Casi todas las mañanas, Guillaume Ramstein pasea por el parque universitario de Aarhus de camino al trabajo. En esta época del año, los viejos robles rebosan de un verde intenso y el césped está cubierto de dientes de león y margaritas.
Cuando se sienta frente a su monitor, está listo para estudiar los genes de las plantas. No las plantas del hermoso parque, sino una hierba poco conocida llamada Brachypodium.
En su ordenador, analiza enormes cantidades de datos intentando encontrar genes útiles en la pequeña planta, genes que le permitan soportar períodos más prolongados de sequía o temperaturas más altas.
La razón por la que estudia esta planta poco conocida y no el trigo, la cebada o el maíz que todos conocemos por nuestros viajes al campo, es que el Brachypodium es algo así como los ratones en la investigación farmacológica.
“Llamamos a Brachypodium el ratón de los cereales porque funciona como organismo modelo para probar cosas nuevas. Al igual que los ratones utilizados en el sector médico, es mucho más fácil de criar y genéticamente es bastante similar a cultivos como el trigo o la cebada”, Ramstein explica.
“Dado que el Brachypodium sólo tiene unos 300 millones de letras en su ADN, en comparación con los 17 mil millones del trigo, también es mucho más barato y fácil de secuenciar y trabajar con él”.
Al mapear los genes útiles que hacen que estas plantas sean más adecuadas para el cambio climático y un futuro más basado en plantas, Ramstein y sus colegas están sentando las bases tanto para las modificaciones genéticas como para el mejoramiento tradicional.
Las letras del ADN
En el centro de las células humanas, animales y vegetales hay un pequeño núcleo llamado núcleo que contiene nuestro ADN.
En el interior del núcleo, las largas hebras de ADN de dos hebras se enroscan y forman los cromosomas. Las hebras están formadas por secuencias casi infinitas de cuatro pequeñas moléculas, que abreviamos A, C, G y T. La gente también las llama las letras del ADN.
El orden de estas letras es lo que determina la función de nuestros genes. Normalmente, los genes están formados por miles de letras, pero una sola letra incorrecta en la secuencia puede dar lugar a resultados tanto buenos como malos.
Cada vez que las células se dividen necesitan copiar toda la información genética. Este proceso de copia a veces sale mal y genera letras incorrectas en el genoma. Generalmente la celda corrige estos errores pero no siempre.
Lo mismo ocurre cuando se concibe una nueva planta o un nuevo animal. Durante la mezcla de los genes de la madre y el padre pueden producirse errores o nuevas combinaciones. Estas variaciones aleatorias son el mecanismo de la evolución.
Una pequeña desviación genética hace una gran diferencia
El Brachypodium no es la única planta que Ramstein y sus colegas están estudiando. También tienen una planta llamada sorgo bajo el microscopio.
El sorgo es el quinto cereal más importante del mundo en cuanto a producción y superficie cosechada. Es una planta tropical utilizada para la producción de cereales y la alimentación animal, originaria de África y Asia, pero también de América del Norte y el sur de Europa.
En el sorgo encontraron una mutación genética muy útil, explica. “Encontramos una variante en un gen que realiza la fotosíntesis. Las plantas con una A en lugar de una G en esta posición parecen tener una mayor eficacia a la hora de transformar la luz solar en energía”.
“Esto es importante porque el gen es similar en muchos otros cultivos. Nuestro modelo informático sugiere que la variación también está presente de forma natural en especies relacionadas con el sorgo, como el maíz y la caña de azúcar”.
Localizar estas pequeñas variaciones en el genoma está sentando las bases para un mejoramiento más específico. Cuando los obtentores saben exactamente qué variaciones en el ADN buscar, resulta más fácil desarrollar nuevos cultivos adaptados a un clima cambiante.
Una base para nuevas técnicas genómicas
Cuando Ramstein y sus colegas de QGG encuentran variaciones en los cultivos, se detienen allí, y hay una razón para ello, explica. “Publicamos nuestros hallazgos en revistas académicas y colaboramos con otros grupos de investigación y la industria cuando utilizan nuestros hallazgos, ya sea que utilicen nuevas técnicas genómicas como CRISPR o el mejoramiento clásico”.
El uso de nuevas técnicas genómicas (NGT) para editar cultivos está sujeto a una estricta regulación en la UE, pero se está preparando una nueva legislación. A principios de este año, el Parlamento Europeo votó a favor de permitir el uso de NGT en algunos casos. Además, los científicos ya pueden avanzar mucho introduciendo mutaciones mediante productos químicos y otros medios, que no están sujetos a una estricta regulación en la legislación de la UE.
Tal como está ahora, las NGT están reguladas por las mismas reglas que los OGM, pero si la nueva legislación también se aprueba en el Consejo Europeo, permitirá el uso de NGT para realizar cambios genéticos que podrían ocurrir naturalmente en los cultivos.
En otras palabras, permitirá a la industria utilizar las NGT como un atajo para obtener las características deseables en los cultivos. Rasgos que podrían requerir muchas generaciones de plantas para lograr con métodos de reproducción tradicionales.
Y aquí es donde entra en juego la investigación de Guillaume Ramsteins. Muchos de sus descubrimientos son mutaciones que ocurren de forma natural en otros tipos de plantas (como la variación en la planta del sorgo) y, si se aprueba la legislación, la industria podrá inducir legalmente esas mutaciones en cultivos europeos populares.
Nuevas Técnicas Genómicas (NTG)
Desde principios de la década de 2000, la tecnología genómica se ha desarrollado a un ritmo muy rápido. Esto ha dado lugar a muchas técnicas nuevas para editar el genoma de plantas y animales.
En general, estas técnicas se pueden clasificar en dos categorías:
- Tecnologías que transfieren genes de otros organismos a la planta.
- Tecnologías que editan directamente en el genoma de la planta.
En 2012, Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier descubrieron que CRISPR, un sistema inmune bacteriano, podía reprogramarse para editar cualquier parte del ADN de humanos, animales y plantas.
CRISPR es una de varias técnicas para editar ADN, pero hasta ahora ha sido la más barata y la de mayor éxito. Con la nueva legislación de la UE sobre NGT, la tecnología será importante para la agroindustria.
Otras tecnologías, como la mutagénesis mediante productos químicos o radiación, también introducen mutaciones en los genomas de las plantas, pero no están reguladas por la legislación de la UE y seguirán siendo importantes para la industria.
La gente es muy escéptica.
En 2021, una empresa japonesa desarrolló el primer cultivo editado con CRISPR : un tomate editado genéticamente que contiene altos niveles de un aminoácido llamado GABA que tiene la capacidad de reducir la presión arterial.
El tomate llamado “Sicilian Rouge High GABA” se vende en los supermercados japoneses, pero en la UE no se permiten los cultivos modificados genéticamente. Pero existe una diferencia entre los OGM y los cultivos obtenidos mediante CRISPR, explica Ramstein.
“A menudo se describe a las NGT como intrínsecamente dañinas, pero eso es un malentendido. Creo que la fuerte oposición a los OGM en Europa se ha extendido al debate sobre las NGT. Usar las NGT para inducir mutaciones que podrían ocurrir naturalmente es, por lo que veo, “No es un problema, en realidad podría ayudarnos a resolver algunos de los grandes problemas que enfrentamos en la agricultura”.
Dicho esto, reconoce que la tecnología, como ocurre con la mayoría de las tecnologías, también puede utilizarse para introducir rasgos dañinos.
Ramstein dice: “Algunas personas dicen que permitir que la agroindustria utilice NGT la hará demasiado poderosa. Y temen que la industria edite genes de pesticidas en las plantas, para que puedan resistir mejor a los pesticidas. Esto a su vez puede llevar a que se utilicen más pesticidas en los campos.
“Por supuesto que no queremos utilizar más pesticidas, pero lo importante es que esta tecnología puede utilizarse para hacer lo contrario, para reforzar las defensas naturales de las plantas contra los insectos. Lo importante no es la tecnología, sino cómo se utiliza”.
Una mezcla de tecnologías para el futuro
En QGG, Ramstein y sus colegas creen que la investigación genómica desempeñará un papel importante en el futuro. No solo nos permitirá proporcionar alimentos a más personas, sino que nos ayudará en la transición ecológica, explica.
Ramstein afirma: “La investigación y las tecnologías genómicas tienen un papel que desempeñar en la transición verde, pero no son la única solución. Con una combinación de conocimientos genómicos básicos, cría tradicional, agricultura orgánica y NGT, estoy convencido de que resolveremos muchos de los problemas a los que nos enfrentamos hoy”.
El cambio climático va a cambiar dónde pueden crecer muchos cultivos. En el sur de Europa, algunos cultivos que prosperan hoy serán imposibles de cultivar en el futuro. En el norte de Europa, el aumento de las temperaturas permitirá la introducción de nuevos cultivos.
“Con la ayuda de la investigación genómica podemos mitigar algunos de esos cambios”, explica Ramstein. “En este momento estamos trabajando en la exploración de la diversidad genética para la adaptación a las condiciones climáticas cambiantes en los países nórdicos. Analizamos la diversidad genética natural en busca de características útiles en guisantes, avena y cebada. Es una parte importante de nuestro trabajo que complementa el uso de NTG en estas plantas”.
