La científica taiwanesa Yu Su-may trabaja para desarrollar variedades de arroz que pueden estimular los suministros de alimentos y desarrollarse bien ante los efectos del cambio climático.
Poca gente es tan adecuada para su profesión como Yu Su-may, una bióloga molecular de plantas que trabaja en un ambicioso proyecto que podría reducir el hambre en el mundo al mejorar enormemente la producción del arroz. Por una parte, Yu es una distinguida investigadora en el Instituto de Biología Molecular en la Academia Sínica, el prestigioso instituto de investigaciones de Taiwan, y la líder de los científicos del país que están participando en el proyecto internacional sobre el arroz. Por otra, ella es de un pueblo rural en Taichung, centro de Taiwan y con frecuencia ayudaba a sus abuelos en los arrozales de la familia cuando era niña. Esas experiencias le permiten entender las dificultades que enfrentan los agricultores. “Vi cómo los agricultores tenían que trabajar duro para producir cultivos y solamente ganaban un escaso ingreso”, dice ella. “También los vi luchando contra los patógenos y las pestes, así como el clima poco favorable. Esas escenas han permanecido siempre en mi mente. Espero poder ayudarlos a mejorar sus producciones y sus ganancias”.
Los investigadores como Yu están concentrando sus esfuerzos en el arroz porque el grano es el alimento primario de más de la mitad de la población del mundo. Por lo que aumentar la producción de arroz tendría un impacto dramático en la seguridad alimentaria, que está surgiendo como una de las preocupaciones más urgentes en el mundo frente a los temores crecientes del cambio climático. Según la mayoría de los investigadores del clima, las temperaturas que cada día se elevan están causando eventos climáticos extremos, tales como sequías, inundaciones y tormentas al mismo tiempo que se están reduciendo los suministros de agua fresca y disminuyendo la productividad de los cultivos, y en consecuencia los precios de los alimentos van en alza.
El Instituto Internacional para la Investigación del Arroz (IRRI, siglas en inglés) fue establecido en Filipinas en 1960 como una organización sin fines de lucro dedicada a ayudar a los agricultores de arroz, consumidores y el medio ambiente en todo el mundo. En respuesta a la creciente preocupación sobre la seguridad alimentaria, en 2008 el IRRI lanzó el Proyecto de Arroz C4, que pretende desarrollar variedades de arroz que tengan mayor eficiencia de fotosíntesis en climas calientes y secos, usando un ciclo de cuatro ácidos carbónicos, así mejorando la productividad de arroz en el mundo. Yu, la líder del equipo taiwanés que trabaja en el proyecto, y otros investigadores creen que en áreas calientes, cultivar arroz C4 en lugar de las variedades convencionales resultaría en un aumento de la producción en un 50 por ciento, mientras requeriría menos agua y fertilizantes.
Alrededor del 96 por ciento de todas las especies de plantas, incluyendo el arroz y el trigo, tienen un ciclo de fotosíntesis de tres ácidos carbónicos (C3), que significa que son capaces de usar el dióxido de carbono de la atmósfera y fijar la molécula en tres ácidos carbónicos. Las plantas C4 comprenden el restante 4 por ciento de todas las especies de plantas. Estas tienen mejor capacidad de fijación del dióxido carbónico en temperaturas cálidas –y por ello son capaces de convertir más carbono en la masa de la nueva planta– porque tienen un ciclo adicional de cuatro ácidos carbónicos. Aunque son pocas, las especies C4 incluyen importantes cultivos semi tropicales y tropicales, tales como el maíz, el sorgo y la caña de azúcar. Como la mayor parte del arroz se cultiva en climas cálidos, los científicos del IRRI ven beneficios obvios con el desarrollo de variedades de arroz del tipo C4.
Sin embargo, los investigadores involucrados en el Proyecto de Arroz C4 están muy al tanto de que convertir una planta de un ciclo C3 a un ciclo C4 no será fácil; ya que eso involucrará la manipulación de genes para reorganizar las estructuras celulares y expresar más eficientemente varias enzimas relacionadas al proceso de fotosíntesis. El equipo de Yu de la Academia Sínica representa uno de los 17 institutos de investigación en el mundo que trabajan en identificar los factores genéticos que causan la expresión del ciclo C4 en las plantas. El gobierno británico, el IRRI, y la Fundación Bill y Melinda Gates, con sede en Estados Unidos, se han comprometido con fondos equivalentes a US$14 millones para la segunda fase de tres años de duración de la investigación del arroz C4 que comenzó en 2012.
La actual investigación sobre el arroz en la Academia Sínica está centrada en el desarrollo de nuevas variedades que contengan más nutrientes, mayor producción y requieran menos fertilizantes y agua.
Como estudiante, Yu canalizó su amor y preocupación por los agricultores en su investigación. Ella estudió patología de plantas para sus programas universitarios y de maestría en la Universidad Nacional Chung Hsing (NCHU, siglas en inglés) en Taichung entre 1971 y 1979, y recibió un título de doctorado en patología de plantas y biología en 1984 en la Universidad de Arkansas. Desde 1984 hasta 1987, fue una investigadora de postdoctorado en dos instituciones en el estado de Nueva York: el Laboratorio Cold Spring Harbor, operado de forma privada; y el Departamento de Biología de la Universidad de Rochester. Luego, en 1987 y 1988, emprendió su investigación en biología molecular del arroz en la Universidad de Cornell.
La extensa experiencia académica de Yu le permitió comenzar una carrera como bióloga molecular de plantas, con énfasis en la investigación del arroz, en la Academia Sínica en 1989. Desde entonces, sus hallazgos han resultado en 23 patentes internacionales por técnicas que aumentan la tolerancia al estrés y la producción en cultivos, y controlan precisamente cuáles genes son expresados en las plantas genéticamente modificadas, entre otras cosas.
Yu ha obtenido una larga lista de premios y honores tanto en el país como en el exterior por sus décadas de dedicación a la investigación de las plantas. Además de haber ganado muchos premios eminentes de la Academia Sínica, el Ministerio de Educación y el Consejo Nacional de las Ciencias, Yu fue seleccionada como miembro de la Academia de las Ciencias para el Desarrollo del Mundo, con sede en Italia, en el año 2005, y como investigadora de la Asociación Americana para el Avance de las Ciencias en 2009. Ella recibió el Premio a la Mejor Científica por Innovación, de la Asociación Mundial de Organizaciones para las Investigaciones Industriales y Tecnológicas, con sede en Malasia, en 2009, y ganó el título de académica de la Academia Sínica, un título honorario de por vida, en 2012.
Maurice Ku, profesor en el Departamento de Ciencias de la Bioagricultura en la Universidad Nacional Chiayi en el sur de Taiwan, reconoce los méritos de Yu por su investigación, diciendo que sus resultados han contribuido significativamente a los avances técnicos en la transformación de las plantas. Durante mucho tiempo, los investigadores han usado agro bacteria, un género de bacteria capaz de transferir su ADN a las plantas, como un método fácil, eficiente y no costoso de transformar genéticamente las plantas, dice Ku. Antes de que Yu participara, los investigadores sólo habían usado la técnica de la agro bacteria con éxito en plantas dicotiledóneas, tales como tomates y tabaco, y no en monocotiledóneas como el arroz, maíz y trigo. “El éxito que tuvo Yu al establecer la transformación del arroz usando la agro bacteria en 1993 fue un gran avance y ha cambiado la escena de la biotecnología del arroz”, dice Ku. “Esa tecnología ha sido adoptada en todo el mundo y ha madurado mucho”.
El grupo taiwanés ha contribuido enormemente al Proyecto del Arroz C4 a través de la base de datos Arroz Mutante de Inserción de Taiwan (TRIM, siglas en inglés). La base de datos fue establecida por Yu y otros investigadores en la Academia Sínica para identificar géneros nuevos que activan los rasgos estructurales y funcionales, tales como aquéllos relacionados con la fotosíntesis C4. Durante los últimos 10 años, el equipo multidisciplinario de Yu ha identificado aproximadamente 100.000 linajes de arroz mutantes independientes que exhiben ya sea activación de gen o “interrupción de gen”, una condición en la que los genes son inoperativos. Ese esfuerzo ha convertido a TRIM en una de las bibliotecas sobre linajes mutantes del arroz más grande del mundo. Los investigadores pueden tener acceso a la base de datos de TRIM registrándose en http://trim.sinica.edu.tw.
Herramienta poderosa
Cuando el genoma completo del arroz fue publicado en 2004 por el Proyecto internacional para la secuencia del genoma del arroz en 2004, los investigadores ganaron una herramienta poderosa para analizar y entender la función de ciertos genes en el arroz así como en otras plantas monocotiledóneas. En comparación con otros cultivos importantes tales como el maíz y el trigo, el arroz tiene un genoma relativamente pequeño de aproximadamente 50.000 genes, dice Ku, que es una de las razones que es secuenciado antes que otras plantas de cereales.
Con la secuencia ya realizada, identificar las funciones de todos los genes en el genoma del arroz es el próximo gran reto para la comunidad de científicos, señala Ku. TRIM es una ayuda valiosa para esa labor, agrega, debido a su información sobre la activación o interrupción de un gen específico. Al examinar las características de un linaje de arroz en el que se conoce que cierto gen es activo, por ejemplo, los científicos pueden comenzar a enfocarse en la función que controla ese gen. Hasta ahora, los investigadores han identificado las funciones controladas por menos del 5 por ciento de los 50.000 genes en el genoma del arroz.
Las plantas de arroz genéticamente modificadas son cultivadas en una cámara de crecimiento que controla las variables de la humedad, luz y temperatura para la investigación científica.
Esos descubrimientos son oportunos en vista de que la población mundial está proyectada a aumentar substancialmente de los actuales 7 mil millones a 9,5 mil millones en el 2050, dice Ku. Eso provocará mayor demanda de alimento al mismo tiempo que el cambio climático reduce los suministros de terrenos arables y agua, causando la disminución de la producción de alimentos. Dadas estas condiciones, Yu indica que los investigadores están esforzándose en desarrollar nuevas variedades de cultivos que contengan más nutrientes, produzcan mayor cantidad de cosecha, requieran menos fertilizantes y agua, resistan los patógenos e insectos, y toleren el frío, la sequía y el suelo salobre.
Las metas se pueden lograr a través de las técnicas de transformación genética, incluyendo aquellas usadas para desarrollar el arroz C4, dice Yu. “Para satisfacer las necesidades alimenticias futuras, los científicos en todo el mundo están trabajando para utilizar la biotecnología como el caso de la ingeniería genética. El propósito es encontrar soluciones que aumenten la productividad agrícola”, dice. El problema es que los productos alimenticios hechos de cultivos genéticamente modificados (GM, siglas en inglés) o transgénicos, siguen siendo controvertidos por una diversidad de razones. Alrededor del mundo, las preocupaciones sobre los cultivos genéticamente modificados se centran principalmente en su potencial de producir reacciones alérgicas en los humanos y la posibilidad de contaminación genética de las especies no GM, explica Ku. La economía también juega un papel en la resistencia hacia los alimentos GM o transgénicos. En la opinión de Yu, por ejemplo, los gobiernos de muchos países europeos prohíben el cultivo o la importación de alimentos GM debido a las preocupaciones económicas, ya que las importaciones baratas de alimentos GM podrían afectar la subsistencia de los agricultores locales.
Chen Jen-pin, subdirector general de la Agencia de Agricultura y Alimento, del Consejo para la Agricultura (COA, siglas en inglés), dice que además de los asuntos relacionados a la seguridad alimentaria, las controversias que rodean a los cultivos GM se amplían a sus efectos en el medio ambiente, la ética de manipular los organismos vivos en ese nivel tan fundamental y su impacto en el comercio internacional. Por lo tanto, Taiwan y muchos otros países son precavidos en relación al desarrollo de productos GM.
Debido a esos asuntos, en el presente el COA prohíbe a los agricultores locales el cultivo de alimentos GM, dice Chen, agregando que hasta ahora ningún país ha aprobado la producción comercial y las venta de arroz GM. Hasta el momento, el COA está enfocándose en los esfuerzos de la investigación genética de plantas no alimenticias, tales como las flores. El Instituto para la Investigación Agrícola de Taiwan, de la agencia, ubicado en Taichung, por ejemplo, trabaja para acelerar los ciclos de cultivo de ciertas plantas, utilizando marcadores moleculares que indican los rasgos genéticos útiles.
Mientras que el COA prohíbe el cultivo comercial de alimentos GM, los investigadores aún tienen permitido llevar a cabo pruebas de campo. Por ejemplo, Yu ha estado colaborando con la NCHU en las pruebas de campo del arroz GM en el distrito de Wufeng en Taichung.
A pesar de los problemas relacionados a los cultivos GM, cada año se plantan más en países que han adoptado la tecnología, una lista que incluye Argentina, Brasil, Canadá, India, China continental y Estados Unidos. Las estadísticas compiladas por el Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones de Agrobiotecnología (ISAAA, siglas en inglés) muestran que un récord de 16,7 millones de agricultores en 29 países plantó 160 millones de hectáreas de cultivos GM en 2011, en comparación con 1,7 millones de hectáreas en 1996. El ISAAA, con sede en Estados Unidos, es una organización sin fines de lucro, patrocinada por la industria y el gobierno, que promueve el uso de la biotecnología agrícola, enfocada especialmente en ayudar a los agricultores de pocos recursos en los países en vías de desarrollo.
Los cultivos GM producidos por esos agricultores llegan a los mercados internacionales. La papaya arco iris, una variedad GM desarrollada para mejorar la resistencia de la planta a los virus, ha sido cultivada en Hawaii desde 1998 y se consume ampliamente, dice Yu. Por ejemplo, Japón dio la luz verde a las papayas GM importadas de Hawaii en diciembre de 2011 a pesar de las estrictas reglamentaciones del país sobre alimentos GM. Entre tanto, en Estados Unidos, muchos alimentos procesados en los estantes de los supermercados contienen ingredientes GM, principalmente en la forma de aceite de maíz, soja y canola, dice ella.
De hecho, la mayoría de los taiwaneses han comido alimentos GM, ya que más del 80 por ciento de los frijoles de soja importados al país son genéticamente modificados. Actualmente, el Departamento de Salud permite las importaciones de soja y maíz GM, la mayor parte de los cuales procede de Estados Unidos.
En cuanto a las preocupaciones sobre la salud, Yu dice que los alimentos GM se digieren por el cuerpo exactamente de la misma manera que otros alimentos y no dejan ningún tipo de acumulación dañina. Entre tanto, ella afirma que no hay ningún caso documentado en el mundo en el que problemas en la salud humana puedan atribuirse a alimentos GM desde que Monsanto, una compañía de biotecnología agrícola estadounidense, comenzó a vender el primer maíz GM resistente a los insectos en 1996.
Yu señala que el desarrollo de cultivos transgénicos resistentes a los insectos, que tienen la habilidad de producir proteínas que repelen a los insectos pero no hacen daño a los humanos, reduce la cantidad de pesticida necesitado para producir cultivos de calidad. Usar menos pesticidas tiene beneficios obvios para la salud humana y el ambiente, así como se reducen también los costos de producción, agrega ella.
El arroz GM crece en una granja experimental, propiedad de la Universidad Nacional Chung Hsing en el distrito de Wufeng en Taichung, centro de Taiwan. Yu coopera con la NCHU para realizar las pruebas de campo del arroz GM.
Ku dice que todos los productos alimenticios transgénicos son sometidos a completos estudios de bioseguridad y aprobación reglamentaria antes de entrar al mercado en Taiwan y en la mayoría de los demás países. “Es normal que la gente tenga dudas, miedos y preocupaciones en respuesta a cualquier nueva tecnología. En vista de pocos años de pruebas de laboratorio y campañas educativas, podemos superar el escepticismo del público sobre los organismos GM”, dice.
Sin embargo, debe notarse que algunos investigadores continúan sin estar convencidos de la seguridad de los alimentos GM. Los científicos en Francia, Escocia y Estados Unidos, por ejemplo, han publicado investigaciones o concedido entrevistas cuestionando los efectos de los cultivos GM para la salud y el medio ambiente. Sus hallazgos resultaron controversiales en cada caso, aunque los oponentes de los productos GM rápidamente culparon a las corporaciones que han invertido en la introducción de esos cultivos. La mayoría de los científicos que han estudiado el tema respaldan la seguridad de los alimentos GM, aunque una minoría respetable continúa haciendo un llamado a hacer pruebas más extensivas.
Las preocupaciones en cuanto a que las especies GM contaminen otras especies vía la diseminación del polen pueden tratarse a través de apropiadas técnicas de gestión, como plantar los cultivos GM en invernaderos o en áreas específicas rodeadas de barreras para que no se expanda el polen, dice Yu. Ku agrega que las distancias aisladas, o los espacios separados entre los alimentos GM y los cultivos convencionales u orgánicos, ya son usados por varios países para evitar la fertilización cruzada.
Patentes básicas
Yu dice que dada la mayor aceptación de estos cultivos alrededor del mundo, la prohibición de Taiwan sobre la producción comercial pone al sector de la biotecnología de la nación en desventaja. En lugar de poder vender sus patentes GM a las compañías locales, por ejemplo, Yu no tuvo otra opción que ofrecerlas a firmas de biotecnología extranjeras, que son capaces de usarlas. “Las patentes desempeñan un rol vital en la biotecnología”, dice ella. “Y la ingeniería genética ha sido una parte importante de la biotecnología agrícola. Cuando más rápido se avance en el campo, mejor son nuestras posibilidades de tener las patentes básicas. Taiwan no puede simplemente adoptar una actitud de ver y esperar. De lo contrario, será demasiado tarde para ponerse al día”.
La crianza rural que tuvo Yu le dio la apreciación de la belleza efímera de los arrozales, que se tornan verde esmeralda o dorados dependiendo de la estación. También le dio un buen sentido para lograr un mayor impacto en el sector agrícola que va en declive. “No puedo imaginar qué aburrido sería el mundo si todos los pintorescos arrozales son reemplazados por viviendas, fábricas y caminos. Me siento triste cuando digo que ya están desapareciendo”.
Para evitar el aceleramiento de esa tendencia, Yu trata de encontrar tiempo en su horario ocupado para dictar conferencias públicas y explicar las cualidades y ventajas de los cultivos GM. “Los agricultores están dispuestos a cultivar cualquier producto siempre y cuando sea seguro y se venda bien”, dice ella. “Hay un lugar para los productos GM porque pueden producirse en masa y son seguros para comer y más baratos para comprar. “Lo que se necesita es más diseminación de información sobre los alimentos GM y más educación, que incremente la confianza del público.
“La biotecnología es la clave para mejorar la producción de los cultivos y la agricultura como un todo”, dice Yu. “Taiwan necesita actuar más agresivamente en la integración de la alta tecnología en el cultivo convencional para así estimular su competitividad internacional y contribuir al suministro de alimentos del mundo”.
Por su parte, Ku considera que los cultivos GM son inevitables. “Es la manera de hacer las cosas y una tendencia internacional”, dice él. “La aceptación de los organismos genéticamente modificados es sólo cuestión de tiempo”.