Biotecnología forestal: árboles transgénicos

Cuando oímos hablar de cultivos transgénicos solemos pensar en cultivos destinados a la alimentación. No en vano, hoy en día hay más de 191 millones de hectáreas destinadas a cultivos biotecnológicos donde la mayoría es soja y maíz. 

Vamos a dar algunos datos. Con fecha de 2018:

• 26 países siembran cultivos biotecnológicos
• 17 millones de agricultores han adoptado esta tecnología
• 70 países entre los que siembran e importan, utilizan estos cultivos
• el 50% de la superficie mundial dedicada a cultivos biotecnológicos se destina a soja
• otros cultivos mayoritarios son maíz y algodón
• remolacha, alfalfa, papaya, patata, berenjena o manzanas también se siembran
• desde 1992 se han aprobado 387 eventos biotecnológicos para 27 cultivos
• el maíz tiene 137 eventos aprobados en 35 países y el país que más eventos tiene es EEUU con 544

La modificación genética en la agricultura es la tecnología se ha adoptado con mayor rapidez y precisamente los países que han experimentado un mayor aumento de su superficie son aquellos "en vías de desarrollo". Como ya sabemos a estas alturas, cada evento biotecnológico (transgénico o no) sufre un largo proceso de evaluación individual en distintos aspectos hasta que finalmente es aprobado (o no). Si existe, es porque es seguro y si cada vez es más sembrado es porque reporta beneficios. 

Contribución de los cultivos biotech a la seguridad alimentaria, sostenibilidad y mitigación del cambio climático.

Las plantaciones agroforestales han aumentado a nivel mundial. Sus aplicaciones son muy variadas: producción de madera y productos alimentarios, el establecimiento de cortavientos y biofiltración, y más recientemente, como materia prima para la producción de biocombustibles, entre otras. Sin embargo, poco oímos hablar de árboles transgénicos ¿verdad? Lógicamente, no es nuestra primera fuente de alimentación y de ahí que el interés por hacer biotecnología en forestal no sea tan grande como en agroalimentación. Pero además, hay otros motivos. Por ejemplo, su lento crecimiento que alargaría décadas los estudios y evaluaciones o la reticencia a aprobar la liberación "a plazo fijo" en la naturaleza. 

Hay varios grupos que llevan muchos años trabajando en esto. Persiguen modificar la composición de la madera para que sea más fácil y barato usarlos como fuente de energía o pasta de papel, acelerar su crecimiento o que resistan ciertas enfermedades o plagas que pueden afectarles. No es fácil. En el caso de los árboles, hay cientos o miles de genes que pueden estar implicados en la resistencia a una enfermedad y por otro lado, la formación de madera está regulada por más de ¡40000 genes! ¿Os imagináis dar con la tecla del gen en cuestión? Es una locura, una lotería ¿verdad? Pues esto ya se hizo identificando los genes responsables en pino y álamo y llevándolos a abedul y álamo. Así se consiguieron árboles que daban 5 veces más madera y además, crecían en 15-20 años en vez de 25-30. Solo en China podemos encontrar bosques llenos de árboles transgénicos. Más de un millón y con el objetivo de reforestar. El primero apareció en 1987.

Bosque de álamos. Fuente 

En la década de los 90, el interés comercial por desarrollar árboles transgénicos era bajo, pero ha ido creciendo, especialmente en los últimos años. 

FuturaGene, una empresa biotecnológica israelí que compró la brasileña Suzano Papel e Celulosa hace 10 años, desarrolló el primer eucalipto transgénico (introduciendo un gen que participa en la síntesis de  celulosa en Arabidopsis thaliana) que produce un 20% más de madera reduciendo un 17% el uso de tierra. Estos eucaliptos cuentan con la aprobación de la Comisión Técnica Nacional Brasileña en Bioseguridad (CTNBio) desde 2015

El equipo de William Powell de la Universidad Estatal de Nueva York (EEUU) lleva 40 años trabajando en un proyecto para la recuperación del castaño, con el que han generado castaños resistentes al tizón y están investigando cómo generar castaños más resistentes a las enfermedades. 

Castaños desarrollados en el Proyecto de Investigación
y Restauración del Castaño Americano. Fuente

El CSIC, en concreto el Instituto de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia, a través del grupo de Antonio Ballester ha desarrollado castaños transgénicos resistentes a enfermedades y álamos transgénicos capaces de extraer más cantidad de metales pesados del suelo, concretamente plomo. También los hay que eliminan cadmio y si rizamos el rizo, álamos que además de eliminar plomo son tolerantes a la sequía o que son capaces de eliminar TNT! (sí, trinitrotolueno) del suelo y del agua. 

Pero no todo es perfecto. La tasa elevada de producción de biomasa que se puede lograr con variedades de árboles de rápido crecimiento (especialmente álamos, eucaliptos y palmeras) a menudo va acompañada de tasas de emisión de isopreno en la hoja. El isopreno es producido durante el metabolismo en los cloroplastos de muchas especies arbóreas, especialmente aquellas con altas tasas de productividad, es volátil y se emite globalmente a la atmósfera con una tasa similar a la emisión del metano. Sin embargo, a diferencia de este, el isopreno emitido es fotoquímicamente oxidado en horas, no años y además, incrementa el contenido de ozono.  

Para cumplir con los objetivos de la Unión Europea en materia de biocombustibles, la expansión de los álamos podría incrementar las muertes prematuras un 6% y reducir la producción de trigo y maíz unas 9 toneladas por año. Con estos datos, parece fundamental reducir la emisión de isopreno sin dejar de producir masa forestal. Actualmente hay 9.4 millones de hectáreas de álamos en el mundo.  

El pasado día 6 de enero, fue publicada una investigación en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences liderada por la Universidad de Arizona, en la que han participado varios laboratorios de distintas universidades y países, incluyendo el Laboratorio de Ciencias Biosféricas y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

Hasta el momento, parece que los estudios previos indicaban que la emisión del isopreno estaba relacionada con una mayor tolerancia al estrés abiótico (calor, sequía o estrés oxidativo) y a su vez, con una menor biomasa. Dicho de otro modo, que emitan isopreno es normal, forma parte de su metabolismo y en cierta forma les protege del estrés, pero pagan el precio de crecer algo menos durante una sequía, por ejemplo. 

Quedaos con esta mierdecilla de esquema, donde "+" es más y "-" es menos:

+ isopreno ► + resistencia ►- productividad - biomasa - madera - celulosa y productos derivados 

(en condiciones de estrés). 

- isopreno ►  - resistencia ► - productividad - biomasa - madera - celulosa y productos derivados

(en condiciones de estrés).

¿Cuál es la novedad en este estudio?

Los investigadores han utilizado la tecnología del ARN de interferencia (ARNi) para suprimir (o reducir muchísimo) la capacidad de emitir isopreno. Es decir, no han introducido ningún gen foráneo de otra especie sino que han "apagado" o silenciado un gen. Modificación genética (y no transgénesis). 

Según el esquema anterior, cabría esperar que si anulamos la producción de isopreno, la resistencia al estrés fuera menor y la productividad también, dado que el efecto protector aportado por la emisión de isopreno sería inexistente. 

La sorpresa, ha sido cuando han comprobado que la emisión de isopreno no es necesaria para la producción de biomasa, ni siquiera en condiciones de estrés (calor y sequía, en este caso). Observaron que durante 4 años, las plantaciones de álamos de Arizona y Oregón originaron una producción de biomasa similar tanto si emitían isopreno como si no. 

Y lo alucinante es que a pesar de que la escasa producción de isopreno también produjo muy poca cantidad de otras moléculas protectoras como el flavonol (recordad: - isopreno, - resistencia), el metabolismo de los álamos lo compensó con otras vías alternativas aumentando moléculas antioxidantes como carotenoides y terpenoides. Estas moléculas, junto con el hecho de que la mayor parte de la biomasa se produce antes de que llegue el clima más seco y cálido, es lo que explica que exista una gran producción de biomasa con una baja emisión de isopreno.  

Como os he comentado, la investigación en biotecnología forestal sigue aumentando. No solo en el aspecto de la biorremediación, que ya me parece importante. Más madera, más celulosa... hacedme un favor y mirad a vuestro alrededor un momento. Estamos rodeados de papel y cartón para todo; en productos de papelería, del baño, en la cocina, tiquets, publicidad, etc. Eliminar todos los subproductos de los árboles no es una opción, pero aumentar la producción de sus materias primas o hacerlos más resistentes a enfermedades o a los efectos del cambio climático, podría ser. 

Mientras tanto, tratemos de reciclar.