han conseguido tomates transgA�nicos que tienen disminuida la expresiA?n del gen que codifica la enzima poligalacturonasa, consiguiendo una reducciA?n de hasta un 80% de la actividad y un retraso considerable en la podredumbre del fruto. En ocasiones se han mejorado las propiedades organolA�pticas.

Este es el caso de la construcciA?n de levaduras vA�nicas transgA�nicas que tienen mayor aroma afrutado. Ahora bien, donde mA?s atractivo resultarA? el empleo de la ingenierA�a genA�tica serA? en su uso para paliar problemas de dA�ficit nutricional presentes en muchos alimentos. Uno de ellos es el denominado arroz dorado. Se trata de un arroz transgA�nico en el que se han introducido tres genes que permiten que este cereal contenga b-caroteno. Su uso permitirA? eliminar el problema crA?nico de avitaminosis en paA�ses pobres del Sudeste asiA?tico y LatinoamA�rica donde la base de la dieta es el arroz. SegA?n datos de OMS, este problema nutricional produce la muerte de 2 millones de niA�os cada aA�o y condena a la ceguera a 250000 niA�os en el mismo perA�odo de tiempo.

El segundo ejemplo es la creaciA?n de un tomate transgA�nico donde se han expresado dos genes de la planta Antirrhimum majus que codifican dos factores transcripcionales, de forma que los tomates transgA�nicos resultantes acumulan antocianos a concentraciones comparables a las que se encuentran en los arA?ndanos o las moras. Estos tomates tienen una tonalidad pA?rpura y han sido usados en un anA?lisis preclA�nico en ratones susceptibles en el desarrollo de cA?ncer, demostrA?ndose que los animales alimentados con estos tomates transgA�nicos no desarrollaban tumores.

Seguridad de los transgA�nicos

Como anteriormente se indicA?, en la UE hay un debate en torno a la comercializaciA?n de los alimentos transgA�nicos. Se trata de un debate ideolA?gico, excesivamente politizado y carente de datos tA�cnicos. Todos los alimentos transgA�nicos requieren evaluaciones obligatorias antes de su comercializaciA?n. Para ello se siguen las directrices de FAO y OMS e implican evaluar el contenido nutricional, la posible presencia de alA�rgenos y el nivel de toxicidad. En cuanto a la composiciA?n nutricional se sigue el criterio de la equivalencia sustancial. Todos los alimentos transgA�nicos comercializados hasta la fecha cumplen este requisito. Para evaluar la alergenicidad se siguen los criterios de FAO, OMS y el grupo Codex ad hoc Intergovernmental Task Force on Foods Derived from Biotechnology. Finalmente, para llevar a cabo los estudios toxicolA?gicos, si hay equivalencia sustancial se focalizan en la proteA�na transgA�nica. Se requiere informaciA?n sobre su carcinogenicidad, genotoxicidad, metabolismo, toxicidad crA?nica y subcrA?nica y toxicocinA�tica.

Si no hay equivalencia sustancial o existen indicaciones de ocurrencia potencial de efectos no intencionados se debe estudiar todo el alimento. En estos casos se llevan a cabo estudios de toxicidad de noventa dA�as en roedores con las dosis mA?ximas que no produzcan desequilibrios nutricionales. En todos los alimentos transgA�nicos comercializados hasta la fecha se han llevado a cabo todos estos controles concluyA�ndose que no existe un solo dato cientA�fico que indique que dichos alimentos, por el hecho de ser transgA�nicos, representen un riesgo para la salud del consumidor superior al que implica la ingestiA?n del alimento convencional correspondiente. Esta opiniA?n es defendida por la propia OMS (http://www.who.int/fsf/GMfood/).

Resulta mA?s complicada la evaluaciA?n del impacto ambiental de los cultivos transgA�nicos, ya que hay una falta de conocimiento y metodologA�as para analizar riesgos medioambientales, tanto de las plantas transgA�nicas como de las convencionales. Aun asA�, hay que con las plantas transgA�nicas, antes de obtener el permiso de comercializaciA?n, hay que llevar a cabo liberaciones controladas al ambiente en distintos ecosistemas y durante diferentes campaA�as. La experiencia con las mismas demuestra que no hay nuevos riesgos asociados al uso de plantas transgA�nicas y que los detectados son los mismos que tienen las plantas convencionales, a saber, la posible transferencia de los genes exA?genos desde la variedad transgA�nica a variedades silvestres, el descenso de la biodiversidad en el entorno y, en el caso de las plantas resistentes a plagas, el ataque a organismos distintos del diana. Por ello la cuestiA?n clave es conocer si el empleo de transgA�nicos acelerarA? la apariciA?n de estos riesgos. Parece claro que no, siempre que se mantengan y mejoren las normas de evaluaciA?n que empleamos actualmente con las plantas transgA�nicas.

En cuanto a los posibles riesgos y beneficios econA?micos, la cuestiA?n difiere en funciA?n de la zona del planeta. En la RepA?blica Popular China existe desde la dA�cada de los ochenta una apuesta decidida por la transgenia, al extremo que el Programa Nacional de BiotecnologA�a del gobierno chino ha financiado proyectos sobre mA?s de 130 variedades transgA�nicas y 100 genes concretos. De forma similar, el gobierno hindA? financia 48 proyectos de plantas transgA�nicas que afectan a 15 cultivos distintos. En LatinoamA�rica la situaciA?n es similar. El 98% de la soja cultivada en Argentina es transgA�nica. En el primer semestre del 2002, en plena debacle econA?mica por el corralito, el 60% de los ingresos que entraron en Argentina llegaron por exportaciA?n de soja transgA�nica. Se supone que de forma directa o indirecta, la soja transgA�nica da empleo a un millA?n de argentinos. En Brasil no estaba autorizada la plantaciA?n de soja transgA�nica, pero existA�a trA?fico ilegal de soja transgA�nica desde agricultores argentinos a brasileA�os.

En su primera campaA�a electoral el Presidente Lula defendiA? el rechazo a los transgA�nicos. Tras llegar al poder comprobA? que el 40% de la soja plantada en Brasil era ilegalmente transgA�nica, por lo que decidiA? conceder en el aA�o 2003 una medida precautoria para comercializar de forma transitoria la soja transgA�nica ilegalmente producida. Desde entonces se aprobA? la comercializaciA?n de soja transgA�nica y su producciA?n se ha disparado, de forma que Brasil es el segundo cultivador mundial de transgA�nicos. En A?frica se han dado casos complicados. Zambia ha rechazado ayuda humanitaria en forma de maA�z transgA�nico aduciendo informes de organizaciones ecologistas sobre el potencial cancerA�geno de dicho producto. Estas afirmaciones carecA�an de datos cientA�ficos que las avalaran. Aun asA�, la apuesta decidida por la transgenia de SudA?frica y las mA?s recientes de Burkina Faso y Egipto plantean un futuro esperanzador.

En la UE la situaciA?n es distinta y el avance los transgA�nicos es lento. Se ha sembrado un clima de terror en torno a estos alimentos generado por algunas organizaciones ambientalistas. Dicha campaA�a tiene relevancia en un entorno social como el europeo donde sobra la comida y la poblaciA?n es poco abierta a los nuevos desarrollos. A todo ello hay que unir un complicado entorno legislativo que se ha ido formando atendiendo mA?s a las presiones polA�ticas ye conA?micas que a hechos ciertos. La consecuencia es que la UE fue lider en la creaciA?n de transgA�nicos, la primera planta transgA�nica se desarrollA? en los laboratorios de la Universidad de Gante en BA�lgica, y ahora ya no lo es.

GenA?mica en la alimentaciA?n

En el aA�o 2001, tras un enorme esfuerzo de investigaciA?n pA?blica y privada, se hizo pA?blica la secuencia que conforma nuestro genoma. Desde entonces es posible saber que genes se activan o desactivan en respuesta a la ingesta de un determinado nutriente. A esta disciplina se le denomina nutrigenA?mica. TambiA�n es posible determinar las diferencias genA�ticas entre individuos que dan lugar a diferentes respuestas nutricionales y a esta otra disciplina la denominamos nutrigenA�tica. AdemA?s, cada dA�a se secuencian nuevos genomas de animales, plantas o microorganismos de relevancia alimentaria, como por ejemplo el arroz, la levadura panadera, la bacteria probiA?tica Bifidobacterium bifidum o microorganismos patA?genos responsables de toxiinfecciones alimentarias como Escherichia coli. Con ello es posible conocer sus genes clave y definir estrategias de mejora clA?sica o ingenierA�a genA�tica, plantear mecanismos de defensa frente a su patogenicidad o definir A�nuevas funciones fisiolA?gicas.

Hasta ahora la secuenciaciA?n de genomas ha sido una tA�cnica costosa en tiempo y dinero, pero en los A?ltimos aA�os se han descubierto nuevas tA�cnicas de secuenciaciA?n masiva que permiten acelerar y abaratar los costes de secuenciaciA?n. Su aplicaciA?n en alimentaciA?n y nutriciA?n estA? mA?s prA?xima de lo que muchos imaginan. Por ejemplo, recientemente se han llevado a cabo proyectos de secuenciaciA?n masiva en voluntarios humanos, determinA?ndose que varios miles de cepas bacterianas distintas pueblan nuestro tracto digestivo y que existen diferencias entre las poblaciones bacterianas de individuos delgados y obesos. TambiA�n se pueden realizar estudios epidemiolA?gicos que permiten definir genes implicados en metabolopatA�as de interA�s. Por ejemplo, la enzima a�?metil tetrahidrofolatoreductasaa�? es crucial para mantener los niveles en sangre de homocisteA�na. Dichos niveles deben ser adecuados porque si aumentan, el riesgo de padecer una enfermedad cardiovascular es muy elevado. Hay individuos con un genotipo denominado TT que presentan una mutaciA?n en dicho gen que da lugar a una enzima poco activa. Los portadores de este genotipo tienen un mayor riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares. Si por secuenciaciA?n se detecta la presencia de esta mutaciA?n es posible definir una dieta adecuada que puede ayudar a paliar en parte estos problemas genA�ticos. En este caso una dieta rica en A?cido fA?lico puede contrarrestar el problema del exceso de homocisteA�na en sangre, por lo tanto, bastarA? pautar este tipo de dietas en las personas con dicho genotipo para que su riesgo cardiovascular se normalice.

De la misma forma se pueden usar animales transgA�nicos para estudiar el efecto de ingredientes o, incluso, alimentos funcionales. Nuestro equipo de trabajo utiliza el gusano Caenorhabditis elegans para analizar la influencia de determinados ingredientes funcionales enA� el estrA�s oxidativo, el envejecimento, la obesidad, la infecciA?n por patA?genos intestinales (bacterias y virus) e incluso la enfermedad de Alzheimer. Para ello utilizamos un abordaje multidisciplinar que hace uso de gusanos transgA�nicos, transcriptA?mica y/o metabolA?mica. De esta forma identificamos sobre que rutas metabA?licas actA?an los ingredientes y luego lo confirmamos utilizando mutantes. Siguiendo esta estrategia recientemente hemos demostrado que los polifenoles del cacao actA?an sobre una sirtuina que seA�aliza la a�?insulin-like pathwaya�? y hemos ratificado las rutas afectadas por los diferentes isA?meros del A?cido linoleico conjugado.

Por todo lo expuesto anteriormente podemos concluir que el futuro de la biotecnologA�a en la alimentaciA?n es relevante. Cada dA�a queda mA?s atrA?s la A�poca en que los tecnA?logos de alimentos eran expertos en procesos industriales. Se necesitan nuevos profesionales que entiendan la importancia de la biologA�a celular y molecular y de la genA�tica en la bA?squeda de nuevos alimentos con mejores propiedades y en la comprensiA?n de como los alimentos ayudan a mantener nuestra salud. Sin duda tambiA�n se precisarA?n nuevos tecnA?logos de alimentos con conocimientos en control automA?tico de sistemas o nanotecnologA�as que aporten mejoras en estas disciplinas cientA�ficas.

Por DANIEL RAMA�N VIDAL. Director General de BIOPOLIS