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A esta altura ya es evidente que el cambio climático representa un enorme desafío para la agricultura.

Los cultivos van a tener que sobreponerse a condiciones climáticas extremas, como altas y bajas temperaturas, sequía y exceso de precipitaciones cada vez más frecuentes. Los cambios en los patrones climáticos también pueden resultar en cambios en los patógenos, insectos plaga y malezas preponderantes. Frente a este panorama, es clave lograr cultivos mejorados, con mejores aptitudes para hacer frente a estas amenazas. También es fundamental que los cultivos sigan incrementando los rendimientos y sean cada vez más eficientes en convertir luz solar, agua y nutrientes en fibra y alimento. 

Lo bueno es que, como humanidad, venimos incrementado la capacidad de las plantas de sobreponerse a adversidades y mejorando la productividad y calidad de los cultivos desde los comienzos de la agricultura, hace más de 10.000 años. Inicialmente, el mejoramiento era instintivo y consistía en seleccionar aquellas plantas que mejor se adaptaban, más producían y representaban buen alimento para los locales y luego resembrar las semillas elegidas, repitiendo el proceso en cada ciclo. También mediante los cruzamientos selectivos, es decir cruzando plantas de la misma especie con características que se querían combinar, seguidos de un análisis detallado y selección de las mejores combinaciones de características logradas. A medida que la ciencia fue avanzando, aprendimos que las características que vemos en realidad están codificadas en el ADN de los organismos vivos, y que las diferencias observadas se deben a diferencias en ese ADN. En el ADN están almacenados los planos e instrucciones de construcción de cada organismo. Así, induciendo cambios en el ADN podemos esperar cambios en las características observadas y, con esa premisa, se desarrollaron las técnicas para estimular mutaciones (es decir incrementar la tasa de cambios que ocurren normalmente en el ADN) y poder incrementar la variabilidad, esperando que resulten en características deseables. Ejemplos de estos métodos son el uso de radiación gama, rayos X o sustancias químicas mutagénicas. Un desafío de estas técnicas es que los cambios en el ADN (mutaciones) ocurren al azar, sin control, y las plantas resultantes deben ser evaluadas extensamente para identificar aquellas con cambios que sumen valor. Otra forma de incrementar la variabilidad, para luego poder seleccionar, es hacer cruzamientos dirigidos entre especies relacionadas. Estos cruzamientos generalmente no producen la misma cantidad de semilla que uno entre plantas de la misma especie, pero son una manera factible de introducir genes de interés en una especie, y aumentar la variabilidad para luego poder seleccionar. Por supuesto que, junto con los genes de interés, también se pasan genes que no son de interés que luego hay que eliminar mediante retrocruzas (es decir cruzamientos repetidos con el material original) para llegar al objetivo buscado. 

Claramente, a medida que conocemos más sobre la genética y su relación con el fenotipo, es decir las características que observamos, siguen surgiendo nuevas herramientas para contribuir al mejoramiento de cultivos. En este sentido, en la década de los 80, se empezó a utilizar la ingeniería genética para introducir, de forma selectiva, genes nuevos en una especie. Esta tecnología permite acelerar los tiempos para llegar a un objetivo deseado, ya que se reducen los cambios no deseados o el arrastre de genes por cruzamiento. A su vez, nos permite sumar una característica novedosa, que no necesariamente podríamos encontrar en otros individuos de esa especie, ya que el gen que se inserta puede venir de cualquier especie. La clave de esta tecnología es conocer los genes que otorgan las características que buscamos, y prepararlos para que se expresen en la especie que queremos mejorar, resultando en la expresión de esa característica en la planta mejorada. Los cultivos mejorados por esta técnica están en el mercado desde mediados de las 90s y son aquellos que conocemos como cultivos transgénicos o cultivos genéticamente modificados (OGM). 

Siguiendo con la historia del mejoramiento, la última herramienta que se sumó, a partir de 2012, a las que ya tienen disponibles los fitomejoradores es la edición génica. Como su nombre lo indica, esta tecnología nos permite editar (hacer cambios) el ADN de las plantas, para poder, por ejemplo, apagar un gen o lograr una característica específica. La edición génica se basa en la capacidad innata que tienen las células de arreglar cortes en el ADN. Usa enzimas nucleasas, que son como tijeras moleculares, que cortan el ADN en lugares a los que son dirigidas y luego, cuando la célula repara ese corte, se introducen cambios puntuales que resultan en características específicas. Con esta herramienta ahora es factible crear variabilidad genética con un alto grado de precisión y especificidad, sin necesidad de insertar ADN foráneo en una especie. Con esta técnica se logran cambios, que podrían haber ocurrido en forma natural, pero que hubiera llevado muchos años identificar y combinar con otras características deseadas. Al no tener insertadas nuevas secuencias de ADN, las plantas resultantes del uso de esta técnica son consideradas no transgénicas. 

La gran diversidad de frutas, verduras, cereales y semillas que encontramos hoy en la góndola del supermercado es el resultado de muchos años de selección artificial por parte del ser humano impuesta sobre la variabilidad genética existente. Esta variabilidad en muchos casos es resultado de cambios en el ADN que ocurrieron naturalmente o fueron fomentados por el ser humano, mediante inducción de mutaciones (al azar o dirigidas), cruzamientos entre especies relacionadas, o transgénesis. Al igual que las cajas de herramientas que podemos tener en casa, cada una de las herramientas con que cuentan los fitomejoradores tiene sus ventajas, especificidad y limitaciones. Lo fascinante es que, hoy en día, los fitomejoradores tienen una caja de herramientas diversa, de la cual pueden elegir la más indicada para cada uno de los desafíos que tienen por delante, y así seguir contribuyendo al generar cultivos cada vez más productivos, más nutritivos y más resilientes para hacerle frente al cambio climático. 

Te invitamos a leer un reporte publicado el 27 de septiembre de 2022 sobre el potencial de la edición génica para desarrollar cultivos que se adapten mejor y mitiguen los efectos del cambio climático https://bit.ly/3DCLoRn