Las técnicas de modificación genética —un método de ingeniería genética que propaga rápidamente cambios genéticos específicos en una población, ya sea para eliminarla o para añadirle un nuevo rasgo— podrían ser útiles para el control de malezas. Sin embargo, hasta ahora, estas técnicas se han estudiado principalmente en mosquitos y aún no se han aplicado en condiciones reales.
Por Patricia Waldron, Universidad de Cornell
Cómo los bancos de semillas complican las técnicas de edición genética.
En un estudio pionero, los investigadores modelaron cómo se desarrollaría un sistema de modificación genética en plantas. Sus simulaciones sugieren que el éxito de este sistema podría depender de bancos de semillas: depósitos subterráneos de semillas que pueden germinar años o incluso décadas después. Descubrieron que, sin la debida consideración, estas semillas almacenadas pueden ralentizar o incluso frustrar el sistema, ya que reintroducen continuamente plantas sin dicho sistema en la población.
Según los investigadores, estudios de modelización como este pueden ayudar a los científicos a diseñar sistemas de modificación genética eficaces en plantas, así como a descubrir y mitigar posibles problemas antes de su aplicación en el medio natural.
Jaehee Kim, profesora adjunta de biología computacional en el Colegio de Ciencias de la Computación e Información Ann S. Bowers de Cornell y en el Colegio de Agricultura y Ciencias de la Vida (CALS), y Philipp Messer, profesor de biología computacional en CALS, son coautores del nuevo estudio «La latencia de las semillas moldea la dinámica de la manipulación genética en las plantas», publicado en Nature Plants .
El desarrollo de la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9 , que permite a los científicos realizar cambios precisos en el genoma, ha hecho que la manipulación genética sea más viable en el laboratorio. Sin embargo, persisten serias preocupaciones sobre su posible propagación a organismos no objetivo y el consiguiente daño ecológico en el medio natural.
«La gente lleva décadas pensando en la manipulación genética, pero siempre se la consideró una tecnología propia de la ciencia ficción», dijo Messer. «Con la llegada de la tecnología CRISPR, todo ha cambiado y la ingeniería de la manipulación genética por fin está al alcance de la mano. Sin embargo, aún quedan algunas cuestiones experimentales, muchas cuestiones de modelado y, hasta ahora, nadie ha publicado nada al respecto».
Nuevos sistemas de impulso genético en plantas
Recientemente, investigadores desarrollaron en el laboratorio dos sistemas de modificación genética para plantas —CAIN y ClvR— que se transmiten de forma fiable a la descendencia y hacen que las plantas produzcan polen inactivo, óvulos o ambos.
«Se ha sugerido la manipulación genética como una medida de control alternativa para las malas hierbas, pero su viabilidad en especies vegetales nunca se había demostrado experimentalmente antes de CAIN y ClvR», dijo Kim.
El equipo de Kim y Messer desarrolló un marco de modelado para simular cómo se desarrollarían estos dos enfoques de modificación genética a lo largo del tiempo. El modelo considera cuántos óvulos o polen viables produce cada planta, cuánto tiempo sobreviven las semillas en el banco de semillas y cuántas de esas semillas germinan cada año.
Según Kim, los bancos de semillas son una parte fundamental para comprender los sistemas de modificación genética en las plantas, ya que permiten diferenciar estas plantas de otras especies con sistemas de modificación genética que los científicos han investigado.
Hallazgos sobre la propagación y la seguridad
Las simulaciones predijeron que tanto el sistema de modificación genética CAIN como el ClvR propagarían con éxito las mutaciones en la población. Sin embargo, cuanto más tiempo sobrevivan las semillas en el suelo, más tiempo tardarán en propagarse las mutaciones modificadas. Además, es posible que los científicos necesiten una mayor cantidad de semillas o plantas modificadas genéticamente para iniciar la modificación genética, con el fin de neutralizar las semillas almacenadas que germinen posteriormente.
A pesar de los desafíos que presenta un banco de semillas, este puede ofrecer un beneficio importante. Las semillas almacenadas pueden actuar como un «amortiguador evolutivo» al debilitar la manipulación genética, impidiendo que esta se propague en lugares indeseados.
«Incluso si se liberara accidentalmente o se propagara a una población no deseada, un banco de semillas puede hacer que desaparezca de forma natural», dijo Kim. «Funciona como una medida de bioseguridad natural».
Los investigadores esperan que su modelo sirva de base para que algún día ayude a los biólogos de campo a planificar proyectos de modificación genética exitosos, pero controlados.
«La gente pensaba que las técnicas de modificación genética en plantas no funcionarían muy bien», dijo Messer. «Pero después de este estudio de modelado, creo que las plantas podrían ser uno de los mejores sistemas para probar este tipo de técnicas».
Detalles de la publicación
Isabel K. Kim et al., La latencia de las semillas influye en la dinámica de la manipulación genética en las plantas, Nature Plants (2026). DOI: 10.1038/s41477-026-02256-1
