A medida que la población mundial aumenta, los científicos quieren editar los genes de las papas y el trigo para ayudarles a combatir las enfermedades que les afectan, ya que estas perjudican la seguridad alimentaria y empeoran el hambre en los países en desarrollo.
Para 2040, habrá 9 mil millones de personas en el mundo. «Eso es como agregar otra China a la población global de hoy», dijo el profesor Sophien Kamoun, del Laboratorio Sainsbury de Norwich, Reino Unido.
El Prof. Kamoun es uno de un número cada vez mayor de científicos de alimentos que tratan de averiguar cómo alimentar al mundo. Como experto en patógenos vegetales tales como Phytophthora infestans, el hongo responsable del tizón de la papa, quiere hacer que los cultivos sean más resistentes a las enfermedades.
El tizón de la papa provocó la gran hambruna de Irlanda en el siglo XIX, causando que un millón de personas murieran de hambre y otro millón de migrantes huyeran. Los agricultores europeos ahora mantienen el hongo en jaque utilizando fungicidas. Sin embargo, en las regiones sin acceso a los aerosoles químicos, continúa eliminando suficientes papas para alimentar a cientos de millones de personas cada año.
«La plaga de la papa sigue siendo un problema», dijo el profesor Kamoun. «En Europa, usamos 12 aplicaciones de aerosol químico por temporada para controlar al patógeno que causa la plaga, pero otras partes del mundo no pueden permitirse esto».
Las plantas tratan de luchar contra los patógenos que causan la enfermedad, pero estos están cambiando continuamente para evadir la detección por el sistema inmunológico de la planta.
El tizón de la papa, que causó la hambruna irlandesa en el 1800s, sigue siendo un problema hoy. Crédito: ‘Phytophthora infestans 5610’ de I.Sáček
Carrera armamentista
En la naturaleza, cada vez que una planta mejora un poco en la lucha contra la infección, los patógenos se adaptan para evadir sus defensas. Ahora los biólogos están involucrados en la lucha.
«Es esencialmente una carrera armamentista entre plantas y patógenos», dijo el Prof. Kamoun. «Queremos convertirlo en una carrera armamentista entre biotecnólogos y patógenos mediante la generación de nuevas defensas en el laboratorio».
Hace cinco años, el profesor Kamoun se embarcó en un proyecto llamado NGRB, financiado por el Consejo Europeo de Investigación de la Unión Europea. El plan era encontrar una manera de hacer que las papas fueran más resistentes a la infección usando técnicas avanzadas de fitomejoramiento.
Entonces la serendipia golpeó. En las primeras etapas del proyecto, científicos de otro laboratorio descubrieron una innovadora técnica de edición de genes conocida como CRISPR-Cas, que permite a los científicos eliminar o agregar genes a voluntad y con precisión. Además de tener potenciales aplicaciones médicas en seres humanos, esta poderosa herramienta está desvelando nuevos enfoques para el perfeccionamiento de las plantas.
«Si pensamos en el genoma como un texto, CRISPR es un procesador de textos que nos permite cambiar sólo una letra o dos», explicó el profesor Kamoun. «La precisión que esto permite hace CRISPR sea lo más avanzado en edición genética. Es realmente hermoso.»
Una de las maneras más simples de usar CRISPR para mejorar las plantas es eliminar un gen que las hace vulnerables a la infección. Esto solo puede hacer que las papas sean más resistentes, ayudando a satisfacer la creciente demanda mundial de alimentos.
La cosecha resultante se ve y sabe igual que cualquier otra papa. El profesor Kamoun dice que aquellas papas en las que faltan uno o dos genes no deben ser vistas de la misma manera que los alimentos transgénicos, que a veces contienen genes introducidos desde otra especie. «Es una diferencia técnica muy importante, pero no todos los reguladores han actualizado sus reglas para hacer esta distinción».
Las papas no son el único cultivo alimentario que puede ser mejorado por CRISPR. El Prof. Kamoun está trabajando ahora en un proyecto que tiene como objetivo proteger el trigo del “brusone del trigo”, una enfermedad fúngica que diezma los rendimientos en Bangladesh y se extiende en Asia.
La enfermedad fúngica del brusone del trigo está destruyendo los rendimientos de los cultivos en Bangladesh. Crédito de la imagen: Kamoun Lab @TSL
Mirando hacia el futuro, CRISPR se utilizará para mejorar la calidad y el valor nutricional del trigo, arroz, papapas y hortalizas. Incluso podría utilizarse para eliminar genes que causan reacciones alérgicas en personas con intolerancia al maní, tomate, trigo y otros cultivos.
«Si podemos eliminar los alérgenos, los consumidores pronto podrán ver tomates hipoalergénicos en los estantes de los supermercados», dijo el profesor Kamoun. «Es una tecnología muy emocionante».
Si bien la focalización de la enfermedad de esta manera podría ser un cambio de juego para la seguridad alimentaria mundial en los próximos años, los expertos creen que otros enfoques de fitomejoramiento seguirán teniendo un papel. Según el profesor Chris Franklin de la Universidad de Birmingham, Reino Unido, la comprensión de la meiosis (un tipo de división celular que puede reorganizar los genes para mejorar las plantas) puede ayudar a los agricultores y al sector agroindustrial a seleccionar cultivos más duros.
Él dirige el proyecto COMREC, que capacita a los jóvenes científicos para comprender y manipular la meiosis en las plantas. El proyecto aplica la riqueza de conocimientos generados por los líderes en el campo para abordar el problema acuciante de alimentar a un mundo hambriento.
«COMREC ha comenzado a traducir la investigación fundamental en (aplicaciones en) las principales especies de cultivos como cereales, brassicas y tomate», dijo el profesor Franklin. «Los estrechos vínculos con las empresas de fitomejoramiento han proporcionado una visión importante de los desafíos específicos a los que se enfrentan los mejoradores».
Cultivos de élite
La mayoría de los genes naturalmente modificados durante la meiosis en los cultivos de cereales están en los extremos lejanos de los cromosomas – los genes en el centro de los cromosomas rara vez se reorganizan, lo que limita el alcance de las nuevas variaciones de los cultivos.
Los socios académicos e industriales de COMREC esperan entender por qué ocurre esto, paraasí poder encontrar una manera de mezclar los genes en medio de los cromosomas también. Y la industria alimentaria está deseosa de producir nuevas «variedades de élite» que estén mejor adaptadas para afrontar los desafíos que plantea el cambio climático, dice el Profesor Franklin.
«Se han identificado una serie de genes que pueden hacer que este reordenamiento sea relativamente más frecuente», dijo. «CRISPR proporciona una manera de modificar los genes correspondientes en las especies de cultivos, ayudando a traducir esta investigación básica a los cultivos objetivo».