En el proceso de producción de alimentos, estos deben llegar desde el campo del agricultor hasta la mesa del consumidor, y en ese proceso se debe lidiar con muchos factores y desafíos. Uno de estos es el control de insectos plaga, que al atacar los cultivos producen entre un 20% a 40% de pérdidas de rendimiento a nivel global [1], lo cual se traduce en millonarias pérdidas anuales.
Debido a esto, los agricultores usan pesticidas para eliminar a los insectos depredadores no deseados e impedir o reducir la destrucción de sus cultivos. Al igual que los jardineros se ocupan de las orugas que pueden causar estragos en sus frutas y verduras, los agricultores lidian con una variedad de plagas que interfieren con la producción de cultivos, reduciendo el rendimiento y aumentando los costos finales tanto para el agricultor y el consumidor.
En esta importante área de la operación agrícola, la biotecnología moderna ha entregado algunas herramientas que permiten un mejor control de plagas al agricultor, ya que varios cultivos genéticamente modificados (GM), o transgénicos, han sido desarrollados específicamente para ser resistente a insectos (IR). Esta resistencia inducida en el cultivo transgénico finalmente permite a los agricultores utilizar menos pesticidas.
Por ejemplo, el barrenador europeo del maíz es una de las plagas principales en el maíz. Puede dañar las mazorcas y tallos de maíz por los túneles que forma al masticarlos, dañando la planta e inhibiendo el crecimiento. Los agricultores pueden controlar esta plaga mediante la plantación de maíz transgénico resistente al barrenador europeo del maíz, lo que reduce la necesidad de pesticidas y ayuda a aumentar el rendimiento mediante la prevención de daños al cultivo.
La mayoría de los cultivos GM resistentes a insectos han sido modificados para expresar una (o algunas) de las más de 200 tipos de proteína Bt, la cual es producida en la naturaleza por Bacillus thuringiensis, una bacteria natural del suelo. Cuando esta es ingerida por la larva del insecto plaga, la proteína Bt se activa en condiciones específicas de pH alcalino de su intestino y lo perfora. Finalmente el insecto queda incapacitado para alimentarse y muere dentro de unos pocos días [2].
Por su especificidad, las proteínas Bt actualmente utilizadas permiten controlar de forma específica insectos plaga del orden Lepidóptera y del orden Coleóptera que atacan los campos de cultivo, sin afectar a animales, humanos u otros insectos no plaga como la abeja (que pertenece al orden Hymenoptera) [3], mariposas, chinitas, entre otros.
Esta proteína tiene un extenso historial de seguridad [4] ya que se ha aplicado en forma de spray en agricultura convencional y orgánica por más de medio siglo [5][6]. La diferencia con el método tradicional, es que la ingeniería genética ha permitido insertar el gen de la proteína Bt (proveniente de Bacillus thuringiensis) e insertarlo en el genoma del cultivo receptor para generar una resistencia natural al insecto.
Este enfoque presenta ventajas como una protección de largo plazo durante toda la temporada, y reduce o elimina la necesidad de aplicaciones de insecticidas (lo cual permite un ahorro económico). Además, esto elimina la pérdida de rendimiento que resulta de un control de plagas menos óptimo mediante insecticidas, otorgándole al agricultor más tiempo para otras tareas de su gestión agrícola. Otra ventaja que potencia aún más el efecto de protección ante plagas, es que al reducir el uso de insecticidas de amplio espectro, esto se traduce en una mayor biodiversidad de insectos no plaga [7][8][9][10][11] – esta mayor proliferación de insectos benéficos impacta de manera favorable en el biocontrol de plagas.
Otra estrategia menos usada para desarrollar cultivos transgénicos resistentes a plagas y enfermedades es el silenciamiento génico a través de ARN de interferencia [12]. Mediante esta técnica se modificó por ejemplo, la papaya de Hawaii en la década de 1990, cultivo que había sido afectado gravemente por el virus de la mancha anillada y casi hizo quebrar a los productores [13]. Otro ejemplo es un frijol GM producido por la empresa estatal brasileña EMBRAPA, el cual es resistente al virus del mosaico dorado (BGMV), que puede llegar a producir pérdidas de hasta un 100% en el campo [14].
Retomando el punto de la reducción del uso de pesticidas como beneficio de los cultivos GM resistentes a insectos, se puede revisar el estudio que abarca cerca de dos décadas, “GM crops: Global socio-economic and environmental impacts 1996-2013” donde se demuestra que este tipo de cultivos han reducido el uso de pesticidas entre 1996 y 2013 en 550 millones de kilogramos. Como resultado, esto ha disminuido el impacto ambiental asociado a los fitosanitarios usados en la superficie sembrada con cultivos GM en un 19% [15].
También un meta-análisis del año 2014, que abarco 147 estudios, muestra evidencia de que los cultivos transgénicos de soya, maíz y algodón han disminuido en un 37% el uso de pesticidas [16].
En países en desarrollo como Argentina, los cultivos GM resistentes a insectos han permitido reducir en al menos un 50% la aplicación de pesticidas [17], legando a niveles de entre 80% y 100% para los pesticidas de mayor toxicidad tipo II y III [18]; en la India el algodón Bt ha permitido a los agricultores reducir el uso de pesticidas entre 50% y 70%, lo cual redujo millones de casos de intoxicación por mal uso de estos insumos, y le ha ahorrado más de 50 millones de dólares al sistema de salud pública por costos de atención médica [19][20].
En el caso de Chile, hay estudios que han arrojado que los agricultores chilenos podrían reducir hasta en un 40,2% el uso de pesticidas si tuviesen la oportunidad de usar maíz Bt [21].
Finalmente, los cultivos GM resistentes a insectos son una herramienta más para un control eficiente de plagas. Con una tierra cultivable en disminución y una población en aumento, es necesario desarrollar y ocupar todas las opciones disponibles para una agricultura más productiva y sustentable. Cuando esta herramienta se usa dentro de programas de manejo integrado de plagas y otras prácticas agrícolas adecuadas, la tecnología Bt puede traer muchos beneficios a los cultivos, al medio ambiente, a los agricultores y a los consumidores por igual.
Referencias
1.- Savary, S., Ficke, A., Aubertot, J.-N., and Hollier, C. (2012). Crop losses due to diseases and their implications for global food production losses and food security. Food Security, 4, 519–537. doi: 10.1007/s12571-012-0200-5
2.-ISAAA, 2014. Pocket K No. 6: Bt Insect Resistant Technology. Disponible en: http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/6/default.asp
3.- ChileBIO, 2015. ¿Son realmente peligrosos los cultivos transgénicos para las abejas? – Disponible en: https://chilebio.cl/?p=4550
4.- Koch MS, Ward JM, Levine SL, Baum JA, Vicini JL and Hammond BG (2015) The food and environmental safety of Bt crops. Frontier in Plant Science, 6:283. doi: 10.3389/fpls.2015.00283
5.- Wei, Jun-Zhi; Hale, Kristina; Carta, Lynn; Platzer, Edward; Wong, Cynthie; Fang, Su-Chiung; Aroian, Raffi V. (2003). “Bacillus thuringiensis crystal proteins that target nematodes”. Proceedings of the National Academy of Sciences, 100 (5): 2760–5. doi:10.1073/pnas.0538072100.
6.- Lemaux, Peggy G. (2008). “Genetically Engineered Plants and Foods: A Scientist’s Analysis of the Issues (Part I)”. Annual Review of Plant Biology, 59: 771–812.doi:10.1146/annurev.arplant.58.032806.103840
7.- Marvier M, McCreedy C, Regetz J, Kareiva P. (2007). A meta-analysis of effects of Bt cotton and maize on nontarget invertebrates. Science, 316(5830):1475-7.
8.- Lu, Y., Wu, K., Jiang, Y., Guo, Y. and Desneux, N. (2012) Widespread adoption of Bt cotton and insecticide decrease promotes biocontrol services. Nature, 487 362–365
9.- Wolfenbarger, L. L., Naranjo, S. E., Lundgren, J. G., Bitzer, R. J., & Watrud, L. S. (2008). Bt Crop Effects on Functional Guilds of Non-Target Arthropods: A Meta-Analysis. PLoS ONE, 3(5), e2118.
10.- Tian JC, Long LP, Wang XP, Naranjo SE, Romeis J, Hellmich RL, Wang P, Shelton AM. Using Resistant Prey Demonstrates That Bt Plants Producing Cry1Ac, Cry2Ab, and Cry1F Have No Negative Effects on Geocoris punctipes and Orius insidiosus. Environmental Entomology, 2014; 43 (1): 242
11.- Gautam S, Olmstead D, Tian JC, Collins HL, Shelton AM. Tri-Trophic Studies Using Cry1Ac-ResistantPlutella xylostella Demonstrate No Adverse Effects of Cry1Ac on the Entomopathogenic Nematode, Heterorhabditis bacteriophora. Journal of Economic Entomology, 2014; 107 (1): 115
12.- ISAAA, 2015. Pocket K No. 34: RNAi for Crop Improvement. Disponible en: http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/34/default.asp
13.- Ferreira, S. A.; Pitz, K. Y.; Manshardt, R.; Zee, F.; Fitch, M.; Gonsalves, D. (2002). Virus Coat Protein Transgenic Papaya Provides Practical Control ofPapaya ringspot virusin Hawaii. Plant Disease, 86 (2): 101. doi:10.1094/PDIS.2002.86.2.101.
14.- Bonfim K, Faria JC, Nogueira EOPL, Mendes EA and Aragao FJL. (2007). RNAi-mediated resistance to Bean golden mosaic virus in genetically engineered common bean (Phaseolus vulgaris). Molecular Plant–Microbe Interactions, 20:717–726
15.- Graham Brookes & Peter Barfoot (2015) Global income and production impacts of using GM crop technology 1996–2013, GM Crops & Food, 6:1, 13-46, DOI: 10.1080/21645698.2015.1022310
16.- Klümper W, Qaim M (2014) A Meta-Analysis of the Impacts of Genetically Modified Crops. PLoS ONE, 9(11): e111629. doi:10.1371/journal.pone.0111629
17.- Qaim, M. & de Javry, A. (2005). Bt cotton and pesticide use in Argentina: economic and environmental effects. Environment and Development Economics, 10: 179–200
18.- Trigo E., & E. J. (2004). The Impact of the Introduction of Transgenic Crops in Argentinean Agriculture. AgBioForum, 6 (3): 87-94
19.- VIB (2013). “Bt Cotton in India: A Success Story for the Enviroment and Local Welfare”. Flemish Institute of Biotechnology (VIB): Belgium – Disponible en: http://fundacion-antama.org/wp-content/uploads/2013/10/BackgroundReport_BT_Cotton.pdf
20.- Shahzad Kouser, Matin Qaim. (2011). Impact of Bt cotton on pesticide poisoning in smallholder agriculture: A panel data analysis. Ecological Economics, 70 (11): 2105–2113
21.- J. Díaz Osorio, R. Jara-Rojas and F. Moya. 2012. Environmental and economic impact to the liberalization of genetic modified maize in Chile. Economía Agraria, 16: 51-66