Los vegetales también tienen su genoma
Enfoque global en el VII Congreso Internacional de Biología Molecular de Plantas
La maduración obedece a la disponibilidad de herramientas que, por primera vez, están permitiendo un enfoque global de la fisiología y la bioquímica vegetales. Los frutos van a ser el conocimiento de las redes de genes que definen su ciclo vital y las características específicas de cada planta. La suma debería desembocar en unos pocos años en cambios fundamentales en el conocimiento de especies de interés agronómico y científico, consideran los expertos.
El cambio tiene mucho que ver con la posibilidad de integrar grandes cantidades de datos y tratarlos masivamente. Datos que provienen fundamentalmente de la genómica funcional a través de chips de ADN y otras tecnologías de análisis y que encuentran en la bioinformática el procesador adecuado para identificar genes y sus funciones, caracterizar proteínas y metabolitos, y proponer, en última instancia, mejoras en las llamadas características cuantitativas de los vegetales. Estas características informan del grado de tolerancia o resistencia a factores de estrés ambiental o debido a la acción de patógenos.
Un ejemplo de cómo todas estas tecnologías están marcando el ritmo de avances como se vio en el VII Congreso Internacional de Biología Molecular de Plantas celebrado la pasada semana en Barcelona, con asistencia de más de 2.000 investigadores de 60 países. En su edición anterior, celebrada hace tres años en Quebec (Canadá), buena parte de las ponencias se referían a la identificación y funciones de un gen concreto. Ahora, la mayoría de las charlas de genómica han presentado enfoques globales a partir de cientos o miles de genes. Para Luis Herrera-Estrella, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados de Irapuato (México) y uno de los expertos de mayor proyección en transgénesis vegetal, esto no es más que un signo de lo que se avecina. "En 10 o 15 años vamos a asistir a una auténtica revolución en el conocimiento", augura.
No se trata sólo de datos sino de lo que puede obtenerse de ellos. Por ejemplo, cómo responden los genes cuando la planta sufre una situación de estrés debida a una sequía prolongada o a una pérdida de nutrientes en el suelo. "Estamos empezando a aplicar la biología de sistemas", señala Pere Puigdoménech, investigador del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (CSIC) y copresidente del congreso. Con ella, agrega, se está avanzando en lo que hasta el momento constituía el talón de Aquiles de la biología vegetal: el conocimiento profundo de la fisiología y el desarrollo de las plantas.
Parte de lo que se anuncia como una revolución tiene su punto de partida en Arabidopsis thaliana, la planta modelo cuyo genoma completo se publicó en 2000. El esfuerzo realizado con el primer borrador de la secuencia, de la que ya se han establecido con precisión más del 60% de los genes, está permitiendo integrar los perfiles metabólicos con los de expresión génica. "Pensábamos que Arabidopsis no iba a dar mucha información acerca de otras especies", señala Puigdoménech. La realidad, sin embargo, está demostrando que los genes fundamentales "son los mismos en todas las plantas" y que los específicos para cada especie probablemente se limiten a un escaso 15%.
Además, se cuenta con un buen borrador del genoma del arroz y se trabaja con otras plantas de interés como el maíz, el trigo, el tomate, varias leguminosas o incluso especies forestales como el pino. Pero se va lento: "El maíz tiene un genoma tan grande como el humano", dice Herrera-Estrella, y cuenta con una gran cantidad de secuencias repetitivas y una variabilidad genética enorme. No obstante, ambos investigadores creen que en cuatro o cinco años muchos genomas estarán secuenciados.
¿Qué aportarán? "El conocimiento de las redes de comunicación entre genes", dice el investigador mexicano. Estas redes, que son las que definen las cascadas de reacciones bioquímicas para cualquier organismo, van a permitir identificar los paquetes de genes que intervienen en procesos fundamentales como el desarrollo, el crecimiento y arquitectura de las raíces o la floración. Y también los mecanismos básicos a partir de los cuales abordar un eventual proceso de mejora, como los genes implicados en el rendimiento, la resistencia a la sequía, la tolerancia a salinidad o la calidad de los frutos.
La identificación de las características centra el interés de las aplicaciones en biología molecular de plantas, que permiten incidir en la mejora de las especies de cultivo. Se trata de explotar la variabilidad natural de las especies utilizando todas las posibilidades de la biología molecular, desde la mejora genética clásica hasta el uso de marcadores moleculares pasando por la mutagénesis, el reemplazo genético y la transgénesis.
La equivocación de las multinacionales
La estrategia de las grandes empresas biotecnológicas dedicadas a la producción y comercialización de vegetales transgénicos ha provocado la desconfianza del consumidor y la intransigencia de organizaciones ecologistas, lo que se ha traducido en "un exceso de prudencia" por parte del legislador, según Luis Herrera-Estrella. El investigador, que participó en la primera generación de transgénicos en el laboratorio de Marc Van Montagu en Gante (Bélgica), lleva casi 20 años contando los mismos argumentos: "La primera generación de transgénicos comerciales se orientó a beneficiar al agricultor y no al consumidor". Las mejoras introducidas permitían reducir los costes de producción, pero el consumidor "no obtenía un beneficio claro. Fue un error de planteamiento", sostiene.
Actualmente se cultivan 70 millones de hectáreas de transgénicos en todo el mundo, y los países en desarrollo, "los primeros que debieron beneficiarse de esta tecnología", dice Herrera, están empezando a beneficiarse de ellos. "Hay especies con mayor resistencia a insectos, herbicidas y algunas enfermedades de origen viral". También hay productos con la maduración retardada de sus frutos y otros "están cerca de su comercialización", como los que tienen modificado el contenido de minerales, aminoácidos, vitaminas o compuestos antioxidantes en frutos. La estrategia idónea, señala el científico mexicano, pasa por el desarrollo de tecnología propia en los países en desarrollo y por la introducción de mejoras en las especies autóctonas. Él opina que esta opción, además de beneficiar al pequeño agricultor y solventar problemas de nutrición, ayudaría a "preservar la biodiversidad". "El monocultivo está haciendo mucho más daño", asegura.
Él estudia los mecanismos de adaptación de algunas plantas a suelos difíciles. Se trata de ver por qué logran extraer nutrientes eficazmente y trasladar el conocimiento, en forma de genes o de mejora clásica, a especies como el maíz. Han logrado ya incrementar la productividad en un 25% gracias a una mayor eficiencia en la captación de fosfatos. El cruce de transgénicos con variedades locales multiplica por tres este factor.
