Ex asesora de la Secretaría de Estado de EE. UU. resalta la seguridad e importancia de los cultivos OMGs.
Por Nina V Fedoroff
En los últimos dos siglos, la población humana ha crecido siete veces y los expertos anticipar la adición de 2.3 millones de dólares más durante el siglo XXI. En el presente resumen, me tomo una mirada histórica en cómo los seres humanos apoyaron tal crecimiento demográfico extraordinario primero a través de la invención de la agricultura y, más recientemente, a través del despliegue rápido de los avances científicos y tecnológicos en la agricultura. Entonces me identifico futuros desafíos planteados por el crecimiento continuo de la población y el calentamiento climático en un planeta finito. Termino comentando tanto cómo podemos satisfacer tales desafíos y lo que más destaca en el camino.
Abstracto
En los últimos dos siglos, la población humana ha crecido siete veces y los expertos anticipar la adición de 2.3 millones de dólares más durante el siglo XXI. En el presente resumen, me tomo una mirada histórica en cómo los seres humanos apoyaron tal crecimiento demográfico extraordinario primero a través de la invención de la agricultura y, más recientemente, a través del despliegue rápido de los avances científicos y tecnológicos en la agricultura. Entonces me identifico futuros desafíos planteados por el crecimiento continuo de la población y el calentamiento climático en un planeta finito. Termino comentando tanto cómo podemos satisfacer tales desafíos y lo que más destaca en el camino.
Fondo
Hoy tenemos alimentos suficientes para satisfacer las necesidades del mundo. De hecho, tenemos un sistema alimentario mundial extraordinario que trae la comida de todo el planeta para los consumidores que pueden permitirse comprarlo. La subida de precios de alimentos de 2008 y el resurgimiento de los altos precios de los alimentos en los últimos años han tenido poco impacto en los ciudadanos ricos del mundo desarrollado que pasan una pequeña fracción de sus ingresos en alimentos. Por el contrario, los precios de los alimentos tienen un profundo impacto en las personas más pobres del mundo. Muchos de ellos pasan la mitad o más de sus ingresos en alimentos. Durante la crisis de precios de los alimentos de 2008, hubo disturbios por alimentos en más de 30 países. Disturbios en Oriente y África del Norte Medio rastrea con el precio de los alimentos, tal como se ilustra de manera espectacular en la Fig. 1. Precios de los alimentos Spiraling coche los más pobres del mundo en el hambre crónica, incluso en un mundo de abundancia relativa.
Los picos de precios de los alimentos están correlacionados con aumentos en los disturbios por alimentos. Rojo líneas punteadas verticales corresponden a comenzar fechas de "revueltas del hambre" y protestas relacionadas con la importante recientes disturbios en el norte de África y Oriente Medio. La cifra total de muertos se reporta en paréntesis. La línea vertical azul indica la fecha en la que los autores del informe citado[1] presentó un informe a la advertencia del gobierno de Estados Unidos de la relación entre los precios de los alimentos, el malestar social y la inestabilidad política. El recuadro muestra el Índice de Precios de los Alimentos de la FAO de 1990 a 2011. (La figura se reproduce con permiso de [1]).
Perspectiva histórica
Durante la mayor parte de nuestra historia evolutiva, nuestros números eran pequeños y que eran cazadores-recolectores móviles. Pasamos nuestro tiempo para encontrar y capturar suficiente comida para alimentar a nosotros mismos y nuestros parientes más cercanos. Luego, hace, tal vez en algún momento entre 10 y 20.000 años, incluso más que empezado a cambiar. Empezamos a dar forma a las plantas y animales en nuestro propio beneficio y se dispuso a crecer y conducirlos[8]. El proceso por el cual hemos modificado las plantas y los animales para satisfacer nuestras necesidades, tradicionalmente llamado "domesticación", es un proceso de modificación genética[9]. Los primeros pueblos seleccionados variantes organismos-plantas, animales y microbios con características útiles, como las semillas que se adhieren a las plantas hasta que se cosechan y animales mansos suficiente para hato. La domesticación es un proceso de modificación de que es posible debido a la variación genética constantemente que surge en todos los organismos vivos.
Mientras que los cazadores-recolectores eran bastante sofisticados en su gestión de los recursos, que era la siembra sistemática y cosecha de cultivos que marca el origen de lo que hoy llamamos "agricultura" [10]. Agricultura permitió a la gente para producir más alimentos de los que consumen; ciudades y la civilización siguieron. De este modo la civilización humana surgió porque nos dimos cuenta de cómo producir excedentes de alimentos. Podríamos alimentar a los artesanos y de los escribas y los guerreros y reyes. Para el próximo 10 milenios, la gente construyó ciudades y civilizaciones, llevaba a cabo la tierra, invadido a sus vecinos o abandonado las ciudades y civilizaciones, con el tiempo la reconstrucción en tierra fresca[11]. A menudo era la fertilidad de la tierra que determina cuánto tiempo una civilización duró. Las plantas extraen nutrientes de la disminución rendimientos suelo y del cultivo, por lo que es más difícil de producir suficientes alimentos como el número de personas que crece [8].
La preocupación por el acceso a una alimentación suficiente, hoy llamado "seguridad alimentaria", es tan antigua como la humanidad. Famoso ensayo de Thomas Malthus sobre la Población, publicado en 1798, cristalizó el problema de equilibrar la alimentación y la población humana de la era moderna[12]. Malthus creía que la humanidad estaba condenada a la inseguridad alimentaria debido a que nuestros miembros fueron aumentando de manera exponencial, mientras que nuestra capacidad para producir alimentos sólo podría aumentar linealmente.
Curiosamente, Malthus escribió su ensayo en la época en que la ciencia comenzó a desempeñar un papel importante en el impulso de la productividad agrícola. Hitos finales del siglo XVIII fueron el descubrimiento de Joseph Priestley que las plantas emiten oxígeno y definición Nicholas-Théodore de Saussure de la composición química de las plantas[13],[14]. Malthus no podría haber previsto los extraordinarios aumentos de productividad que la integración de la ciencia y la tecnología en la práctica agrícola estimularía durante los dos siglos siguientes.
Tanto la fertilización orgánico-mineral de las plantas y se han practicado desde la antigüedad. Los agricultores sabían que ciertos productos químicos y materiales biológicos, que van desde pescado y conchas de ostras para el estiércol y los huesos, crecimiento de las plantas estimulado [15],[16]. Justus von Liebig hizo importantes contribuciones al estudio de las necesidades de nutrientes de la planta, la comprensión de que las fuentes biológicas de nitrógeno podrían ser reemplazados por fuentes puramente químicos. Pero el suministro de nitrógeno en las formas que las plantas utilizan seguía siendo una limitación importante hasta el desarrollo del proceso Haber-Bosch para la fijación de nitrógeno atmosférico a principios del siglo XX[17]. Hoy en día, la agricultura en el mundo desarrollado se basa principalmente en fertilizantes químicos. De hecho, la población humana mundial no podría haber crecido de aproximadamente 1 mil millones a finales del siglo XIX hasta la actualidad 7200 millones sin fertilizante de nitrógeno sintético.
La domesticación de cultivos
Los seres humanos practican modificación genética mucho antes de que la química entró la agricultura, la transformación de plantas silvestres comestibles en plantas de cultivo, animales salvajes en los animales domésticos, y el aprovechamiento de los microbios para producir de todo, desde el queso con el vino y la cerveza. Curiosamente, es sólo nuestros métodos contemporáneos de flexión constitución genética de organismos ’para satisfacer nuestras necesidades que son reconocidos hoy como la modificación genética, conocida en el lenguaje común por las siglas "GM" (modificado genéticamente), "OMG" (organismo genéticamente modificado) o "GE" (ingeniería genética). Sin embargo, todos los rasgos útiles, hereditarios alimentado por la gente en organismos constituyen "domesticación" y todos son el resultado de las modificaciones genéticas. Cada microbio, vegetal y animal tiene su propia historia interesante. Por poner un solo ejemplo, un rasgo fundamental que distingue silvestre de plantas domesticadas es la retención de semillas maduras de la planta. Las plantas tienen muchos mecanismos para dispersar sus semillas, pero es mucho más fácil para la gente para cosechar semillas que permanecen unidas a la planta en la madurez. De ahí que uno de los primeros pasos en la domesticación de cultivos de granos fue la identificación de mutaciones genéticas cambios-que impiden la dispersión de semillas [18].
Maíz, también conocido como el maíz, sigue siendo uno de nuestros más espectaculares hazañas de la modificación genética. Sus enormes orejas, llenas de almidón y aceite, proporcionan una de las fuentes más importantes de la humanidad de los alimentos y piensos. El maíz se parece muy poco a su más cercano pariente silvestre, el teocintle. De hecho, cuando el teocintle se descubrió por primera vez en 1896, fue asignado a una especie diferente [19]. Por la década de 1920, se supo que el teocintle y maíz producen fácilmente híbridos fértiles, pero las controversias acerca de su relación y sobre el origen del maíz continuó durante la mayor parte del siglo XX. Los cambios genéticos clave que transformaron teocintle en el maíz parecen haber ocurrido en el valle del río Balsas en México hace unos 9.000 años[20]. Las mutaciones que convierten el teosinte, una hierba con semillas duras, no comestibles, en el maíz moderno alterado sólo un puñado de genes que controlan la arquitectura de la planta y de la identidad de los órganos reproductivos. Cabe destacar que una vez que estas mutaciones se habían reunido en una planta de maíz temprano, se quedaron juntos y se propagan muy rápidamente, pasando de México en el estadounidense hace sudoeste por 3000 años [20].
Entre los muchos otros rasgos alterados durante la domesticación de las plantas son el tamaño y la forma de hojas, tubérculos, bayas, frutas y granos, así como su abundancia, la toxicidad y valor nutricional. Los cambios son a menudo en los genes que codifican para las proteínas que regulan la expresión de muchos otros genes[9]. Las diferencias en la composición de nutrientes entre las variedades del mismo cultivo son causados por mutaciones en genes que codifican para las proteínas en un número de diferentes rutas biosintéticas. Así, por ejemplo, maíz dulce tiene mutaciones que impiden la conversión de azúcar en almidón en el kernel [21].
Mejoramiento de los cultivos modernos
Las revoluciones genéticas del siglo XX impulsó la productividad del cultivo inconmensurablemente. Observaciones pioneras de monje austríaco Gregor Mendel sobre la herencia fueron publicados en 1865, pero no consiguieron gran atención hasta medio siglo más tarde[22]. Un proyecto de demostración simple para ilustrar la herencia mendeliana condujo a la re-descubrimiento de vigor híbrido, un fenómeno de larga conocida cuya incorporación en el mejoramiento de cultivos resultó en una dramática expansión de la oreja de maíz y, por lo tanto, el rendimiento del cultivo [23].
Sin embargo, cuando los híbridos de maíz se introdujeron por primera vez en los EE.UU. durante la década de 1930, se enfrentaron a la resistencia y la crítica similar al nivelado en los cultivos transgénicos contemporáneos. Los híbridos eran complejas para producir y estaciones agrícolas experimentales no estaban interesados. Finalmente, una compañía se formó para producir semillas híbridas. Pero los agricultores, acostumbrados a las semillas de siembra de la cosecha del año pasado vio ninguna razón para comprarlo. Sólo cuando los agricultores se dieron cuenta de los beneficios de rendimiento y la resistencia a la sequía del maíz híbrido durante los años 1934-1936 polvo cuenco que los agricultores comenzaron a adoptar el maíz híbrido rápidamente [24].
Las técnicas para la aceleración de las tasas de mutación con la radiación y los productos químicos y medio de cultivo de tejidos fueron desarrolladas y ampliamente aplicados en el mejoramiento genético de los cultivos durante el siglo XX [25]. Estos métodos introducen mutaciones en lugar de forma indiscriminada y requieren el crecimiento de un gran número de semillas, esquejes o regenerantes para detectar cambios deseables. Sin embargo, todos estos enfoques han demostrado ser valioso en la mejora de los cultivos y para el final del siglo XX, más de 2300 variedades de cultivos diferentes, que van desde el trigo al pomelo, habían sido desarrollados utilizando la radiación y la mutagénesis química [25].
La mecanización de la agricultura
Un desarrollo importante con impacto Malthus no podría haber imaginado es la mecanización de la agricultura. El trabajo humano y animal proporciona la fuerza motriz para la agricultura en la mayor parte de su historia y lo sigue haciendo en muchos países menos desarrollados. La invención del motor de combustión interna en el umbral del siglo XX llevó al desarrollo de pequeños tractores, maniobrables. La mecanización de la labranza, la siembra de semillas, cultivo, fertilizante y distribución de plaguicidas, y la cosecha se aceleró en los EE.UU., Europa y Asia después de la Segunda Guerra Mundial[26]. La mecanización agrícola impulsó importantes cambios demográficos prácticamente en todas partes. En los EE.UU., se empleó el 21% de la fuerza laboral en la agricultura en 1900[27]. Para 1945, la fracción se había reducido al 16% y para el final del siglo la fracción de la población ocupada en la agricultura se redujo a 1,9%. Al mismo tiempo, el tamaño medio de las explotaciones aumentó y granjas especializadas cada vez más en un menor número de cultivos. Este profundo cambio demográfico desde agraria urbana subyace en el desarrollo de actitudes de hoy acerca de los alimentos y la agricultura en los países desarrollados. Hoy en día la gran mayoría de la población del mundo desarrollado es urbana y alejada de producción primaria de alimentos.
La Revolución Verde
Malthus escribió su ensayo cuando la población humana del mundo se situó en menos de un mil millones. La población se triplicó durante el próximo siglo y medio. Al comenzar la segunda mitad del siglo XX, hubo predicciones neo-malthusianas de hambrunas masivas en los países en desarrollo que aún no lo habían hecho avances en la ciencia y de base tecnológica con experiencia en la agricultura. Tal vez el más conocido de los catastrofistas de mediados de siglo fue Paul Ehrlich, autor de The Population Bomb [28].
Sorprendentemente, el extraordinario trabajo de sólo un puñado de científicos y sus equipos, principalmente los fitomejoradores Norman Borlaug y Gurdev Khush, evitó las hambrunas asiáticos ampliamente predicho [29]. La Revolución Verde se basa en el desarrollo de variedades de arroz y de trigo enanas que respondieron a la aplicación de fertilizantes sin caerse (alojamiento). Cría subsiguiente para un mayor rendimiento continuó mejorando la productividad de estos cultivos por tanto como 1% por año. Tal vez lo más notable, la Revolución Verde y otros avances tecnológicos reducen la fracción de los hambrientos del mundo a partir de un medio a menos de un sexto, aun cuando la población se duplicó del 3 al 6 millones de dólares. Estos logros obtenidos Borlaug un Premio Nobel merecido. Curiosamente, la Revolución Verde es a menudo vilipendiado hoy.
La modificación genética de los cultivos
Los avances genéticos moleculares igualmente revolucionarios que comenzaron en la década de 1960 llevaron al desarrollo de nuevos métodos de mejoramiento de los cultivos. La metodología básica radica en la construcción de moléculas de ADN híbridas designado "DNA recombinante (R-DNA)" porque consisten en una pieza de ADN bacteriana o viral combinada con un trozo de ADN a partir de un tipo diferente de organismo, planta o animal[30]. La capacidad de multiplicarse tales moléculas de ADN híbridas en las bacterias hizo posible el desarrollo de las técnicas de secuenciación de ADN que subyacen revolución genómica de hoy.
Además, se desarrollaron técnicas para introducir genes en las plantas que utilizan ya sea la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens, que transfiere de forma natural un segmento de ADN en una célula vegetal, o la penetración mecánica de las células vegetales utilizando partículas recubiertas de ADN diminutos[31]. Esta combinación de métodos y conocimientos hizo posible la transferencia de un segmento bien entendido de material genético de la misma o una planta relacionada o de un organismo completamente ajenos en prácticamente cualquier planta de cultivo, creando lo que se conoce como una planta "transgénico". Debido a que los genes funcionan de la misma manera en todos los organismos, esto hizo posible la introducción de un rasgo deseable, como enfermedades o plagas de resistencia, sin la extensa perturbación genética y epigenética asistir a lo que hoy consideramos como las técnicas de mejoramiento de cultivos "convencionales" tales como la hibridación y la mutagénesis[32] -[34]. Modificación planta De hecho, las comparaciones recientes han revelado por medio de técnicas moleculares tiene menos impacto en la expresión de genes, proteínas, y los niveles de metabolitos de hacer cruces genéticos convencionales [35] - [37].
Varias modificaciones de los cultivos obtenidos utilizando estos métodos son ahora de uso generalizado. Tal vez la más conocida de ellas son plantas de cultivo que contienen un gen de la bacteria del suelo, Bacillus thuringiensis, utilizado durante mucho tiempo como plaguicida biológico. El gen codifica una proteína que es tóxica para las larvas de ciertos tipos de insectos, pero no a animales o seres humanos [38]. Tal gen de la toxina a menudo se llama el "gen de Bt", pero es en realidad una familia de genes de toxinas relacionados a partir de un grupo de bacterias estrechamente relacionadas y éstos se utilizan cada vez más en combinaciones para disminuir la probabilidad de desarrollo de resistencia en los insectos diana, un enfoque que ha sido bautizado como gen "apilamiento".
La tolerancia a herbicidas es otra modificación de los cultivos GM ampliamente aceptado. Entre los herbicidas más comunes en uso hoy en día son compuestos que interfieren con la producción de ciertos aminoácidos que las plantas sintetizan, pero los animales no lo hacen [39]. Estos herbicidas, por lo tanto, matar a las plantas, pero tienen poco o nada tóxicos para los animales o los seres humanos. Cultivos tolerantes a herbicidas permiten controlar las malas hierbas sin dañar el cultivo, sin labrar la tierra. Tales cultivos han sido derivados a través de mutaciones naturales y mutaciones inducidas, así como por la introducción de genes de cualquiera de las fuentes bacterianas o fuentes vegetales. Hoy en día, las variedades tolerantes a herbicidas de muchos cultivos, lo más importante la soja y canola, son ampliamente cultivado [40].
Las papayas resistentes a la mancha anular de la papaya virus (PRSV) guardan la industria de la papaya hawaiana y son el único cultivo transgénico a salir de sector público de investigación de GM. Virus de la mancha anular de la papaya es una enfermedad viral transmitida por insectos devastadores que acabó con la industria de la papaya en la isla hawaiana de Oahu en la década de 1950, lo que obligó su traslado a la zona de la Puna de la isla grande. PRSV se detectó por primera vez en el distrito de Puna, en 1992; en 1994 fue generalizada y amenazando la industria. Un proyecto iniciado en 1987 introdujo un gen del PRSV en papayas en base a los informes de que la introducción de un gen viral podría hacer una planta resistente al virus generador de los genes[41],[42]. Semillas transgénicas fueron puestos en libertad en 1998; para el año 2000, la industria de la papaya estaba regresando a los niveles anteriores a 1995. Este logro notable de la resistencia a enfermedades mejorada un mecanismo de protección virus ya presentes en la planta, tanto como la vacunación protege a las personas y los animales de la infección por patógenos [43].
Nuevos métodos rápidamente se están desarrollando que prometen aumentar aún más la especificidad y la precisión de la modificación genética. Estas técnicas capitalizar creciente conocimiento de los procesos dinámicos subyacentes mantenimiento del genoma, especialmente la reparación de roturas en el material genético, ADN. Conocido bajo el rubro general de la tecnología "nucleasa dirigida al sitio (SDN)", este enfoque utiliza proteínas (o complejos de proteína-ácido nucleico) que buscan, se unen a, y cortar secuencias específicas de ADN, introduciendo rupturas en el ADN en una o un pequeño conjunto de secuencias objetivo para la modificación [44]. La reparación de este tipo de cortes de ADN por procesos celulares resultados naturales en los cambios genéticos precisamente dirigidos en lugar de los aleatorias introducidas por los antiguos métodos de mutagénesis. Este método también se puede utilizar para introducir un gen en un sitio pre-identificado en el genoma o para modificar un gen residente precisamente, algo que no se podía hacer con especificidad y precisión milimétrica mediante métodos de ADN-R. Además, estos cambios genéticos a menudo se pueden realizar sin la creación de una planta transgénica. Los cambios son el mismo a nivel molecular como los que ocurren en la naturaleza o puede ser inducida por técnicas mutagénicas mayores. Lo que es nuevo es que los cambios genéticos introducidos mediante técnicas SDN no son aleatorias, pero limitan precisamente el gen o genes seleccionados por el criador.
La adopción de los cultivos transgénicos
Los cultivos transgénicos han sido adoptados a ritmos sin precedentes desde su introducción comercial en 1996. En 2014, los cultivos transgénicos fueron cultivadas en 28 países en 181,5 millones de hectáreas [45]. Más importante aún, más del 90% de los 18 millones de agricultores que cultivan cosechas biotecnológicas hoy son pequeños agricultores, agricultores de escasos recursos. Las razones simples que los agricultores emigran a los cultivos transgénicos son que sus rendimientos aumentan y disminuyen sus costos. Un reciente meta-análisis de 147 estudios de cultivos realizados durante un período de 20 años llegó a la conclusión de que el uso de cultivos GM ha reducido el uso de pesticidas en un 37%, el aumento de rendimiento de los cultivos en un 22%, y aumentar las ganancias de los agricultores en un 68%[46]. La gran mayoría de las hectáreas GM está dedicada al cultivo de maíz transgénico, soja, algodón y canola con rasgos bien Bt de resistencia de plagas basado en la toxina o tolerancia a herbicidas. Las razones de la estrecha cultivos GM y la base rasgo hasta la fecha se encuentran en una combinación de los temas económicos, regulatorios y legales, discuten a continuación.
Mientras que un poco de resistencia a la toxina Bt ha desarrollado, no ha sido tan rápido como se temía inicialmente y segunda generación, de dos genes Bt estrategias para disminuir la probabilidad de resistencia que ya se están aplicando [47]. Efectos perjudiciales previstos sobre organismos no objetivo, como las mariposas monarca y los microorganismos del suelo no han sido detectados, ya sea en absoluto o son insignificantes [48]. Las mejores prácticas de cultivo con el apoyo de los cultivos transgénicos han disminuido la disponibilidad del algodoncillo en la que las larvas de monarca de alimentación[49]; por lo tanto, los esfuerzos están siendo dirigidos a la creación de cotos de algodoncillo (http://monarchjointventure.org/get-involved/create-habitat-for-monarchs/). El desarrollo de tolerancia a los herbicidas en las malas hierbas previamente susceptibles, mientras que no es exclusivo de los cultivos transgénicos, se está convirtiendo en un problema cada vez mayor debido al uso generalizado de glifosato con los cultivos transgénicos tolerantes al glifosato[50]. Aunque el ritmo de los descubrimientos de herbicidas ha disminuido notablemente desde la década de 1980, las nuevas combinaciones de cultivos tolerantes a herbicidas y herbicidas de mayor edad es probable que lleguen al mercado en un futuro próximo [51].
La abrumadora evidencia es que los alimentos GM actualmente en el mercado son tan seguros, o más seguro, que los alimentos no modificados genéticamente [37],[52]. Por otra parte, no hay evidencia de que el uso de técnicas de modificación genética para modificar organismos se asocia con riesgos únicos. Sólo la Unión Europea ha invertido más de 300 millones € en OGM investigación en bioseguridad. Citando su reciente informe, "La principal conclusión que puede extraerse de los esfuerzos de más de 130 proyectos de investigación, que abarca un período de más de 25 años de investigación y la participación de más de 500 grupos de investigación independientes, es que la biotecnología, y en los OMG particulares , no por sí son más riesgosos que, por ejemplo, las tecnologías convencionales de fitomejoramiento.
"(http://ec.europa.eu/research/biosociety/pdf/a_decade_of_eu-funded_gmo_research.pdf). Cada cuerpo científica creíble que ha examinado la evidencia ha llegado a la misma conclusión (http://gmopundit.blogspot.com/p/450-published-safety-assessments.html).
A pesar de los informes sensacionalistas ocasionales one-of-a-kind, a menudo, la gran mayoría de los estudios de alimentación han identificado diferencias nutricionales significativas entre GM y los alimentos no modificados genéticamente y los piensos. De hecho, y tal como era de esperar, los análisis moleculares comparativos muestran que las técnicas de GM tienen menos impacto en la constitución genética y molecular de las plantas de cultivo que las técnicas de fitomejoramiento convencional[37]. Esto se debe a la reproducción convencional mezcla genomas completos que comprenden decenas de miles de genes que han existido previamente en el aislamiento, mientras que los métodos de GM generalmente agregar sólo un gen o dos para un genoma compatible lo contrario. Por lo tanto la probabilidad de introducir cambios genéticos o epigenéticos inesperados es mucho menor por métodos transgénicos que con los métodos convencionales de mejoramiento.
Cultivos modificados por técnicas GM también son menos propensos a tener efectos genéticos inesperados que los cultivos modificados mediante las técnicas más convencionales de mutagénesis química y radiación métodos simplemente debido a la mayor precisión y previsibilidad de modificación molecular. En conjunto con el escrutinio más cercano pagado durante el desarrollo de productos para el potencial de toxicidad y alergenicidad de nuevas proteínas expresadas por métodos transgénicos, los cultivos transgénicos son, posiblemente, los más seguros nuevos cultivos vez introducidos en la cadena alimentaria humana y animal.
De hecho, hasta la fecha, los únicos efectos inesperados de los cultivos transgénicos han sido beneficiosos. Muchos cereales y frutos secos, incluyendo el maíz, son comúnmente contaminados por micotoxinas, que son compuestos tóxicos y carcinogénicos hechas por hongos que siguen insectos aburrido en las plantas. El maíz Bt, sin embargo, muestra tanto como una reducción del 90% en los niveles de micotoxinas debido a que los hongos que siguen los insectos barrenadores en las plantas no pueden entrar en las plantas Bt [53]. También hay evidencia de que la siembra de los cultivos Bt reduce la presión de insectos en cultivos no transgénicos crece cerca. La adopción generalizada de maíz Bt en los EE.UU. Medio Oeste ha dado lugar a una supresión de toda la zona del barrenador europeo del maíz [54].
Retos de futuro en la agricultura
Desde tiempos de Malthus, la población humana se ha expandido más de seis veces. A través de la ciencia y la tecnología, la agricultura en los países desarrollados se ha convertido en mucho menos intensivos en mano de obra y ha seguido el ritmo de crecimiento de la población en todo el mundo. Hoy, menos de 1 de cada 50 ciudadanos de los países desarrollados crece cultivos o crianza de animales para la alimentación. Pero después de un avance de medio siglo en la disminución de la fracción de la humanidad experimenta hambre crónica, el precio de los alimentos y las crisis financieras que comienzan en 2008 han comenzado a engrosar las filas de los hambrientos de nuevo[1],[55]. Los expertos en población anticipan la adición de otros 2-4 millones de personas a la población del planeta en los próximos 3-4 décadas[4],[56],[57], pero la cantidad de tierra cultivable no ha cambiado apreciablemente en más de medio siglo [58]. Por otra parte, las tierras de cultivo se sigue perdiendo a la urbanización, la salinización y la desertificación.
Los suministros de agua dulce para la agricultura están bajo presión, también. Hoy en día, alrededor de un tercio de la población mundial vive en zonas áridas y semi-áridas, que cubren aproximadamente el 40% de la superficie terrestre. Los científicos del clima predicen que en las próximas décadas, las temperaturas promedio aumentarán y el área de las tierras secas se expandirán. Los habitantes de las regiones áridas y semiáridas de todos los continentes están extrayendo agua subterránea más rápido que los acuíferos se pueden recargar y frecuencia de los acuíferos fósiles que no recargan[59]. Sin embargo, los principales cultivos que ahora alimentan el mundial de maíz, trigo, arroz, soja requieren una cantidad sustancial de agua. Se necesita 500-2.000 L de agua para producir un kilogramo de trigo y la cantidad de agua requerida para producir un kilogramo de proteína animal es 2-10 veces mayor [60].
El aumento de las temperaturas medias y la disminución de la disponibilidad de agua dulce presentan desafíos críticos a los investigadores agrícolas para aumentar el rendimiento de los cultivos en condiciones subóptimas. Los rápidos avances en nuestro conocimiento de las respuestas al estrés de las plantas y mejorar el conocimiento y las herramientas para el fitomejoramiento molecular ya han dado lugar a la introducción de nuevas variedades de cultivos resistentes a la sequía, tanto GM y no GM[61]. Nuevas variedades de tolerante a la sequía de maíz producidos utilizando enfoques de mejoramiento modernas que emplean marcadores moleculares, pero no generan plantas transgénicas, se han lanzado en el mercado por Syngenta y DuPont Pioneer de América del Norte, mientras que Monsanto y BASF han desarrollado conjuntamente MON87460 (aka Genuity DroughtGard Los híbridos), una variedad de maíz tolerante a la sequía que expresa una proteína en frío de choque de la bacteria Bacillus subtilis, introduciéndolo en los EE.UU. en 2013 (http://www.monsanto.com/products/pages/droughtgard-hybrids.aspx).
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que las condiciones subóptimas "estrés" se mueven necesariamente plantas lejos de su capacidad pico de utilizar la luz solar para convertir el dióxido de carbono, agua, y otros compuestos simples en los hidratos de carbono y proteínas que se alimentan personas y animales. Variedades tolerantes al estrés por lo general no superan a menos variedades tolerantes al estrés por tanto o en absoluto en condiciones óptimas, sino simplemente sobreviven mejor en condiciones subóptimas, perdiendo menos de su potencial de rendimiento.
Más con menos
¿Por qué tenemos que hacer más con menos? La FAO ha estimado que tendremos que aumentar la cantidad de alimentos que se producen en un 70% en 2050[62]. Nosotros necesitamos más alimentos, piensos y fibra tanto, ya que habrá más gente y porque van a ser más rico. Entre las cosas que la gente demanda, ya que se vuelven más ricos es más carne en su dieta. Producir más carne requiere crecimiento más grano. Pero el aumento de la oferta de granos mediante la ampliación de la superficie cultivada no se puede sostener. Todo lo mejor de la tierra ya está cultivada y preservar lo que queda de la rica herencia biológica de nuestro planeta, dejando más tierra sin arar es una prioridad cada vez mayor. De hecho, los ejercicios de modelado revelan que en tan sólo unas décadas, los recursos naturales del planeta serán insuficientes para apoyar a los patrones de consumo del mundo desarrollado [63].
A su vez, el impacto negativo del cambio climático en la agricultura es cada vez más evidente y se prevé que empeorará [64],[65]. Mientras más tierra agrícola adecuada puede estar disponible a mayor distancia del ecuador como el clima se calienta, no hay garantía de que la productividad de estas tierras compensará las pérdidas de productividad en las regiones ecuatoriales más populosos. Ya sea que nuestros cultivos de alimentos y piensos de alta productividad actuales pueden ser modificados y adaptados para ser sustancialmente más productivas a las temperaturas más altas esperadas o en latitudes más septentrionales con estaciones de crecimiento más cortas aún no se conoce. Se requerirá una investigación sustancial no sólo en la sal, la sequía, y la tolerancia a la temperatura de los cultivos existentes, sino también para la domesticación de las plantas que no son ahora utilizados en la agricultura, pero que son capaces de crecer a temperaturas más altas y sobre el agua salina.
En la agricultura altamente productiva desarrollada el mundo de hoy, fertilizantes y otros productos químicos se aplican y utilizan de manera ineficiente, a sí mismos convertirse en contaminantes en nuestro aire, tierra y agua. Además, algunos de los productos químicos utilizados en la agricultura, tanto convencional y ecológica para el control de plagas y enfermedades son tóxicos para las personas y para la vida silvestre. La transición a prácticas agrícolas más sostenibles, mientras que la duplicación de la alimentación humana y animal de suministro, así como nosotros debemos enfrentar cada vez más con los efectos negativos sobre la productividad agrícola de un calentamiento climático, es probable que sea el mayor desafío del siglo XXI [66], [67].
Los impedimentos para la intensificación sostenible de la agricultura
Para vivir de forma sostenible dentro de las limitaciones planetarias, debemos crecer más en la misma cantidad de tierra utilizando menos agua, energía y productos químicos. La revolución genética molecular de finales del siglo XX que alimenta el desarrollo de métodos precisos de GM es la tecnología más crítica para enfrentar estos desafíos. Paradójicamente, aunque el uso de la tecnología GM ha sido aceptada en la medicina, ha evocado un nivel casi sin precedentes de controversia social en el ámbito de la producción de alimentos, dando lugar a la proliferación de las restricciones normativas y legales que amenazan con paralizar su uso en el logro de una mayor existencia sostenible para la humanidad en el planeta Tierra.
Mientras que las ganancias de productividad basado en los avances científicos anteriores aún puede aumentar la producción de alimentos en muchos países, especialmente en África, las ganancias de productividad parecen haber alcanzado su punto máximo en los países más desarrollados y los recientes aumentos de la productividad se han alcanzado en gran medida a través de la adopción de los cultivos transgénicos [68]. El conocimiento y la tecnología de modificación genética están disponibles para hacer frente a estos desafíos en todo el mundo, pero hay barreras políticas, culturales, y económicos para su uso generalizado en el mejoramiento de cultivos. Como se señaló anteriormente, no existe un consenso global entre las sociedades científicas que la tecnología GM es seguro. Sin embargo, los sistemas políticos de Japón y la mayoría de los países europeos y africanos siguen oponiéndose a la producción de cultivos modificados genéticamente. Muchos países carecen de sistemas de regulación de GM o tienen reglamentos que prohíben el cultivo y, en algunos países, la importación de alimentos y piensos modificados genéticamente.
Incluso en países como los EE.UU. que tienen un marco regulatorio GM [69], el proceso es complejo, lento y caro. Desarrolladores estadounidenses a menudo deben obtener la aprobación de tres organismos diferentes, la Agencia de Protección Ambiental, el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) y la Administración de Drogas y Alimentos, para introducir un nuevo cultivo transgénico en el suministro de alimentos. Traer un cultivo transgénico al mercado, incluyendo el cumplimiento de los requisitos reglamentarios, se estimó un costo de $ 135 millones en 2011[70]. El esfuerzo, tiempo y costo para la aprobación de los reguladores han contraído drásticamente la cartera de innovaciones GM que beneficiaría directamente a los consumidores [71].
En Europa, el marco normativo es prácticamente no funcional; único cultivo transgénico se cultiva actualmente y sólo dos otros han obtenido la aprobación desde 1990, cuando la UE adoptó por primera vez un sistema de regulación[72]. La UE acordó recientemente para permitir que los países miembros decidan de forma individual si se permite el cultivo de un cultivo transgénico aprobado por la UE (http://ec.europa.eu/food/plant/gmo/legislation/future_rules_en.htm). El impacto de esta decisión no se conocerá durante algún tiempo, pero es probable que complicaría aún más el comercio y la ayuda alimentaria como cultivos aprobados en un país esperan la aprobación regulatoria en los demás[73]. Por otra parte, la creciente politización de la evaluación de riesgos hace que sea poco probable que las normas uniformes de seguridad mundial de los cultivos y animales transgénicos surgirán en el futuro previsible[74]. Influencia europea ha sido especialmente perjudicial en África, causando líderes africanos sean excesivamente precautoria en la aprobación de cultivos transgénicos e incluso a prohibir la importación de grano GM para aliviar la hambruna [75].
Sin embargo, es el caso del arroz dorado, modificado genéticamente para producir la vitamina A precursora β-caroteno, que proporciona el ejemplo paradigmático de un inevitable oportunidad de utilizar la tecnología GM para hacer frente a un importante problema mundial desnutrición [76]. Vitamina A severa deficiencia resulta en ceguera, y la mitad de los cerca de medio millón de niños que están cegados por ella mueren anualmente dentro de un año. La deficiencia de vitamina A también compromete la función del sistema inmunológico, lo que agrava muchos tipos de enfermedades. Es una enfermedad de la pobreza y la mala alimentación, el responsable de 1,9-2,8 millones de muertes prevenibles cada año, la mayoría de los niños de menos de 5 años y mujeres [77], [78].
Dos científicos, Ingo Potrykus y Peter Beyer, y sus equipos desarrollaron una variedad de arroz cuyos granos se acumulan β-caroteno, que nuestros cuerpos se convierten en vitamina A. La colaboración con el Instituto Internacional de Investigación del Arroz en un período de un cuarto de siglo, desarrollaron y probaron una variedad de arroz transgénico que expresa una cantidad suficiente de β-caroteno para que unas cuantas onzas de arroz cocido pueden proporcionar suficiente para eliminar la morbilidad y mortalidad de deficiencia de vitamina A [79]. Sin embargo, el arroz dorado permanece envuelta en polémica y se ha invertido en el proceso de regulación por más de una década[80]. Millones de personas sufren y mueren, mientras que el arroz dorado permanece en parcelas de ensayo.
La creciente politización de la determinación del riesgo plantea interrogantes sobre las motivaciones subyacentes [74]. ONG, la mayoría vocalmente Greenpeace y Amigos de la Tierra, parecen haber llevado a cabo campañas vigorosas de desinformación sobre los OGM primero en Europa y luego en todo el mundo [81] -[85]. Greenpeace se mantiene firmemente en contra incluso los usos más benignas y beneficiosos de la tecnología de modificación genética en la agricultura, tales como el desarrollo y la distribución de arroz dorado. Dado el peso de la evidencia científica de lo contrario, es difícil evitar la conjetura de que continuó su oposición a una tecnología inocua y beneficiosa tiene más que ver con la preservación de su base de financiamiento que beneficia a la humanidad[84], [85].
Tal vez el acontecimiento más contraproducente es el creciente desprestigio de los alimentos GM como una herramienta de marketing por la industria de alimentos orgánicos [86]. La industria de alimentos orgánicos encuentra sus raíces en la India rural, donde Sir Albert Howard, posiblemente el padre de la agricultura "orgánica", métodos de compostaje desarrollados capaces de matar los agentes patógenos que abundan en estiércol animal y desechos humanos para que éstos se podrían utilizar con seguridad como fertilizantes en la agricultura [30]. A pesar de que los fertilizantes sintéticos cada vez más se están utilizando en todo el mundo, el movimiento orgánico creció en el Reino Unido y Europa, con el tiempo la búsqueda de un campeón americano en Jerome Rodale, fundador de la Rodale Press, y cruzado de pesticidas Rachel Carson, autor de Primavera Silenciosa, el libro que ha sido acreditado con el inicio del movimiento ecologista [87].
Con el establecimiento de los minoristas orgánicos, tales como Whole Foods y Wild Oats, el negocio de los alimentos ecológicos creció rápidamente y organizaciones de certificación proliferaron. Para traer un poco de uniformidad a lo que se estaba certificado como "orgánico", el Congreso estableció el Consejo de Normas Orgánicas Nacional (NOSB) bajo el USDA a través de la Ley Orgánica de la Producción de Alimentos y cargó con el desarrollo de normas nacionales[30]. Estos se publicaron finalmente en 2000 y se refieren generalmente como la Regla Orgánica. De acuerdo con la NOSB, la agricultura orgánica es un sistema de producción que hace un uso mínimo de insumos externos y busca mejorar "la armonía ecológica." La Regla Orgánica prohíbe expresamente el uso de cultivos transgénicos, antibióticos y fertilizantes nitrogenados sintéticos en la producción de cultivos y la cría de animales, así como los aditivos alimentarios y la radiación ionizante en la elaboración de alimentos.
Los alimentos orgánicos son alimentos producidos en el cumplimiento de la Regla Orgánica; sello orgánico del USDA es una herramienta de marketing que no hace declaraciones acerca de la seguridad alimentaria o la calidad nutricional. Sin embargo, un número de vendedores de la industria de alimentos orgánicos han utilizado sistemáticamente afirmaciones falsas y engañosas sobre los beneficios para la salud y la seguridad relativa de los alimentos orgánicos en comparación con lo que ahora se llaman "cultivados convencionalmente" alimentos[86]. De hecho, este tipo de vendedores orgánicos representan convencionalmente cultivan alimentos como la natación en residuos de plaguicidas, los alimentos GM como peligrosas, y las empresas de biotecnología que producen semillas transgénicas como el mal, mientras que retratar crecido orgánicamente alimentos como más seguro y más saludable. Recientes campañas de "etiquetado" tienen el objetivo de promover la industria de alimentos orgánicos por transmitir el mensaje a los consumidores que los alimentos que contienen ingredientes transgénicos es peligroso [86].
El futuro
En 1798, Thomas Malthus nos dijo que la humanidad estaba condenada al hambre y la lucha porque el crecimiento de la población siempre superando nuestra capacidad para producir alimentos [12]. La población humana de la Tierra entonces sumaban alrededor de mil millones. Los dos siglos siguientes han visto una expansión de más de siete veces de la población humana como resultado de los rápidos avances científicos y técnicos en la agricultura y una disminución en el número de hambre crónica a partir de la mitad de la humanidad hasta aproximadamente un sexto. Pero a medida que el premio Nobel Norma Borlaug, padre de la Revolución Verde, observado en su conferencia del Premio Nobel
(http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/peace/laureates/1970/borlaug-acceptance.html), "Podemos estar en marea alta, pero la marea baja pronto podrían poner en si nos volvemos complacientes y relajar nuestros esfuerzos ". Dicho de otra manera, la agricultura debe correr nunca para mantener el estatus quo actual.
Y sin embargo, la agricultura se ve ahora amenazada en un sentido por su propio éxito. El cambio demográfico de la población de las zonas rurales a las zonas urbanas ha sido particularmente dramática en el mundo desarrollado, con menos del 2% de la población el suministro de la comida para el resto hoy. Pero el hecho mismo de que son los habitantes de gran parte urbanas y tienen acceso a los alimentos a través de un sistema alimentario mundial que suministra nuestros minoristas de alimentos con abundantes producen nos ciega a los conceptos básicos de la agricultura y nos hace vulnerables a los opositores cada vez más estridentes de la agricultura moderna que utilizan el miedo para promover sus intereses económicos.
¿Vamos a tener la sabiduría para superar el miedo a las nuevas tecnologías y re-invertir en el tipo de investigación agrícola y el desarrollo que puede aumentar al mismo tiempo la productividad agrícola y reducir su impacto ambiental, para que podamos preservar lo que queda de nuestra herencia biológica extraordinaria? ¿Podemos seguir para mantener los precios de los alimentos a través de la innovación agrícola basado en métodos genéticos modernos y una mejor gestión de las explotaciones? O inestabilidad social voluntad de la pobreza basada en seguir difundiendo y consumir los gobiernos como la población sigue aumentando, mientras que el calentamiento climático aprieta la agricultura?
Las respuestas a estas preguntas, para bien o para mal, dar forma a nuestras futuras civilizaciones.
Abreviaturas
ADN: ácido desoxirribonucleico
UE: Unión Europea
FAO: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación
GE: ingeniería genética
GM: modificado genéticamente
OGM: organismo genéticamente modificado
ONG: organización no gubernamental
NOSB: Junta Nacional de Estándares Orgánicos
PRSV: virus de la mancha anular de la papaya
R-DNA: DNA recombinante
SDN: dirigida al sitio nucleasa
Reino Unido: Reino Unido
USDA: Departamento de Agricultura de EE.UU.
Fuente: http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/4/1/11
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Fuente: PREGÓN AGROPECUARIO
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