Mejorando nuestras plantas [2/2]

Hace ya tiempo, unos cuantos meses, empezaba a hablar de la mejora genética de plantas en otro post. El caso es que, aunque hace ya mucho tiempo de aquello, os debía una continuación. Y igual que acababa aquel artículo, empieza ahora este. ¿Cómo conseguimos variabilidad? ¿Qué hacemos si no tenemos las características que nos interesa tener en nuestra población?

Una pequeña introducción: ¿qué es una especie? ¿qué es una población?

Cuando aquellos incautos habituados a la relativa simplicidad de las especies animales se comienzan a adentrar en el mundo de los vegetales, una pregunta acaba apareciendo tarde o temprano. ¿Qué demonios es una especie? En los animales, la cosa está bastante clara, aplicando la definición de Dobzhansky (es decir, que una especie es una población reproductivamente aislada). En las plantas, sin embargo, las hibridaciones entre plantas del mismo género son comunes, también las hay entre diferentes géneros… y no sólo eso, sino que entre las diferentes plantas de una especie puede llegar a variar el número de copias de cada cromosoma.

Un buen ejemplo para ilustrar esta enorme diversidad es el trigo. Resulta que en la actualidad cultivamos trigos diploides (aunque ya se cultivan en muy pocos lugares), con 14 cromosomas. Pero también cultivamos trigos tetraploides, con 28 cromosomas… y hexaploides, con 42 cromosomas. Por supuesto, son considerados especies diferentes. Y, sin embargo, pueden cruzarse entre sí con un gran porcentaje de éxito, salvo por algunas incompatibilidades entre genes concretos. 

Quizás después de que esto esté claro, el por qué de esta aclaración. En plantas, introducir genes de otras especies es posible sin recurrir a la transgénesis en algunos casos. Por supuesto, todo tiene sus ventajas y sus inconvenientes como iremos viendo poco a poco.

También hay que tener en cuenta otra cosa. Aunque un caracter esté en una especie, eso no significa que esté en la población que nos interesa. Cuando se trata de hacer mejora genética, nos interesa cambiar muchos aspectos, y reunir la mejor versión de todos ellos. Así que normalmente nos interesa mantener casi todo el material genético del grupo de partida y cambiar sólo una mínima parte, con una característica mejor que está en otro grupo. Dicho esto, al meollo.

Pero antes de empezar, quiero avisar de otra cosilla: no hay una regla de oro en lo que a la separación en germoplasma primario, secundario, terciario y cuaternario. Más bien es una clasificación basada en los resultados del propio procedimiento. Lo que pongo, hablando de especies más cercanas o más lejanas, géneros más o menos relacionados… pues como tantas cosas en biología, es una aproximación, y no una ley.

El germoplasma primario. Cuando no tenemos lo que nos interesa… pero está muy cerca

A pesar de lo que he dicho antes, está claro que no todas las plantas se pueden cruzar entre sí. Según la distancia genética entre las dos poblaciones a cruzar, tendremos más porcentaje de éxito o menos. En el caso del germoplasma primario, estamos hablando de que el carácter que buscamos se encuentra en la misma especie (aunque, recordemos, en otra población, es decir, otra variedad) o en una especie muy, muy cercana (generalmente estamos hablando del mismo género). En estos casos, el cruzamiento tiene el éxito casi asegurado, así que simplemente cruzamos y hacemos un seguimiento del carácter de interés. 

Por supuesto, esto nos vale para la primera generación pero, ¿qué hacemos con las siguientes?

Pues como generalmente nos interesarán sólo una o dos características de las que tenga la variedad que no sea la nuestra, después de obtener los híbridos, cruzamos aquellos que tengan la característica que nos interesa con los de nuestra propia variedad. Aquí en muchos casos entran en juego los QTLs, un tipo de marcadores de los que hablaba en la entrada anterior y que se usan cuando no se trata de una característica discreta, sino de un gen que ayuda a aumentar el tamaño, por ejemplo.

El germoplasma secundario: las primeras dificultades

Por desgracia, no todas las características interesantes para un cultivo están a mano en el germoplasma primario. Es más, a veces, aunque no sepamos muy bien si va a funcionar, es útil jugársela un poco y probar con plantas más lejanas. En el caso del germoplasma secundario, estamos hablando de plantas de géneros diferentes al de nuestra variedad original, aunque muchas veces son relativamente próximos. 

En este caso, el cruzamiento no es tan fácil. Muchas de las plantas del primer cruzamiento serán estériles… ¡y eso si hay plantas! Cuando la distancia genética es elevada, aunque se produzca fecundación (es decir, la unión de los gametos), el embrión puede no llegar a desarrollarse. Por ello, en estos casos, es necesario aplicar técnicas de rescate de embriones. Estas técnicas, basadas en muchos casos en cultivos celulares, consiguen generar plantas a partir de embriones que en la naturaleza no conseguirían desarrollarse. Como es un tema del que no sé demasiado, y aparte explicarlo llevaría demasiado tiempo, os dejo esta presentación que habla un poco más sobre el tema. 

Basta saber que son técnicas vitales para el desarrollo de muchas variedades de mejora genética. 

Una vez hemos conseguido una primera generación y seleccionamos los individuos con la característica que nos interesa, aplicamos el mismo procedimiento que en el caso anterior, cruzando una y otra vez con la variedad original y seleccionando los individuos que son interesantes para nosotros en cada generación.

El germoplasma terciario: empieza la ciencia-ficción

Ya hemos visto que, en el caso del germoplasma secundario, es complicado conseguir plantas viables. Imaginad entonces lo que es hacerlo con plantas aún más alejadas. En estos casos, el desarrollo de embriones viables por simple cruzamiento es prácticamente imposible. Así pues, se recurre a otra técnica: la hibridación somática.

 La hibridación somática consiste en fusionar en laboratorio dos células vegetales diferentes. Bueno, eso no es verdad del todo. En realidad, lo que fusionamos son protoplastos, que son células vegetales en las que, previamente, hemos eliminado la pared celular. Después se aplican agentes desestabilizadores de la membrana (por ejemplo, polietilenglicol) para que se unan. 

De esta forma, conseguimos células híbridas que pueden usarse para obtener plantas completas con características mixtas y, a partir de ahí, podemos aplicar el método de siempre: cruzar una y otra vez con la variedad original mientras hacemos un seguimiento del carácter de interés. Sin embargo, en este caso, puede que tengamos que aplicar técnicas como el rescate de embriones a varias generaciones. Un pequeño precio a pagar para poder obtener características que no tendríamos de ninguna otra forma.

 Transgénicos sin ingeniería genética: un pequeño inciso

Como habréis visto si habéis llegado hasta aquí, en todos los germoplasmas mencionados (a excepción del primario, que puede provenir de la misma especie) estamos utilizando material genético de especies diferentes a la original. Es decir, si nos atenemos a la definición de que un transgénico es un ser vivo parte de cuyo material genético proviene de otra especie… ¡estamos haciendo transgénicos!

Sin embargo, las variedades de plantas creadas de esta forma no están sujetas a la regulación de transgénicos… y tampoco a la percepción negativa que se tiene de las variedades de las que hablaremos en el próximo apartado. Si queréis mi opinión, la transgénesis me parece una herramienta perfectamente válida. Y me parece bastante absurdo aceptar eventos de transgénesis que no se llevan a cabo mediante ingeniería genética (mucho más imprecisos), pero rechazar los que la aplican. 

Germoplasma cuaternario: el reino de la ingeniería genética

Por último, tenemos el germoplasma cuaternario. Y el germoplasma cuaternario en realidad tiene la definición más simple de todas: todo material genético que no entre en ninguna otra categoría. Desde las plantas que están muy alejadas hasta microorganismos o animales. 

ADN, la molécula más bonita del mundo

En estos casos, no queda otro remedio que recurrir a las técnicas de ingeniería genética. Se prepara un inserto con el gen que deseamos introducir y se prepara para que recombine sólo en las zonas adecuadas del genoma (cosa que con los primeros transgénicos no se pudo hacer, la verdad sea dicha, por falta de avances), se introduce el inserto en algunas células de la variedad original y se regeneran plantas completas a partir de ellas. 

Y después de hacer esto, volvemos a hacer todo el proceso de… ¡ah, no, en estas no hace falta! Una gran ventaja que tienen las variedades de plantas desarrolladas por ingeniería genética es que no es necesario pasar un proceso de varios años volviendo a cruzar una y otra vez con la variedad original lo que, en teoría, acortaría el proceso de producción y reduciría los gastos, aún cuando se tratara de genes presentes en la misma especie. 

Además, también nos aseguramos de que no existe material genético residual que no queríamos introducir, y que en los otros casos puede quedarse en la planta, resistiéndose a nuestros intentos por sacarlo mediante un cruzamiento tras otro. 

Sin embargo, y debido a la regulación y al rechazo social a estas técnicas, el resultado final es que es más caro y lleva más tiempo poner en el mercado una variedad «transgénica» (en realidad todas lo son) que una variedad «tradicional». Al final, como decía Ramón Serrano en esta entrevista, acabará pasando como con la patata o el tomate, y nos daremos cuenta de que no sólo no son venenosos, sino que son muy interesantes. Hasta entonces, no queda otra que esperar.

Jesús Rodríguez

Hablando de Ciencia