PRESENTACIÓNDELLIBROTransgénicos.Grandesbeneficios,ausenciadedañosy

mitos

Auditorio«FranciscoG.BolívarZapata»InstitutodeBiotecnología,UNAMCuernavaca,Morelos,lunes13de

noviembrede2017

CapítuloIXLatransgénesis,unprocesonaturalqueocurreenlabiota.LosorganismostransgénicossecreanportransferenciahorizontaldeADNusandocomomodelolatransgénesis.

PRESENTADOPORFRANCISCOBOLÍVAR

CapítuloIX.Latransgénesis:unprocesonaturalqueocurreenlabiota

• CreacióndeorganismostransgénicosmedianteprocesosdetransferenciahorizontaldeADNyposteriorreorganizacióndelgenomasimilaresalosnaturales

• Inocuidadybajoriesgodelostransgénicos

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IntroducciónUnaampliagamadeevidenciacientíficapresentadapreviamente,soportalainocuidaddelostransgénicosquesonutilizadoshoyendíaparaatenderdiferentesnecesidadesyenparticularlaproduccióndealimentosanolibredeinsecticidasquímicos,loscualessísondañinos,demuestralaausenciadedañoalasaludhumana,alabiodiversidadyalmedioambiente.LaevidenciasustentalasrazonesparaconsiderarlosOGMcomolaalternativatecnológicamáscercanaalanaturaleza,demenorriesgoydemenorimpactoalmedioambiente.Estecapítuloseocupadecomentarestaevidenciaadetalle,todavezquehasidocomentadaanteriormenteenloscapítulosIIyIV.

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LainformacióncientíficaylasconsideracionesquesepresentanenestecapítuloaportanelementosrelevantessobreelbajoriesgodelosOGM,loscualessoncreadosporprocesosdetransferenciahorizontaldeADNysuposteriorreorganizaciónconelgenomadelacélulareceptora.Comosehaseñalado,elADNdetodoslosseresvivos(ydeaquellosvirusquetienenADN)tienelamismaestructurasecundariageneral(Watsonetal 1996),locualpermitelarecombinacióndematerialesgenéticosdediferentesorígenesenelinteriordelascélulas,demaneranatural.LoanterioresposibleycongruenteconelhechodequetodoslosseresvivostenemosunprecursorbiológicocomúnconformealateoríadelaevolucióndeDarwiny,porlotanto,llevamosennuestrogenomaycompartimosmuchosgenesdediferentesorígenes,incluyendobacterianos.Estainformación,soportadacientíficamente,sustentalapropuestadequelostransgénicossonorganismoscreadospormecanismossimilaresalosquehanocurridoyocurrenenlanaturaleza,aloquellamamostransgénesis.

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Losbiotecnólogos hemosusadoelejemplodelatransgénesisqueocurreenlabiota,paraconstruirlosorganismostransgénicos,incorporándolesgenesquelesconfierenventajasparaayudaracontenderconproblemasydemandas.

Latransgénesisesunfenómenonaturalquehaocurridoyseguiráocurriendoenlabiodiversidadindependientementedelaexistenciaonodeorganismostransgénicos.

Latransgénesisimplicatambién,enesencia,latransferenciahorizontaldeADNdecualquierorigenalacélulareceptoraylaposteriorreorganizacióndelADNconelgenomadelacélulaquelorecibe.Alolargodeltiempolatransgénesishasidoresponsabledelaadquisicióndemuchasfuncionesnuevas,enparticularenplantasquesedetallanenestecapítulo.

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Ejemplosdeestosonlosgenesresponsablesdelafotosíntesis,queoriginalmenteseencontrabanenbacterias(Priceetal 2012),ylatransferenciahorizontalmediantelaendosimbiosisdelosprecursoresdelasactualesmitocondriasycloroplastosaprecursoresdelosactualesvegetales(Wallin 1927,Margulis ySagan2005).

EltrabajodeCrisp etal 2015,demuestraquetodoslosanimalesllevamosgenesdevirusybacterias,yquealgunosdeesosgenesseexpresan.Porellolatransgénesis,mediantelatransferenciahorizontaldeADN,hasidoenparteresponsabledelaevolucióndelasespecies.SeremarcaquelarazónmásimportantedeestefenómenoesquelaestructurageneraldelamoléculadedoblehélicedeADNeslamismaentodoslosseresvivos(verfiguraII.2).

FiguraII.2.EstructuradelADNintegradopordoshélicescomplementarias.CadaunadeestasdoshélicesohebrasdelamoléculadeADNestáintegradaporlosmismoscuatrotiposdenucleótidos(A,G,C,T).Cadanucleótidoestáformadoporunamoléculadeazúcar,desoxirribosa (enmorado),ungrupofosfato(PO4)(enamarillo)yuntipodemoléculallamadabasepúrica (G[ennegro]oA[enverde])obasepirimídica (C[enazul]oT[enrojo]).Losnucleótidoscontimina (enrojo)seapareanpordosunionesdébilesdepuentesdehidrógenoconlosnucleótidosdeadenina (enverde)ylasnucleótidosconcitosina (enazul)seaparean,mediantetresunionesdébiles,conlosnucleótidosdeguanina(ennegro).Estaestructurageneraldedoblehéliceeslamismaentodoslosseresvivosypermitesufuncionamiento,incluyendolareplicación.LasecuenciadelosnucleótidosenelADNeslaquetienenlosnucleótidosunoinmediatamentedespuésdelotroencadahéliceohebra.Así,enesteejemploencorchetado,lasecuenciadeesteADNenlahélicedelaizquierdaenoscuro(queva5’a3’ydearribahaciaabajo),esC,G,A,TycontinúaenC,A,T,G,T,C,A.Sedicequelasdoshélices soncomplementariasporqueparaambashélicesacadaAlecorrespondeunaT,acadaGunaC,acadaTunaAyacadaCunaG.Porello,lasecuenciadenucleótidosdeunahéliceescomplementariaalaotra.Elgenomahumanotienemásdetresmilmillonesdeparesdenucleótidosensus23paresdecromosomas.SisesumarantodaslasmoléculasdeADNdenuestroscromosomasmediríanmásdedosmetros,mientrasquelas bacteriastienenalrededordecuatromillonesdeparesdenucleótidosenunsolocromosoma.Sehadeterminadolasecuencianucleotídica delgenomadecientosdeorganismos,incluyendoel humano.

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También,ocurremediadoporciertasbacteriasquevivenactualmenteenlatierra,comolaAgrobacterium tumefaciens queinfectanaturalmenteavegetalesytransfierehorizontalmentepartedesumaterialgenéticoalasplantasqueinfecta.DehechoelrecientetrabajodeKyndt etal 2015,(figuraII.23),reportaqueelcamoteesunvegetalqueesnaturalmentetransgénicoyaqueensugenomatieneADNdeA.tumefaciens,elcualseexpresayesresponsabledemejorasenelcamote.

Pormilesdeañoslasplantashanrecibidomaterialgenéticodebacterias,virusyotrosorígenesmediantelatransferenciahorizontaldeADNincluyendolaendosimbiosisquesecomentaadelante.

FiguraII.23Elcamoteesunorganismonaturalmentetransgénico. 8

FiguraIX.7Esquemadeinfecciónviraldeunretrovirusaunacélulaeucariote,mediantelacualelARNviralsecopiaenADNqueluegoseintegraenelADNdealgúncromosomadelacélulainfectada.(Emini 2002).

Tambiénocurreenlaactualidad,mediadoporciertosviruscomolosretrovirus,comoseindicaenlafiguraIX.7.

Sinembargo,esimportanteseñalarquelosactualesorganismosvivoshemosdesarrolladomecanismosquenospermitencontenderconyeliminarlosADNdeorigenforáneooheterólogo quepudieranllegaralascélulasportransferenciahorizontaldeADN,comoelprovenientedeinfeccionesviralesobacterianas.Debidoaello,latransgénesiseshoyunfenómenopocofrecuenteque,noobstante,sigueocurriendo,particularmenteporlainfeccióndeciertosvirus(retrovirus)(figuraIX.7)queincorporansumaterialgenéticoenloscromosomasdelascélulasqueinfectan,comoelvirusdeinmunodeficienciahumana(VIH). 9

LaendosimbiosisesotrotipodetransferenciahorizontaldeADNquehasidomuyimportanteparalaevolucióndelasespecies

Existeevidenciacontundentequeelgenomadelosorganismossuperioreseucariotes,haevolucionadonaturalmenteatravésdeinfeccionesviralesybacterianas.Probablementematerialgenéticodemicroorganismosyvirales,presentesenlossuelosyaguas,hayansidoadquiridosporqueconfirieronventajasalasorganismosvivosquelosrecibieronportransferenciahorizontaldeADN,transgénesis,yesomodificóelgenomadenuestrosantepasadosbiológicos,reorganizandolosgenomas.(Wallin 1927,MargulisySagan2005).

Esclaralaevidenciaquesustentaquehuboincorporacióndematerialgenéticoenetapastempranasdelaevolucióndelosactualeseucariotes (plantasyanimales)atravésdelainfeccióny/oasociaciónconorganismostipobacteriano.Esteeselcasodelasmitocondrias,organeloresponsabledelasíntesisdeenergíabiológica(elATP),yloscloroplastosenplantasresponsablesdelasíntesisdelaclorofilaydefotosíntesis.Estosorganeloscuentanconunsolocromosomacomomaterialgenéticoqueescircular,comoeldelasactualesbacterias,locualsoportaqueelorigendeestosorganelosesbacteriano.(figuraIX.11).

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Lisosomas

Peroxixoma

Aparato de Golgi

Mitocondria

Núcleo

Eucromatina(Cromosomas)

Nucleolo

Retículo EndoplásmicoLiso

Retículo EndoplasmicoRugo

Citoplasma

BicapaLipídica

Membrana Celular

Lisosomas

Peroxixoma

Aparato de Golgi

Mitocondria

Núcleo

Eucromatina(Cromosomas)

Nucleolo

Retículo EndoplásmicoLiso

Retículo EndoplasmicoRugo

Citoplasma

BicapaLipídica

Membrana Celular

LisosomasLisosomas

PeroxixomaPeroxixoma

Aparato de GolgiAparato de Golgi

MitocondriaMitocondria

NúcleoNúcleo

Eucromatina(Cromosomas)Eucromatina(Cromosomas)

NucleoloNucleolo

Retículo EndoplásmicoLiso

Retículo EndoplásmicoLiso

Retículo EndoplasmicoRugo

Retículo EndoplasmicoRugo

CitoplasmaCitoplasma

BicapaLipídicaBicapaLipídica

Membrana CelularMembrana Celular

FiguraIX.11.Esquemadeunacélulaanimal ysuscomponentes,entreloscualesseencuentranlasmitocondrias.Estosorganelos queeranoriginalmentebacterias,seincorporaronmedianteunprocesollamadoendosimbiosis,comopartedelascélulaseucariotes.Lasmitocondriasyloscloroplastostienenunsólocromosomacircularquecontienegenestipobacteriano.EnlasmitocondriassesintetizaelATPenlascélulasdeorganismossuperioresyporellopodemosllevaracabonuestrasfunciones.

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Reorganizaciónyplasticidaddelgenoma.Importantepapeldelostransposones yretrovirus

Enelgenomahumano,aligualqueentodoorganismovivoincluyendobacteriasyplantas,existenlostransposones,loscualessonuntipodeADNrepetido-partedeorigenbacterianoyviral- querepresentaalmenosel40%delgenomahumano.Elgenomadelmaízseencuentrarepletodeestoselementosmóviles,constituyendomásdel80%desumaterialgenético,quecomoseindicóenelcapítuloII,tienenlacapacidaddemoversedeunlugardelgenomaaotro.

Existendiferentestiposdetranspones(McClintoch 1987,Federoff 1989).Lostransposonesactivossonaltamentemutagénicospuestoquealbrincardeunlugaraotropuedencausarmutacionesengenesimportantes.Lostransposonessonresponsablesdelosdiferentescoloresenlasmazorcasdelmaíz,ypuedengenerarvariedadesintraespecie (Morgante etal 2005).Loanteriorsustentaqueelgenomadelmaíz,quetienemilesdegenes(ylosdeotrosorganismos),tienegranplasticidad,sereorganizacotidianamente,comoseobservaenlosgranosdecolores,sincausardañoalaespecie,aunqueesposiblequealgúnindividuopudieraeliminarseporefectodelostransposones. 12

Lapresenciadeuntransgén enunmaíztransgénico,nogeneracambiosinesperadosenlaplantaGM,comosehaseñaladoenloscapítulosIVyVI.Losresultadosdelacaracterizaciónporcienciasómicas,indicanquelasplantastransgénicassonmolecular,metabólicaysustancialmenteequivalentesalasparentales(Ricroch2013).Losdetractoresseñalanyesperabanqueporlapresenciadeltransgén,hubierangrandesdiferenciasentreloscultivarestransgénicosylasvariedadesconvencionales.Lacaracterizaciónporestetipodemetodología-muyprecisayfina- hadesmentidosusseñalamientos,yaquesonmuyparecidas.

Además,elmaízrearregla sugenomafrecuentementemediadoportransposonesyporellolapresenciadeunnuevogene,untransgénprovenientedebacterias,sevaaincorporarcomopartedelgenomayestarásujetoalareorganizacióndelgenomadelmaíz,sincausardañoalaplantaporsugranplasticidadgenéticayepigenética.Porello,notendríaqueexistirpreocupaciónporlapresenciadeunnuevogene(transgén)comopartedeungenomademilesdegenesqueserearreglan cotidianamentemediadoporlostransposones. 13

SereiteraquelosorganismostransgénicosseconstruyenprincipalmenteatravésdetécnicasdeingenieríagenéticaqueimplicantransferenciahorizontaldeADNyreorganizacióndelgenomaenlacélulareceptoraafindegenerarorganismosvivosconmejorescapacidades,siguiendoelejemplodelatransgénesisqueesnaturalyocurreenlabiota.Loscultivarestransgénicossonmuyparecidosalosparentales,caracterizadosporcienciasómicas.Porloanterior,sisontanparecidos,notendríanporquécausardañoporconsumonicontaminarodañaralasplantasparentalesonativas(Ricroch 2013).Seconocequelasplantastransgénicascoexistensindaño,desdehacemásde20años,conlasconvencionalesylasparentales.Portodoloanterior,losorganismostransgénicosysusproductossondebajoriesgoysehademostradoquenocausandañoalasalud(Ricroch etal2014).

Enelconjuntodeestosdatosesustentalaausenciadedaño.Ademáslasplantastransgénicasresistentesalasplagasdeinsectos,sonunalimentomássanoyaqueestánlibresdelosdañinosinsecticidasquímicospuesestetipodeplantasnolosrequierenparaeliminarlasplagasdeinsectos.LosinsecticidasquímicosdañanlasaludycontaminanelmedioambienteysesiguenusandoenMéxicoconloscultivostradicionales,notransgénicos,paraeliminarlasplagasdeinsectos(Alavanja etal2014,Blancoetal2014,Fosteretal2014).

Nota.Lasreferenciasbibliográficasdeestecapítulo,porrazonesdeespacio,nopudieronincluirsecompletas,peroselocalizanenlaversiónelectrónicadelibreaccesodellibroqueseencuentraenlapáginaWebdelIBT/UNAM. 14