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PRESENTACIÓNDELLIBROTransgénicos.Grandesbeneficios,ausenciadedañosy
mitos
Auditorio«FranciscoG.BolívarZapata»InstitutodeBiotecnología,UNAMCuernavaca,Morelos,lunes13de
noviembrede2017
CapítuloIXLatransgénesis,unprocesonaturalqueocurreenlabiota.LosorganismostransgénicossecreanportransferenciahorizontaldeADNusandocomomodelolatransgénesis.
PRESENTADOPORFRANCISCOBOLÍVAR
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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).
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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
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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
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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
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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
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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