La selección natural y los cultivos transgénicos: un hiato darwinista?
Alejandro Chaparro Giraldo Ph.D. Grupo de Ingeniería Genética de Plantas - Departamento de Biología –Universidad Nacional de Colombia
La selección natural
Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente.
Darwin, El Origen de las especies
Selección “natural”
Selección “artificial”
Los cultivos transgénicos
Cualquier procariote eucariote o virus
98 %98 %
70 %70 %
60 %60 %
20 %20 %
Los fenotipos, características físicas de un organismos, están determinados por la expresión génica y no por como los genes son introducidos.
A+A X A+A Autofecundación de una planta transgénica1 sola copia del transgene (Tolerancia a herbicida)
A+
A
A+ A
A+A+ A+A
A+A AA
A+A+, A+A fenotipo toleranteA A fenotipo susceptible
Segregación típica de monohíbrido mendeliano 3 : 1
Chaparro-Giraldo, A. 2005
Resistencia a Herbicidas Resistencia a Herbicidas
p35S EPSPS Pt-petunia tNos
Via del Shikimato
aa aromàticos
GlifosatoGlifosato
Hiato darwinista
Los cultivos transgénicos, son “construcciones artificiales”, y por lo tanto escapan a la selección natural?
Los cultivos transgénicos son una “novedad biológica”, y por lo tanto son un nuevo y desconocido desafío a la selección natural?
Plantas transgénicas
Semillas Pólen
ParientesSilvestres
Plantas transgénicas
Híbridos transgénicos
HibridaciónPoblaciones naturales
Chaparro-Giraldo, A. 2001
Capacidad de invasión
Brassica napus
Control, km R, PPT t
12 Habitats / Parámetros poblacionales
Sin diferencias en la mayoria de los
habitats
Crawley et al., 1993
En algunos casosen los que se encontraron diferencias significativas (sobrevivencia de semillas) las líneas transgénicas fueron menos invasivas y menos persistentes que la línea no transformada.
Papa, maíz y remolacha Cont., km R, TH (PPT,RR) , Bt
Amplio rango de condiciones ambientales
Sin diferencias en el comportamiento
Rogers & Parkes, 1995
Tolerancia a Herbicidas (TH):
Fitness en ecosistemas?Expresión sin selección Costo energéticoGene neutral
Raybould & Gray, 1994
Ecosistemas
Domesticación intensiva
Cultivares mejorados ( adaptados)
Hibridación
Brassica napus PPT X Brassica campestris
AAC 2n = 38 AA 2n = 20
Dos generaciones
Híbridos fertíles PPT 2n = 20
Rogers & Parkes, 1995
Híbridos transgénicos
Híbridación = Donador + Silvestre + Transgenes
RiesgoRiesgo
Donador poco domesticado Silvestre maleza agresivaTransgene incrementa fitness
Donador muy domesticadoSilvestre no maleza Transgene fitness neutro
El impacto ecológico de la hibridación cultivo / maleza no depende del método de transferencia génica ( Ellstrand & Hoffman, 1990).
papa Caroteno Australia
cry papa Perú
Reducción de riesgo de escape de transgenes
AndroesterilidadAndroesterilidad
Transformación Transformación cloroplastocloroplasto
Nature (2001) 414: 541-542
PNAS (2005) 102: 12338-12343
Distancia de muestreo entre surcos (m)
Número de muestras
Número de muestras positivas
Porcentaje de Hibridación natural
1 80 1 1,25
2 80 0 0
3 80 0 0
4 80 0 0
5 80 0 0
50 640 0 0
55 704 0 0
60 768 0 0
100 1280 0 0
Total 3792 1 0
Tabla 1. Hibridación natural del algodonero (Gossypium hirustum desde la fuente de polen Bollgard® usando GeneCheck. CI Turipana (Córdoba)
Estimación de la distancia a la cual el polen del algodonero es transportado por polinizadores. ICA. (2003) Diaz, A.L. & Montenegro, H.
Estudios de bioseguridad para el maíz GM realizados en Colombia. 2007. Ana Luisa Díaz (ICA) & Zaida Lentini (CIAT).
Flujo de polen Córdoba y Tolima , 2004Fuente: Híbrido Maíz Yielgard® amarilloReceptor: Maíz blancoDistancias:50, 100, 200, 300 (bloques 6m)400 (bloques 20 m)
ResultadosXenia < 1,6% a 50 mXenia < 0,2 % a 400 m (Córdoba)Xenia = 0 desde 300 m (Tolima)
2006Distancia: 1 a 100m rodeando la fuente
Resultados Xenia = 41,34 % a 1 mXenia < 1 desde 35m
Conclusión
Las variedades locales no correrían un riesgo significativo de ser polinizadas por otro tipo de maíces en su vecindad sean estos transgénicos o no, por lo tanto el riesgo es igual al que se maneja en las siembras de variedades convencionales y en la de los híbridos que se siembran desde hace mas de 50 años, lo cual permite deducir que los riesgos en el flujo genético son similares al que se presenta naturalmente en cualquier maíz cultivado.
Resultados similares se observaron en ensayos con híbridos amarillos de maíz Herculex I ®
Introgresión
Steward, et al. , 2003
Introgresión desde cultivos a parientes silvestres
Cultivos de muybajo riesgo:
Soya, cebada, mijo, frijol, maní y papa.
Cultivos de bajo riesgo:
Maíz, arroz y algodón.
Cultivos de riesgo moderado:
Alfalfa, remolacha,trigo, canola y girasol.
Cultivos dealto riesgo:
Sorgo.
¡ ANÁLISIS CASO POR CASO !Steward, et al. , 2003
Crecer uno cerca del otroFlorecimiento coincideF1 BC1Transgene con ventaja selectiva Varias generaciones BC
Steward, et al. , 2003
ConclusiónLos cultivos transgénicos liberados masivamente se comportan como su contraparte convencional.
Las características introducidas comercialmente (tolerancia a herbicida, resistencia a insectos) no aumentan la habilidad adaptativa de plantas voluntarias o hibridas en los ecosistemas analizados.
Hibridación e introgresión entre cultivos transgénicos y parientes silvestres, se presenta en una tasa similar a la de los cultivos convencionales.
Hace falta investigación en ecosistemas tropicales y con características que se están introduciendo actualmente y pueden tener efecto en la habilidad adaptativa, particularmente la tolerancia a estreses abioticos.
Los análisis deben ser hechos caso a caso ( cultivo X característica) y región por región.
Bibliografía
Chaparro- Giraldo, A. 2001. Hibridación entre plantas transgénicas y plantas silvestres: Límites del Riesgo Ambiental. Revista Colombiana de Biotecnologia, 3 (1): 36 - 43 Chaparro-Giraldo,A. 2005. Elementos básicos para entender la tecnología transgénica. En: Introducción a la Ingeniería Genética de Plantas . Unibiblos Bogotá, 11 - 22. Clive, J. 2009. Global status of biotech/GM crops 2008. ISAAA brief. Ithaca, N.Y. 150 p. Crawley, M. J.; Hails, R.S.; Rees, M.; kohn, D.; Buxton, J. (1993) Ecology of transgenic oilseed rape in natural habitats. Nature 363: 620-623.Daniell, H.; Datta, R.; Varma, S.; Gray, S.; Seung-Bum, L. 1998. Containment of herbicide resistance through genetic engineering of the chloroplast genome. Nature Biotechnology 16 (4): pp345 – 348Darwin, C. 2001. El origen de las especies. Edicomunicaciones, Barcelona. 479 p. Díaz, A. & Lentini, Z. 2007. Estudios de bioseguridad para el maíz GM realizados en Colombia. Publicación Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) – Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). Diaz, A.L. & Montenegro, H. 2003. Estimación de la distancia a la cual el polen del algodonero es transportado por polinizadores. Publicación Instituto Colombiano Agropecuario (ICA). Ellstrand N. C. & Hoffman C.A.(1990) Hybridization as an avenue of escape for engineered genes. BioScience (40) 6: 438-442.Guang-Ning Ye, Peter T.J. Hajdukiewicz, Debra Broyles, Damian Rodriguez, Charles W. Xu, Narender Nehra, Jeffrey M. Staub 2001.Plastid-expressed 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase genes provide high level glyphosate tolerance in tobacco. The Plant Journal 25(3): 261-270. Ortiz-Garcia, S.; Ezcurra, E.; Schoel, B.; Acevedo, F.; Soberon, J.; Snow, A. 2005. Absence of detectable transgenes in local landraces of maize in oxaca, Mexico (2003-2004). PNAS 102: 12338 - 12343. Quist, D. & Chapela, I.H. 2001. Transgenic DNA introgressed into traditional maize landraces in Oaxaca, Mexico. Nature 102: 541 - 542. Raybould, A.F. & Gray, A.J. (1994) Will hybrids of genetically modified crops invade natural communities? TREE (9)3: 85-89Rogers, H. J. & Parkes H.C. (1995) Transgenic plants and the environment. Journal of Experimental Botany 46 (286): 467-488.