Embed Size (px)
Citation preview
Biotecnología y Bioseguridad: Elementos para la Innovación
Agropecuaria
Pedro J. Rocha S., Ph.D. Especialista Internacional en Biotecnología y
Bioseguridad
Seminarios en Biotecnología y Bioseguridad Videoconferencia Costa Rica-México, CIBIOGEM, 16 de octubre de 2015
1
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
2
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
3
4
La población humana se incrementa
http://www.planetaazul.com.mx/site/2011/07/28/reta-aumento-poblacional-al-mundo/
http://noticias.lainformacion.com/asuntos-sociales/poblacion-y-censo/la-poblacion-solo-aumento-en-2012-en-andalucia-canarias-y-baleares_Tdobrxb6e3ZKXloevHFu9/
> 7.374´109.000 112´800.000 nacimientos en 2015
4:00 p.m., 15 de octubre de 2015 Fuente: http://www.worldometers.info
http://www.sandiegored.com/noticias/13693/Los-salvadorenos-son-el-cuarto-grupo-mas-grande-entre-los-hispanos-segun-el-Censo-2010/
http://www.chinoartelengua.com/blog/wp-content/uploads/2012/12/POBLACION.jpg
5
Necesidades Alimenticias y No
Alimenticias son Crecientes (y
Extremas) en Cantidad y Calidad
Desafíos para la agricultura y los sistemas
agroalimentarios
6
- Productividad y competitividad
- Sustentabilidad
- Gestión integrada de los recursos hídricos
- Seguridad alimentaria y nutricional
- Inclusión rural - Género, conocimiento tradicional
- Estricto control social
- Cambio climático global (IICA, 2014)
6
www.diarioeldia.cl
www.reconquista.com.ar
http://www.innovagro.wordpress.com www.geotecniaambiental.cl www.peruforestal.net
Estricto control social
7
• Todos opinan sobre el campo aunque pocos tengan conocimiento de cómo producir en él.
• Hacer «lo mismo que antes» difícilmente permite adaptarse a los nuevos retos.
• Visión romántica vs. realidad.
• Sobrevaloración de lo «natural». – No todo lo natural es inocuo o
seguro
Fotografía tomada de: Wayne Parrot, 2013
No todo la natural es inocuo
8
• La agricultura orgánica hace uso de insecticidas botánicos
• Efecto de tales productos sobre organismos no blanco (abejas) no había sido estudiado
• Se demostró toxicidad aguda y efectos subletales de extracto de ajo, rotenona y aceites de andiroba, citronela, eucalipto y neem sobre abejas (adultos y larvas)
• Fuente: Xavier et al. 2015. Acute toxicity and
sublethal effects of botanical insecticides to honey bees. Journal of Insect Science. 15(1):137 DOI: 10.1093/jisesa/iev110
Mortalidad (media ± EE) de abejas obreras adultas (72 h después de exposición a insecticida botánico) y larvas (expuestas a dieta con
bioinsecticida). Tomado de Xavier et al. (2015)
Cambio Climático Global
http://www.elcolombiano.com
http://www.indaga.net/noticiascomunitat/images/incendios-forestales-comunitat.jpg
http://www. robertocarballo.com
"Este es un mundo pequeño, y todos estamos conectados entre sí" (Hongbin Yu, Centro Interdisciplinario de la Tierra -ESSIC).
El Amazonas depende del fósforo del Sáhara para ser fértil - Cada año, 27.7 millones de toneladas de polvo del Sáhara alcanzan el Amazonas (el mayor transporte de polvo
del mundo) - De ellas, 22 000 toneladas son fósforo -igual a la cantidad que pierde el Amazonas por lluvia e inundaciones - Aporte de 23 (7 - 39) g P ha-1 a-1 - Hongbin Yu, et al. 2015. The Fertilizing Role of African Dust in the Amazon Rainforest: A First Multiyear Assessment Based on
CALIPSO Lidar Observations. Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/2015GL063040
Si llueve aquí
Se empobrece aquí
Efectos globales…
Ciencia, Tecnología, Innovación & Institucionalidad
Naturaleza Recursos tangibles
Necesidades
Recurso Intangible
(Conocimiento)
Investigación Básica
Ciencia
Conocimiento tradicional
Tecnología
Industrias y Mercados
Innovación
Desarrollo Impactos
Económico Social
Ambiental
Investigación Aplicada
Rocha, 2009
11
Desafíos de la innovación
Hechos:
• Vivimos en la era de la innovación – Fuerza impulsora de las sociedades modernas – Incluye ciencia y tecnología, mercados e institucionalidad.
• Fundamental para: – Incrementar e intensificar la producción – Mejorar la productividad – Aumentar rentabilidad – Reducir pobreza e inequidad – Disminuir el impacto ambiental – Responder a desastres naturales – Generar nuevas tecnologías y fomentar su acceso – Adaptarse al cambio climático – Alcanzar la seguridad alimentaria
12
Desafíos de la innovación
• Inducir procesos de innovación en la agricultura exige: – Ambiente propicio (marcos de política)
– Aplicación rigurosa a través de instrumentos e incentivos
– Apoyo a la producción
– Desarrollo de una masa crítica de investigación y desarrollo
– Fortalecimiento de los sistemas de innovación
– Atracción de inversiones
– Desarrollo de nuevos modelos de negocios
13
• Mecanización • Agricultura de precisión. – Sistemas de riego y drenaje.
• Desalinización de agua. – Israel (2009): 0,55 USD/m3
• Agricultura protegida. • Nanotecnología • Biotecnología – Resuelve problemas productivos (vg. Semillas tolerantes a sequía,
desinfección de material de siembra) – Hace uso de biodiversidad (vg. Bioinsumos) – Brinda herramientas eficientes para control de plagas y
enfermedades (vg. Bt) – Genera nuevos productos y procesos en los diversos eslabones de
la cadena • Primaria: Nuevas semillas, control biológico • Procesamiento: Enzimas, fermentaciones, optimización de gasto energético • Agroindustrial: Empaques, vida del producto
– Apoya la trazabilidad – Acelera procesos (vg. diagnóstico, detección) – Es incluyente (pequeño mediano y gran productor) – Responde a protocolos de bioseguridad
Avances Tecnológicos
http://www.techmek.com/en/products/
http://www.littauharvester.com/products.php
http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es.wikipedia.php?title=Desalinizaci%C3%B3
14
(…) Cuestionamientos de escépticos están haciendo perder credibilidad en conocimiento científico
15
• “… todas las disciplinas del conocimiento científico enfrentan una organizada y furiosa forma de oposición. Empoderados por sus propias fuentes de datos y sus propias interpretaciones, los escépticos han declarado la guerra al consenso de los expertos…” (National Geographic, marzo 2015).
• En la actualidad, hay un cisma entre la ciencia y la cultura popular motivado por intereses ideológicos, políticos, económicos, religiosos … ¡y esto puede tener efectos devastadores!
(…) Cuestionamientos de escépticos están haciendo perder credibilidad en conocimiento científico
16
Ejemplos polémicos (Pew Research Center, 2015):
• Movimiento mundial antivacunas: Resurgimiento del sarampión, rubeola, paperas en Alemania, USA, UK; polio en España.
– 1998: Andrew Wakefield (médico), 2007: Jenny McCarthy (conejita Playboy) y Jim Carrey (actor) – [Gámez LA. 2005. El peligro de creer. Ed. Léeme libros]
• Cambio climático: Negación del fenómeno y liberación de responsabilidades al ser humano.
– Enero 21 de 2015: Se aprueba (98:1) enmienda que afirma que el cambio climático es real y no un engaño.
– Mayo 2 de 2015: Senado de USA rechazó (50:49) el consenso científico de que los seres humanos contribuyen al calentamiento global.
• Evolución: Las teorías creacionistas niegan la teoría de la selección natural de Darwin.
• Transgénicos
(…)
http://www.sciencealert.com/scientists-have-found-out-the-one-argument-that-can-change-anti-vaccers-minds?perpetual=yes&limitstart=1
http://www.bcsnoticias.mx/confirma-secretaria-de-salud-caso-de-sarampion-en-los-cabos/
https://es.wikipedia.org/wiki/Charles_Darwin#/media/File:Editorial_cartoon_depicting_Charles_Darwin_as_an_ape_(1871).jpg
Ciencia, Tecnología, Innovación & Institucionalidad
Naturaleza Recursos tangibles
Necesidades
Recurso Intangible
(Conocimiento)
Investigación Básica
Ciencia
Conocimiento tradicional
Tecnología
Industrias y Mercados
Innovación
Desarrollo Impactos
Económico Social
Ambiental
Investigación Aplicada
Rocha, 2009
Institucionalidad
17
Institucionalidad del Sector Agrícola en ALC
Mejorar el desempeño de la agricultura
Codex, PCB, UPOV, TIRF, IPCC, OMC, etc.
Instituciones
Políticas e Instrumentos
CAS, CAC, Fontagro, Foragro,
Redes
Internacional Regional Nacional
Ministerios, Comisiones
Legislativas, Programas Nacionales Sectoriales,
Universidades, INIA, Redes, Plataformas, Gremios,
Asociaciones
Sistema UN (FAO), GFAR, GCAR, CGIAR,
OIC, Embajadas (Agregados agrícolas)
Hemisférico
CIAO
18
- Convencional - Transgénica - Orgánica - Agroecológica - Indígena
IICA, CEPAL, OPS
> Sustentabilidad > Eficiencia
> Rentabilidad - Enfrentando CCG
- Uso de la biodiversidad - Seguridad alimentaria
Consumo
Elementos a articular para atender las necesidades de la población humana
19
Investigación y Desarrollo
Producción primaria
Industrialización
Tecn
olo
gías
Me
rcad
os
Re
gula
cio
nes
Pú
blic
os
Pri
vad
os
Académicos & investigadores
Productores, comercializadores, gremios, asociaciones, etc.
Consumidores exigentes
Reguladores
Me
dio
s d
e
com
un
icac
ión
Desarrolladores
Requisitos Fases Actores
BIOTECNOLOGÍA
A G R I C U L T U R A
Conocimiento empírico
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
20
Biotecnología
“Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (CDB, 1992).
21
Cultivo in vitro
Clonación / Micro-
propagación
Crioconservación
Generación de haploides
Inducción de variación somaclonal
Radioisótopos y Radiación
Inducción de mutaciones
Marcadores Moleculares
Hibridación -Fitomejoramiento-
Bioreactores
Regeneración
Modificación Genética TRANS-CIS-XENO-Génesis,
Mutagénesis dirigida: ZFN/TALEN, ODM, CRISPR/CAS9,
Agroinfiltración
Fermentación
Limpieza biológica
Tipo I: isoenzimas, RFLP, Tipo II: Basados en PCR (RAPD,
AFLP, SSR)
Tipo III. Basados en secuenciación (SNP, SSCP)
“Ómicas” Genómica
Proteómica
Transcriptómica
Metabolómica
Control biológico
Biofertilización (compost)
Biocombustibles
Bioinformática
Biocontrol (productos naturales)
Técnica de insecto Estéril
Biotecnología agrícola
Basado en: Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31 22
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
23
• Se han consolidado las técnicas tradicionales. – Limpieza/desinfección de tejidos, embriogénesis somática,
micropropagación clonal/regeneración , cultivo de anteras, criopreservación, rescate de embriones
• Herramienta fundamental de investigación agrícola básica y aplicada.
• Todas las especies que sustentan la alimentación de la humanidad han sido objeto de cultivo in vitro.
• Rescate y conservación de especies animales y vegetales
• Negocios en propagación (banano, plátano, flores, caña de azúcar) y limpieza de material vegetal (café, cacao, camote, etc.)
– Oportunidad para universidades, pequeños y medianos agricultores
• Por consolidar: Producción de metabolitos de utilidad en industria farmaceútica (paclitaxel) y alimenticia (vg. colorantes, sabores). - Davies & Deroles (2014). Curr. Opin. Biotech. 26:133-140.
Cultivo in vitro de Células y Tejidos Vegetales
24
http://peakplants.blogspot.com/
• Recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. –Cultivos de células como “fábricas” de
compuestos
• Eficiencia asociada a condiciones óptimas. – Flujo de gases (O2, N2, CO2, etc.), temperatura, pH,
oxígeno disuelto y velocidad de agitación o circulación.
• Clasificación: – Según su modo de operación: discontinuo,
semicontinuo, continuo.
– Según su biología: aeróbicos, anaeróbicos, facultativos
• Obj.: Alcanzar mayor eficiencia energética
Biorreactores
25
http://urbinavinos.blogspot.com/2013/01/las-lebaduras-y-la-fermentacion.html
http://www.muymalos.com/que-es-la-fermentacion-alcoholica/
– Caracterización de biodiversidad
–Determinación de relaciones de parentesco
– Empleados en mejoramiento genético: Selección asistida y mapeo de genes
– Empleados en todas las especies vegetales que sustentan la alimentación humana
–Diagnóstico de enfermedades
–Detección de alérgenos (Monaci & Visconti, 2010),
microorganismos patógenos (Selma et al., 2008) y toxinas (Passone et al., 2010)
– Trazabilidad de alimentos
– Protección de denominaciones de origen (Negrini et al., 2008)
–Monitoreo de OGM (Gryson, 2010)
Marcadores Moleculares
26
Rocha et al., 2007 Rev. UDCA 19(2):51-63
Secuenciación de ADN
100 - 250 pb (15 días)
5.000 - 10.000 pb (2 días)
(5 000 000- 10 000 000 pb)x4 (2 horas)
http://www.nanoporetech.com/technology/minion-a-miniaturised-sensing-instrument
27
Al 14 de octubre de 2015 Número
Total de proyectos 69 583
Archea 1 113
Bacterias 48 195
Eucariotes 10 685
Metagenomas 606
Fuente: http://www.genomesonline.org
Genoma humano 3 200 000 000 pb
(24 horas <1000 USD)
Avances en Genómica Vegetal
28
Martin Möller, 2005 www.lindbloms.se
http://mariaxhe.blogspot.com/2013/08/fresas.html
www.lacienciaysusdemonios.com
www.botanicalgarden.ubc.ca
www.eweb.unex.es
http://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html
Bioinformática
29
Análisis de secuencias - Anotación de genomas (marcado de genes)
- Biología evolutiva computacional - Genómica comparativa (correspondencia entre genes de diversas especies)
- Genética de las enfermedades (vg. mutaciones y cáncer)
Expresión de genes y proteínas - Análisis de expresión de genes - Análisis de expresión de proteínas - Análisis de la regulación
Bioinformática estructural - Predicción de estructura de proteínas - Acoplamiento proteína-proteína
Redes y biología de sistemas - Redes de interacciones moleculares - Biología computacional - Modelado de sistemas biológicos
Análisis de literatura - Minería de datos
Análisis de imágenes
Informática de la biodiversidad
Creación y mantenimiento de bases de datos, software y herramientas
- Software libre - Servicios web - Sistemas de manejo de flujos de trabajo
Educación
Ciccarelli, FD (2006). "Toward automatic reconstruction of a highly resolved tree of life." (Pubmed). Science 311(5765): 1283-7. Letunic, I (2007). "Interactive Tree Of Life (iTOL): an online tool for phylogenetic tree display and annotation.". Bioinformatics 23(1): 127-8.
Otras ‘ómicas’
30
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
31
Bioinsumos Agrícolas
32
Componentes o productos biológicos
que pueden ser empleados con
distintos propósitos en las actividades
agrícolas
Los insumos biológicos para la agricultura se obtienen mediante biotecnología
33
Nat
ura
l
Bio
lóg
ico
(B
io)
Botánico (Fito) Bio (fito-, fico-, mico-) remediación
Bio-fertilizantes y abonos orgánicos – bioles, FBN, SBP, SBK,
Compostaje, Vermicultura, Bio-Estimulantes, Fito-reguladores, Bio-
herbicida, Control biológico: Feromonas,
Bio-insecticidas, Bio-repelentes, Bio-insecticidas, Bio-fungicidas,
Bio-nematicidas, Bio-bactericidas
Bio-viricidas
Micro-biológico (Fico, Mico)
Animal
Mineral
Fertilizantes
(macro y micronutrientes ) Enmiendas
Aplicación de macro y micronutrientes (minerales)
Tomado de: Rocha (2013)
Mez
clas
Mez
clas
Bio-insumos Bio-productos
Bioinsumos Agrícolas
34
Bioinsumos: De pequeños a grandes
35
AgraQuest en Estados Unidos
Biagro en Argentina
Desarrollo de mercado de bioinsumos agrícolas en ALC
Recurso biológico
Escalamiento
Producto intermedio
Registro de producto
Certificación de procesos
Institucionalidad
Aplicación agrícola
Sí
Otras aplicaciones
No
C
om
erc
ializ
ació
n
Pro
toco
los,
Est
ánd
ares
, No
rmas
, Pru
ebas
, C
alid
ad (
Traz
abili
dad
, In
ocu
idad
, Efi
caci
a,
Esta
bili
dad
, Bio
segu
rid
ad)
Políticas de Fomento
Mercados BIO-Productos
Autorización para acceso
Convencionales
Orgánicos
Transgénicos
Locales, Nacionales,
Internacionales
De
sarr
ollo
B
iote
cno
lógi
co
(In
vest
igac
ión
, val
idac
ión
)
Extracción
Conservación
Desaparición
Evaluación
36
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
37
38
Otras disciplinas:
Biotecnología: mucho más que transgénesis
IICA no está a favor o en contra de una tecnología particular
Bioseguridad: Expresión de la soberanía de los países frente a la biotecnología (transgénica)
Biotecnología: complemento y fundamento de las diversas formas de agricultura
Cultivo in vitro
Hibridación
Fermentación
“Ómicas”: Genómica, Proteómica, Metabolómica
Marcadores moleculares
Radio-actividad
Transgénesis
Bio-reactor
Bio-informática
Conocimiento científicamente validado y tecnologías disponibles
Ciencias biológicas: Biología celular
y molecular
Ingenierías Derecho Economía
Genética Bioquímica Fisiología vegetal
Microbiología
Estadística Informática
Sistemas productivos sostenibles (social, económico, ambiental)
Agricultor decide Políticas Implementadas Decisión política
Comunicación
Aceptación No
Aceptación
Tecnologías limpias
Tecnología transgénica
Tecnología nuclear
Tecnologías convencionales
Base científica y técnica
Innovación tecnológica
Postulados IICA
Resultados
Propósito
Modificado de: Rocha, 2011. ComunIICA 8(Enero-Julio):23-31
convencional orgánica
limpia
Basada en conocimiento tradicional
transgénica
Ecología
39
Apoyo a la institucionalidad: Políticas e Instituciones
Construcción de capacidades
Actividades Comunicación de la
biotecnología
• Manipulación directa del genoma de un organismo empleando biotecnología
• Incluye cambiar, incorporar o retirar genes
• Hay modificaciones estables y transitorias
Modificación Genética
40
Genes
Técnicas de introducción
Sistemas de regeneración
Organismo fuente
Organismo receptor
Técnicas de identificación y
aislamiento
Posibilidades de la Modificación Genética
41
Planta Animal
Bacteria Virus
Transgénesis
Cisgénesis
Intragénico Famigénico Linegénico
Xenogénesis
Laboratorio P. Rocha, 2014
Técnicas de mutagénesis dirigida
Técnicas que emplean transgénesis como paso intermedio para obtener plantas que no contienen genes exógenos
Técnicas de transformación de plantas con secuencias de ADN procedentes de especies compatibles
Técnicas de injerto en las cuales la parte injertada no contiene ninguna nueva secuencia de ADN.
Técnicas de transformación de plantas con ADN exógeno
42
Técnicas de Mejoramiento
Tomado de: Julieta Bertana, 2015
Transgénicos
GM Convencional
Resistencia a herbicida (RH)
Resistencia a Insectos (RI)
RH/RI
Degrada herbicida No produce herbicida
Produce bioinsectida
Degrada herbicida y Produce bioinsectida
43
(+) Reducción de tipos de moléculas y dosis de biocidas químicos (-) Posibilidad de aparición de plagas resistentes a bt
(+) Reducción de tipos de moléculas y dosis de herbicidas químicos (-) Aparición de malezas resistentes
Cultivos GM en 2014
44
% A
do
pci
ón
Tomado de: James, C. 2014. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2014. Brief 48.
79% 70%
32% 24%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
- Total: 181.5 Mha - América (158.1 Mha = 87,1%) - CAN, MEX, USA (84,9 Mha = 46.8%) - Cono Sur (73,2 Mha = 40.3%) - 28 países producen - > 194 consumen productos
derivados de cultivos GM
Sigue la desinformación y el terror sobre Transgénicos
45
www.taringa.net
http://ailhadasflores.blogspot.com/2012_01_01_archive.html
http://cuartoderecha.com/151
http://www.depapaya.org/news/es/2006/03/16/01/contra-la-mala-mesa
Foto: Nature (11 Oct. 2012). Vol 490:158
www.lagarbancitaecologica.org
Realidades y los mitos de los cultivos GM
Ámbitos Realidades (ventajas y desventajas)
Mitos (positivos y negativos)
Salud Humana
Hechos comprobados con rigor técnico-científico
Aplicación del método científico Comprobados y validados por expertos
Sigue ruta de divulgación técnica
Relacionados con la falta de información validada
Ausencia de estudios e información
Creencias de impactos sobre la salud humana y el ambiente
Uso del glifosato Semilla GM es estéril
Dependencia tecnológica Presencia y comportamiento de
multinacionales Sobrevaloración de la tecnología
Ambiental
Biodiversidad
Regulatorio
Productivo
Legal
Económico
Comunicación
Otros
Consecuencias tecnológicas, ambientales, económicas,
políticas, sociales, etc. 46
Correlación no implica causa
47
Hay información científica rigurosa sobre OGM
48
Tomado: Nicolia, A., Manzo, A., Veronesi, F. y Rosellini D. 2013. An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research. Critical Reviews in Biotechnology Early Online: 1–12
Realidades y mitos de los cultivos GM en salud humana
Ámbitos Realidades Mitos
Salu
d H
um
ana
Después de más de 30 años de investigación sobre cultivos GM, no existe evidencia científica alguna que demuestre que los cultivos GM comercializados en el mundo en la
actualidad estén generando problemas de salud humana y animal
Los cultivos GM son tan SEGUROS como los convencionales Fuentes:
- Nicolia A, Manzo A, Veronesi F, Rosellini D. 2013. An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research. Critical Reviews in Biotechnology Early Online: 1–12 (revisión de 1783 estudios)
- Carpenter JE. 2011, Impact of GM crops on biodiversity. GM Crops 2(1): 7-23
- Park JR, McFarlane I, Phipps RH, Ceddia G, Raymond J. 2011. The role of transgenic crops in sustainable development. Plant Biotechnology Journal 9: 2–21
- Cultivos GM generan enfermedades en animales (Seralini et al.,
2012) y en humanos (sin
referencia científica alguna)
- Glifosato causa diversos tipos de cáncer en animales y humanos
Se reduce de manera considerable la utilización de agroquímicos altamente tóxicos para humanos (Brookes & Barfoot, 2014) con lo que se evitan intoxicaciones de los operarios por mal manejo.
49 Productos transgénicos para salud humana (vacunas, medicinas, terapias, etc.) no han
generado mayor debate. Excepción: Mosquito GM
Mosquito transgénico para control de dengue
Problema • Dengue: Enfermedad transmitida por mosquitos (Aedes aegypti).
• Está aumentando la prevalencia y la gravedad de los casos. – En Brasil: 16 millones de casos anualmente.
• No hay medicamentos específicos o vacuna autorizada.
50
Fuentes: http://www.oxitec.com/category/publications Atkinson, MP, Su, Z, Alphey, N, Alphey, LS, Coleman, PG, Wein, LM. 2007. Analyzing the control of mosquito-borne diseases by a dominant lethal genetic system. PNAS.104:22. Carvalho, DO, McKemey AR, Garziera L, Lacroix R, Donnelly CA, Alphey L, Malavasi A, Capurro ML. 2015. Suppression of a Field Population of Aedes aegypti in Brazil by Sustained Release of Transgenic Male Mosquitoes. PLOS Neglected Tropical Diseases 1-15. DOI:10.1371/journal.pntd.0003864
Alternativas de solución • Técnica del Insecto Estéril – Radiación (generaba mutaciones letales) – Modificación genética • Ae. aegypti, OX513A (2007) • Liberación sostenida de machos de OX513A suprime
poblaciones del mosquito • Islas Cayman: 82% de reducción • Juazeiro, Norestwe de Brasil • Liberación aprobada por CTNBIo en 2010 • Disminución del 95%
Transgénesis en Animales: Caso Salmón
Salmón AquAdvantage
• El primer animal GM para propósitos alimenticios.
• Contiene un gen que codifica para la hormona de crecimiento del salmón Chinook (Oncorhynchus tshawytscha) bajo el control de un promotor de una proteína anticongelante y un terminador de Zoarces americanus.
• Infértil por diseño.
• Aprobado en Canadá, USA (sí pero no)
• Temas de debate: – Alergenicidad
– Niveles de factor de crecimiento
– Composición de ácidos grasos poli-insaturados
– Impactos potenciales sobre el ambiente.
• Reportes de trucha y tilapia GM (no comercializadas).
Fotos tomadas de: Wikipedia (http://www.wikipedia.com)
51
Agroinfiltración a escala comercial
Chen et al. (2013). Adv. Tech. Biol. Med.
http://www.kbpllc.com/
Fuente: Rocío Díaz de la Garza, ITESM, México, 14 Nov. 2014
Producción de proteínas terapeúticas
PNAS 2006, 103:14645
Sistema de expresión Tiempo para obtener miligramos de anticuerpo
Tiempo para obtener gramos de anticuerpo
Cultivo de células de mamífero
2-6 meses 6-12 meses
Animales transgénicos > 12 meses > 12 meses
Plantas transgénicas estables 12 meses > 24 meses
Magnifection (expresión transitoria con magnICON®)
14 días 14-20 días
Ventajas Costos de producción Rendimiento Rapidez en expresión Rapidez en manufactura
Fuente: Rocío Díaz de la Garza, ITESM, México, 14 Nov. 2014
Realidades y mitos de los cultivos GM sobre el ambiente
Ámbito Realidades Mitos
Am
bie
nta
l
- Apoya las estrategias de intensificación sostenible de la agricultura: - Expande área útil por utilización de áreas marginales o degradadas (Carpenter, 2010. Nat.
Biotech 28:319-21)
- Incremento de los rendimientos (ton/ha) hace que menos áreas sean dedicadas a la agricultura
- Aprox. 13 Mha de bosques tropicales se pierden anualmente en países tropicales.
- Si 377 Mton de alimento y fibras producidos en el período 1996-2012 no se hubieran producido con GM, 123Mha adicionales de cultivo convencional habrían sido requeridas (Brookes & Barfoot, 2014). Contaminan el
ambiente porque usan glifosato (sin
referencias
científicas)
- Previene degradación física, química y biológica de suelos (Rovea, 2012; Díaz-Rosello, 2001; Meriles et al., 2009. Soil & Tillage Research 103:271-281)
- Disminuye erosión, incrementa infiltración del agua y reduce escorrentía de biocidas
- Reduce de la huella ambiental de la agricultura y disminuye liberación de gases de efecto invernadero y de pesticidas (Brookes y Barfoot, 2014).
- En 2012, se evitó la liberación de 26,7 Mton CO2, equivalente a remover 11,8 M de carros - Se estima una reducción de pesticidas del 18,5% en el período 1996-2012 (se dejaron de usar
497000 ton de i.a.)
- Evita o disminuye la utilización (dosis y frecuencia) de pesticidas (Hutchinson et al. Science
330:222-5) - Se pasa de 6-8 a 1-2 aplicaciones en maíz o de >40 a 2-3 en berenjena (Pal et al., 2009).
- Los cultivos GM NO están acabando con los ecosistemas, de hecho son más amigables con el ambiente que los cultivos convencionales
54
Realidades y mitos de los cultivos GM sobre la biodiversidad
Ámbito Realidades Mitos
Bio
div
ers
idad
Existen múltiples estudios rigurosos y con resultados publicados en revistas reconocidas que tratan del efecto de los cultivos GM sobre la biodiversidad. Algunos han sido cuestionados y retirados por diseño erróneo o falta de reproducibilidad. (Nicolia et al., 2012; Naranjo, 2008; Icoz & Stotzky, 2008) - Cultivos GM tolerantes a insectos han sido objeto de varios estudios (>360 artículos a 2008, Naranjo CAB reviews 4:
1-11)
No existen estudios
- Protegen la biodiversidad benéfica (Carpenter, 2011), mantienen y mejoran la diversidad de los recursos fitogenéticos para asegurar la resiliencia de la producción de cultivos alimenticios (The Royal Society, 2009; Gressel 2008)
- Aunque se ha presentado una reducción de 6% en la diversidad de 1960 comparada con la de 1950, la
diversidad liberada en variedades se incrementó entre 1960 y 1970 (van der Wow et al., 2010 TAG 120: 241-52)
- Tres estudios han analizado el impacto de la introducción de cultivos GM dentro de la diversidad genética de los cultivos - Estudio de uniformidad genética (medida del parentesco genético) en algodón mostró una reducción del 28% en
la uniformidad a través de USA (Bowman et al., 2003, Crop. Sci. 43:515-8)
- Análisis de coeficiente de parentesco (mide el grado de parentesco dentro de una población) de 312 variedades tolerantes a glifosato y convencionales mostró que la introducción de variedades tolerantes tiene bajo impacto de sobre la diversidad (Sneller, 2003, Crop Sci. 43:409-14)
- Introducción de algodón Bt en India inicialmente resultó en una reducción de la diversidad de solo un bajo número de ´´variedades´´ propias. Sin embargo, el número de variedades se ha incrementado por más variedades Bt disponibles en el tiempo (Krishna et al., 2009)
Acaban con la biodiversidad
- Se presenta flujo de genes entre cultivos y parientes silvestres igual que con convencionales (LacBiosafety) y la diversidad de los cultivos se puede ver impactada por las ventajas o desventajas que el evento confiere (National Research Council, 2010).
Flujo de genes afecta la
biodiversidad 55 Cultivos GM NO están exterminando la biodiversidad
Realidades y mitos de los cultivos GM sobre la biodiversidad
Ámbito Realidades Mitos
Bio
div
ers
idad
Sobre organismos no blanco - Impacto de cultivos GM-Bt sobre organismos del suelo está bien estudiado (>70 artículos, Icoz & Stotzky, 2008. Fate and effects of insect-resistant Bt crops in soil ecosystems. Soil Biol. Biochem. 40:559-86)
- Pocos o ningún efecto tóxico de las proteínas CRY se ha encontrado en cochinillas, ácaros, lombrices de tierra, nematodos, colémbolos, abejas o en la actividad de varias enzimas del suelo. - No se han detectado efectos adversos sobre organismos no blanco y benéficos y no hay evidencia de efectos sobre el paisaje (O´Callaghan et al. 2005. Annu. Rev. Entomol. 50:271-92) - Estudios de campo y han confirmado que la abundancia y actividad de parasitoides y predadores naturales es similar en cultivos GM-Bt y no GM-Bt (Romeis et al. 2006. Nat. Biotech.
24: 63-71)
No hay estudios sobre
efectos de cultivos GM
sobre organismos no
blanco
Sobre malezas - Tolerancia a herbicidas no es un fenómeno exclusivo de GM. El primer reporte confirmado se dio en 1964 (enredadera resistente a 2,4-D) - El manejo de las malezas en diferentes cultivos GM arroja resultados diferenciales (Firbank, 2003; Hawes et al., 2003):
- Remolacha GM-RH y colza GM–RH: el control de malezas es alto, pocas semillas de malezas - Maíz GM-RH: incremento en malezas dicotiledóneas y semilla de malezas
- Se ha reportado resistencia a glifosato de 21 malezas en 15 países en áreas con cultivos GM (soya, maíz, algodón, colza) y convencionales (almendras, orquídeas) [Powles et al. 1998; The International Survey de Herbicida Resistant Weeds]
Solo los cultivos GM
generan malezas
resistentes
56
Realidades y mitos de los cultivos GM
Ámbitos Realidades Mitos
Re
gula
tori
o
Hay control sobre la calidad de la semilla (garantiza inocuidad y sanidad) - Las multinacionales hacen lo que quieren en bioseguridad - Hay «nada» en bioseguridad
Se siguen estrictos esquemas y protocolos de bioseguridad, evaluación y control (FAO, 2011. Biosafety resource book)
La mayoría de países en ALC cuentan con leyes, protocolos y marcos regulatorios de bioseguridad
Pro
du
ctiv
o
Aumenta la precisión en el manejo (tiempo y recursos) y facilita las labores del cultivo - Simplifican las observaciones para toma de decisiones, optimiza el tiempo de los operarios,
mejora (racionaliza) el uso del agua, fertilizantes y agroquímicos
Son cultivos perfectos / imperfectos
Reduce las pérdidas (en cantidad y calidad) de las cosechas por menores daños físicos (Hutchinson et al. Science 330:222-5)
Garantiza la calidad de la semilla
- Dependencia en el suministro de semilla de maíz, soja, algodón y colza de 6 multinacionales
- Protege DPI y respeta las leyes del comercio
Un mismo evento GM no protege contra el daño de todos los posibles insectos plaga. - En algodón GM-Bt, se controlan insectos plaga independiente del clima y la variación
regional (Carriere et al., 2003. PNAS 100:1519-23; Wu et al. 2008. Science 321:1676-8)
Aumento indirecto de la productividad (ton/ha)
- Encuestas con productores de 12 países han demostrado incremento de rendimientos en aquellos que adoptaron GM (49 publicaciones, Carpenter, 2010. Nat. Biotech 28:319-21).
Hay riesgos productivos por mal manejo de los paquetes tecnológicos (vg. No hacer rotación de cultivos) (Rocha y Villalobos, 2012) 57
Impactos de cultivos GM sobre la productividad
58
124
32
13
73%
19%
8%
Positivos
Similares
Negativos
Tomado de: Carpenter, 2010. Nat. Biotech 28:319-21 Carpenter, 2014. GM Crops 2 (1):7-23.
Opinión de productores
Rendimiento alto implica: - Menor presión sobre suelos y
nuevas áreas de siembra - Optimización de recursos (agua,
suelo, nutrientes) - Beneficio sobre el ambiente
Adaptación de cultivos a nuevos climas mediante modificación genética
Modificación genética tiene el potencial de acelerar el fitromejoramientopara adaptación de los cultivos a ambientes cambiates y bajo estrés (Bhatnagar-Mathur P, Vadez V, Sharma KK. 2007. Transgenic approaches for abiotic stress tolerance in plants: retrospect and prospects. Plant Cell Reports, DOI 10.1007/s00299-007-0474-9)
• Tolerancia a la sequía – Duración e intensidad de la sequía se ha incrementado. La sequía reduce dramáticamente la productividad de los
cultivos.
• Tolerancia a la salinidad – Suelos afectados por salinidad están en más de 100 países y cerca del 20% de la agricultura bajo irrigación está
afectada. – Mumms R. 2005. Genes and salt tolerance: bringing them together. New Phytologist, 167: 645–663.
• Tolerancia al calor – Calentamiento global reduce en promedio entre 5% y 6% la productividad de cultivos C4 (optimo 25-30°C) y C3 (15-
20 °C), respectivamente, por cada 1°C de incremento – Yamori W, Hikosaka K, Way DA. 2013. Temperature response of photosynthesis in C3, C4, and CAM plants. Photosynthesis
Research, 119(1-2): 101-17. Available at: DOI 10.1007/s11120-013-9874-6)
• Re-ingeniería de fotosíntesis de cereales – Modelos matemáticos sugieren modificar Rubisco para maximizar ganancias de C a niveles elevados de CO2 – Zhu XG, Portis AR, Long SP. 2004. Would transformation of C3 crop plants with foreign Rubisco increase productivity? A computational
analysis extrapolating from kinetic properties to canopy photosynthesis. Plant, Cell & Environment, 27: 155–165 – Hanson MR, Gray BN, Ahner BA. 2013. Chloroplast transformation for engineering of photosynthesis. Journal of Experimental Botany, 64:
731–742).
• Resistencia a patógenos – Dwivedi SL, Sahrawat K, Upadhyaya H, Ortiz R. 2013. Food, nutrition and agrobiodiversity under global climate change.
Advances in Agronomy, 120: 1–118.
59
Fuente: Langgut, D. & Litt, T. 2013. Tel Aviv: Journal of the Institute of Archaeology of Tel Aviv University.
Lo que está y viene: Tolerancia a sequía - Urgente
Fuente: Pregón Agropecuario, 2015
Fuente: https://www.genuity.com/corn/Pages/Genuity-DroughtGard-Hybrids.aspx
¿Saldrán al mercado?
Característica introducida
Efecto
Tolerancia o resistencia a enfermedades causadas por
virus, bacterias, hongos e insectos (lepidópteros)
• Calabacín resistente a tres virus simultáneamente • Manzana, zucchini, pimentón, ciruela resistentes a virus • Fríjol resistente a virus • Bananas tolerantes a Zigatoka negra • Cítricos (Naranja, Limón) resistentes a virus, a la enfermedad
del dragón amarillo (huánglóngbìng) • Berenjena resistente a lepidópteros • Papa resistente a P. infestans
Facilitación de labores • Melón con retraso en su maduración • Piña con floración sincronizada
Mejora del producto final
• Manzana de oxidación lenta • Piña productora de licopeno • Tomate de larga duración • Tomate con alto contenido de antioxidantes • Arroz y bananos productores de precursores de vitamina A
Plantas como bioreactores • Papa amflora que produce amilopectina
61
No todo “trans” es transgénico
62
Confusión grasas trans con “grasas transgénicas”
63
Ácidos grasos saturados Ácido graso Cis-insaturado Ácido graso Trans-insaturado
A: Ácido elaídico (trans) y B: Ácido oleico (cis)
http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/11/07/actualidad/1383837400_260123.html
Doble musculación y grasa reducida: TODAVIA NO es GM
• Demuestra el efecto del bloqueo del factor anticrecimiento myostatina. Una mutación genética natural
Desactiva las dos copias del gen que codifica para la myostatina (regula el crecimiento del músculos).
Efecto: no produce o produce una forma truncada e inefectiva de myostatina
La ausencia de myostatina también interfiere con la deposición de grasa haciendo individuos “doblemente musculados”
Fuente: McPherron AC, Lawler AM, Lee SJ. 1997. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member" Nature 387(6628): 83–90
Sweeney, L. 2004. Scientific American. July. p.62-69): Belgian Blue Bull http://www.unp.co.in/f44/belgian-blue-bull-42664/#ixzz18DDevzEp
Mosher et al. 2007. A Mutation in the Myostatin Gene Increases Muscle Mass and Enhances Racing Performance in Heterozygote Dogs . PLoS Genet. 3(5):e79
Toro Azul Belga (Belgium Blue Bull).
64
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
65
• La amplia gama de medidas, políticas y procedimientos que se ocupan de preservar la integridad biológica, minimizando los potenciales efectos negativos o riesgos que la biotecnología eventualmente pudiera representar sobre el medio ambiente o la salud humana (SCDB, 2003).
• Prevención de la pérdida a gran escala de la integridad biológica
– En agricultura: la reducción del riesgo de introducción de virus o transgenes.
Bioseguridad
66
Técnico (Biológico y Ambiental)
Económico
BIO- SEGURIDAD
Político (Social)
Bioseguridad en Foros Internacionales
• Convenio sobre la Diversidad Biológica (1992).
• Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del CDB (2000). – En principio , trata de la definición agrícola, pero algunos grupos buscan que se expanda para
incluir riesgos post-genéticos: nanobiotecnología, biología sintética (nuevas moléculas, formas de vida artificial), robots que puedan competir directamente con la cadena natural de alimentos, etc.
• Protocolo Suplementario Nagoya – Kuala Lumpur sobre Responsabilidad y Compensación al Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad (2010).
67
Instrumentos de Bioseguridad
• Convenio sobre la Diversidad Biológica (1992). • Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del CDB
(2000). • Protocolo Suplementario Nagoya – Kuala Lumpur sobre Responsabilidad
y Compensación al Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad (2010). • Guías de evaluación de riesgo de la OECD (Organización para la
Cooperación y el Desarrollo Económico) • Los instrumentos de Bioseguridad de la FAO • Los estándares del Codex Alimentarius (FAO/OMS) • Las guías y regulaciones nacionales (FDA, EFSA, FSANZ, SENASA, entre
otros)
• No mezclar biodiversidad con bioseguridad
68
Funcionamiento Institucional de la Bioseguridad
Empresa
CTNBio
Formularios Documentación
Conceptos
Evaluaciones Análisis de riesgo
(caso a caso y paso a paso)
Consulta abierta Expertos
Expedientes
Ministro
Resolución de aprobación
SI
Investigación
Implementación
69
Resolución de aprobación
Análisis de Riesgo
• Técnico-Científicos
– Biológico • Genético y fisiológico sobre la planta
• Potenciales impactos sobre salud humana y animal
–Ambiental • Ecológico (interacción con otros organismos
y el ambiente)
• Biodiversidad
• Sociales
– Económico • Productivo
– Productor, desarrollador
– Costos
• Derechos de Propiedad Intelectual
• Mercados reales y potenciales
– Político • Seguridad y soberanía alimentaria
• Dependencia tecnológica
• Normatividad
– Comunicación – Percepción • Etiquetado
– Cultural • Uso de prácticas tradicionales
–Religiosos y éticos
70
Análisis de Riesgo
71
Evaluación de Riesgo
Consideraciones biológicas y ambientales • Realizado por científicos
expertos
• Concepto técnico
Consideraciones socioeconómicas
• Realizado por otros expertos
Gestión del Riesgo
Medidas tecnológicas y
de manejo (protocolos)
Instrumentos de política (normas,
salvaguardas)
Comunicación del Riesgo
Mensaje: Se garantiza la seguridad
(inocuidad y calidad)
Mensaje: Genera beneficios
(productivos)
Decisión
Caso a caso y paso a paso
72
País Codex1 (miembro desde)
UPOV2 (Acta - Año de suscripción)
CDB (Año de ratificación)3
PCB (Año de ratificación)3
México 1969 78-1997 1993 2002 Argentina 1963 78-1994 1994
Bolivia 1971 78-1999 1994 2002 Brasil 1971 78-1999 1994 2003 Chile 1969 78-1996 1994
Colombia 1969 78-1996 1994 2003 Ecuador 1970 78-1997 1993 2003 Paraguay 1969 78-1997 1994 2004
Perú 1963 91-2011 1993 2004 Uruguay 1970 78-1994 1993 2011
Venezuela 1969 n.a. 1994 2002 Belice n.a. n.a. 1993 2004
Costa Rica 1970 91-2009 1994 2007 El Salvador 1975 n.a. 1994 2003 Guatemala 1968 n.a. 1995 2004 Honduras 1988 n.a. 1995 2008 Nicaragua 1971 78-2001 1995 2002 Panamá 1972 91-1999 1995 2002
R. Dominicana 1971 n.a. 1996 2006
1 Según List of Codex members (http://www.codexalimentarius.org/members-observers/members/en/?no_cache=1) 2 Unión Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales. Los países se suscriben a alguna de las actas de 1961, 1972, 1978 o 1991. Situación al 10 de junio de 2014. (UPOV 2014). 3 Según información reportada en el sitio de la Secretaría de la Convención de Diversidad Biológica (CBD 2014).
Vinculación de países a compromisos internacionales
Bioseguridad en ALC
http://www.zonu.com/fullsize/2009-09-17-3/Mapa-de-America.html
NABI (Canadá, EEUU,
México)
G5-CAS (Argentina, Brasil, Chile,
Paraguay, Uruguay)
(Belize, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua,
Panamá, R. Dominicana)
CARICOM
R. ANDINA (Bolivia, Colombia, Ecuador,
Perú, Venezuela)
73
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
74
El cambio climático y la población creciente y exigente obligan a
generar, conocer y utilizar diversas tecnologías para responder a tales
retos de manera eficiente y sostenible
Hecho
75
Acciones para mitigación y adaptación al
cambio climático sobre la agricultura
• Técnico – Utilización de biotecnologías.
• Ejemplo maíz: 1,6 Ton/Ha (1900), 6 Ton/Ha (1980), 12 Ton /Ha (2009), 42-64 Ton/Ha (2020).
– Desarrollo de materiales con alta plasticidad, tolerantes a sequía, a plagas y enfermedades, de alta eficiencia fotosintética, adaptados a mayores densidades de siembra.
– Uso de bioinsumos
– Utilización de agricultura limpia y mayor productividad de la orgánica.
– Uso generalizado de agricultura de precisión.
– Mejora de tecnologías de invernaderos, riego, fertilización y desalinización de agua. • Israel: 0,55 USD/m3
• Productivo – Fortalecimiento de los pequeños emprendimientos.
– Incremento de las inversiones en tecnología y manejo para los grandes emprendimientos productivos.
– Desarrollo de mercados específicos.
• Financiero – Fortalecimiento de los mercados de cobertura de riesgo con seguros.
– Fortalecimiento de los mercados de bonos de fijación de CO2.
• Energético – Desarrollo de energías alternativas.
http://www.enlineadirecta.info/fotos/campo2.jpg
http://elproyectomatriz.files.wordpress.com
76
Los diferentes tipos de agricultura crecen
77
Tomado de: James, C. 2013. Executive summary. Global status of commercialized biotech/GM crops:2013. Brief 46.
Fuente: Willer, H.; Kilcher, L (Eds.), 2012. The World of Organic Agriculture - Statistics and Emerging Trends 2012. Research Institute of Organic
Agriculture (FiBL), Frick, and International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM), Bonn
Estado Cultivos Orgánicos 1985-2010 Estado Cultivos GM 1996-2013
Oportunidades para centros de investigación públicos y privados, universidades, sistemas de extensión, productores (grandes, medianos y pequeños -16 millones de
agricultures-)
Las tecnologías resuelven problemas,
Pero
No son la solución a todos los problemas,
Tampoco son perfectas,
Pero son indispensables
Pero:
79
Contenido
• Reflexiones introductorias
• Biotecnología
– Avances
• Bioinsumos
• Transgenesis
– Bioseguridad
• Consideraciones finales
80
Contacto
IICA México http://www.iica.int/costarica
Gloria Abraham E-mail: [email protected]
IICA Sede Central http://www.iica.int
Víctor Villalobos, Ph.D. E-mail: [email protected]
Pedro Rocha, Ph.D.
E-mail: [email protected]
81
