¿Qué es un transgénico?

     Los seres vivos pueden ser descritos como maquinarias biológicas que funcionan gracias a la acción de las proteínas. Las proteínas son moléculas muy diversas que se ensamblan a partir de 20 piezas diferentes, llamadas aminoácidos. De esta forma, cualquier proteína de nuestro cuerpo es un conjunto de aminoácidos ensamblados como un lego, usando una o las veinte piezas disponibles en diferentes cantidades y combinaciones. De hecho, es justamente esta gran variabilidad la que permite generar un repertorio enorme de proteínas, cada una con una función particular. ¿Qué hacen las proteínas? De todo. Por ejemplo, hay proteínas estructurales, como el pelo y las uñas. Hay proteínas especiales que se llaman enzimas y son las responsables de llevar a cabo las reacciones químicas que ocurren dentro de sus cuerpos. Hay proteínas que fabrican a otras proteínas. Las proteínas no duran para siempre; nuestro cuerpo las fabrica y las desecha para hacer otras nuevas. Muchas veces esto es esencial, ya que las proteínas, con el funcionamiento normal del cuerpo, se estropean y ya no hacen bien su trabajo.

¿Cómo se hacen nuevas proteínas? 

     Imaginen una fábrica de proteínas. En esta fábrica podemos encontrar la planta de producción y la oficina de la gerencia. En la planta de producción se fabrican las proteínas y en la oficina de la gerencia están archivadas las instrucciones para fabricarlas. En este ejemplo, la planta de producción sería el citoplasma de las células, la oficina de gerencia sería el núcleo de la célula y las instrucciones serían los genes, que están hechos de ADN. Imaginen que necesitan hacer una nueva proteína. Para esto, hay que ir a la oficina de la gerencia, buscar en los archivos las instrucciones adecuadas y sacar la hoja para llevarla a la planta de producción. Mala idea: eventualmente la hoja se puede estropear, manchar con aceite o quemar y perderían las instrucciones para hacer una proteína, lo que podría arruinar a su fábrica. Lo mejor sería sacarle una fotocopia a las instrucciones, dejar a salvo el original en la oficina de la gerencia y llevar la copia a la planta de producción. Las células hacen exactamente eso: las instrucciones –los genes– no salen jamás del núcleo y para hacer proteínas se copia un trozo del ADN en otra molécula que se llama ARN mensajero. Esta molécula es la que sale del núcleo e indica en que orden deben ensamblarse los aminoácidos que forman parte de una proteína determinada. Y si el ARN mensajero se arruina, da lo mismo: siempre pueden fotocopiar el original de nuevo.

     Es por esta razón que los genes son tan importantes. Si les falta un gen, les falta una proteína que eventualmente podría ser muy importante y se enfermarían o morirían. Y de la misma forma, si les agrego un gen, les agrego una instrucción para hacer una proteína nueva. Y todos los seres vivos –bacterias, hongos, gatos, lechugas, truchas, tomates, manzanas, monos, humanos: TODOS– tienen genes. Recalco esto ya que una encuesta realizada en USA, Canadá y Europa, reveló que cerca del 60% de las personas no sabe que un tomate tiene genes. 

Organismos transgénicos: una idea de la naturaleza

     Muchas veces, los organismos se traspasan genes entre ellos. Esto es muy común entre organismos de la misma especie o de especies relacionadas y particularmente común en bacterias. Sin embargo, hay algunos casos notables, como lo que ocurre con una bacteria que se llama Agrobacterium tumefaciens. Los científicos descubrieron que esta bacteria -que vive en el suelo- puede infectar a los árboles y les produce una enfermedad que se llama agalla de la corona, un tumor que es muy común en los árboles. Los científicos descubrieron que esta bacteria le traspasaba genes a los árboles y esos genes eran instrucciones para hacer hormonas de crecimiento vegetal (de ahí los tumores) y un tipo especial de aminoácidos que las bacterias usan como comida. Estos tumores son transgénicos, ya que las células que lo forman llevan genes bacterianos en su genoma. Estos genes se insertan al azar en el genoma de las plantas y le permiten a las bacterias hacer que el árbol fabrique comida para ellas. Y también pasa con los humanos: la gente que tiene hepatitis B posee algunas células transgénicas, ya tiene genes virales insertados en su genoma.

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Este árbol es transgénico. Está en Av. Pedro de Valdivia, justo frente a la Municipalidad de Providencia. Se puede apreciar claramente el tumor producido por la infección con Agrobacterium tumefaciens, gentileza de la madre naturaleza.

     El primer organismo transgénico hecho por el hombre fue descrito en 1973 y era una bacteria que contenía genes de otra bacteria. A partir de ese momento y usando las herramientas de la ingeniería genética ha sido posible generar una gran cantidad de organismos transgénicos distintos.

Plantas transgénicas

     El 19 de mayo de 1983 –hace exactamente 30 años– se publicó el primer trabajo científico que describe la generación una planta transgénica en el laboratorio. La estrategia fue usar a la bacteria Agrobacterium tumefaciens, claro que se modificó para que no produjera tumores en las plantas. En vez de eso, se logró transferir un gen que le confería a las plantas resistencia a un antibiótico. A partir de ese momento fue posible hacer plantas transgénicas que pudieran llevar instrucciones que fueran potencialmente interesantes. Por ejemplo, hay un insecto que se come al maíz y se descubrió cerca de 1920 que una bacteria que vive en el suelo –Bacillus turingiensis– es capaz de matar específicamente a esos insectos. Gracias a esto, se empezaron a usar estas bacterias como insecticida natural. Posteriormente, se identificó una proteína en particular producida por esa bacteria que era la que mataba al insecto, es decir, una proteína insecticida. Gracias a esto se dejó de usar la bacteria y se empezó a rociar las plantas con preparaciones de la proteína insecticida. Y por supuesto, la proteína quedaba en el maíz y luego la comíamos; de hecho, hasta el día de hoy se usa en la agricultura orgánica.

     A alguien se le ocurrió que sería buena idea hacer que las plantas fabricaran esa proteína transfiriéndoles las instrucciones para hacerla. De esta forma, ya no sería necesario rociar a las plantas usando aviones y el proceso de control de plagas sería más barato. De esta forma, nacieron las plantas de maíz transgénico Bt (por Bacillus turingiensis). Este maíz se creó para hacerle la vida más fácil a los agricultores y para que el costo de producción fuera más bajo, ya que no había que contratar aviones para rociar las plantas. ¿Qué tan exitoso ha sido esto? Tremendamente exitoso. El año 2008 se publicó un trabajo científico donde se demostraba que gracias a estas plantas los agricultores habían obtenido beneficios económicos adicionales por 7 mil millones de dólares, que fue todo lo que ahorraron por no tener que fumigar o fumigar mucho menos. El año 2011, investigadores Alemanes descubrieron que los agricultores Indios que usaban algodón Bt se intoxicaban menos con productos agrícolas, ya que no tenían que aplicar tantos pesticidas, muchos de ellos muy tóxicos. Se evitaron millones de intoxicaciones y el Estado se ahorró millones de dólares por las atenciones de urgencia que no fue necesario brindar. Y el año 2012 los mismos investigadores descubrieron que los agricultores Indios que cultivaban algodón Bt tenían un 24% menos de pérdidas en sus cosechas y ganaban 50% más dinero que quienes usaban algodón convencional. Finalmente, el año pasado, investigadores Chinos descubrieron que el cultivo de algodón Bt había permitido disminuir el uso de pesticidas de amplio espectro, por lo que proliferaron insectos beneficiosos que se comían a los insectos que son plagas, es decir, aumento el bio-control de plagas. Y en un caso de esta semana, una agricultora de EEUU cuenta en su blog como esta temporada, gracias al cultivo de algodón Bt, no usaron una sola gota de insecticida en su campo (versus las 13 aplicaciones que tuvieron que hacer agricultores de Brasil, que cultivan algodón convencional).

     Gracias a estos beneficios y la masificación de su uso, el 80% del algodón producido en el mundo durante el 2012 provino de plantas transgénicas.

¿Son peligrosos para la salud los cultivos transgénicos?

     Para contestar esta pregunta, hay que partir por lo siguiente: un vegetal transgénico tiene unos pocos genes extra –y por lo tanto proteínas– comparado con los vegetales convencionales ¿son peligrosos los genes y las proteínas? Bueno, comemos genes y proteínas todos los días y a cada rato. Un tomate tiene genes. La lechuga también. El pollo igual. Un almuerzo normal está lleno de genes y proteínas, los que van a dar a nuestro estómago y ahí son desarmados en las piezas más sencillas (nucleótidos y aminoácidos) que luego el cuerpo usa para fabricar sus propios ácidos nucleicos y proteínas. El maíz tiene unos 32.000 genes en cada una de sus células, así que 3 genes más no hacen una gran diferencia. Por lo demás, los genes no pasan por arte de magia a nuestro genoma; de ser así, la gente que come mucho tomate tendría hijos redondos y rojos y sabemos que eso no pasa. Sin embargo, una encuesta realizada en Chile el año 2001, reveló que el 50,3% de las dueñas de casa cree que el comer fruta genéticamente modificada puede modificar los genes de una persona. Esto revela que existe un gran desconocimiento de las personas en esta área, por lo que es fácil que una persona se asuste si les dices que su comida “tiene genes”.

     Por otro lado, ¿Hay proteínas peligrosas? Claro que si. Algunos venenos son de naturaleza proteica, pero también el pelo y las uñas. Va a depender de su estructura y secuencia de aminoácidos si una proteína es peligrosa o no. Las proteínas Bt llevan varias décadas en nuestra dieta y, como les comentaba, aún hoy se usan como pesticida natural en la agricultura orgánica (por si alguien no lo sabe o cree lo contrario, la agricultura orgánica si utiliza herbicidas y pesticidas). Entonces ¿cómo podría un vegetal transgénico que produce proteína Bt ser dañino a la salud humana? La respuesta es que no hay razones biológicas para pensar eso. Pero pensarlo no basta: todos los cultivos transgénicos están sometidos a larguísimos y costosos procesos de revisión para asegurar que son inocuos. Y no solo eso, el año pasado se demostró que los cultivos transgénicos tienen menos cambios inesperados que los cultivos convencionales. Estos últimos no se estudian para nada y todo el mundo los puede comer libremente y sin cuestionárselo.

     Hay gente que me dice que no les importa que les demuestren que los transgénicos son seguros, ellos seguirán prefiriendo los alimentos “naturales”. No se qué alimentos son esos: casi todo lo que comemos (manzanas, choclos, tomates, lechugas, trigo, cebada, zanahorias, frutillas, uvas, mandarinas, plátanos y un etcétera larguísimo) han sido creadas o modificadas por el hombre (breeding) o son mutantes. Por ejemplo, las manzanas verdes no existían hasta 1868, cuando las propagó una viejita Australiana llamada Maria Ann Smith a partir de un híbrido (por eso esas manzanas verdes se llaman Granny Smith: Abuelita Smith). O el caso del limón (Citrus limon), que es un híbrido de Citrus medica con Citrus x aurantium, que a su vez es un híbrido entre Citrus reticulata y Citrus maxima.

     Para terminar, una vez conocí a una persona que estaba contra los transgénicos pues estaba seguro que eran peligrosos para la salud. Esta persona es diabética y debe inyectarse insulina. Debieron ver la cara que puso cuando le conté que la insulina que se inyectaba en su cuerpo es transgénica: está hecha por bacterias que tienen el gen de la insulina humana en su genoma, insertado ahí en un laboratorio por el hombre. Gracias a esto ya no tenemos que matar a millones de cerdos para obtener la insulina de sus páncreas.

Leche, intolerancia a la lactosa y evolución.

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Lactosa en la leche (Imagen de Doris Yee, YeedorTM)

      La evolución ha favorecido la generación de soluciones innovadoras para garantizar el éxito de una especie. El huevo fue una de estas innovaciones, que en el caso de los mamíferos tuvo un elegante añadido: el huevo móvil. En efecto, una vez fecundado el huevo era transportado dentro de la madre. Así, el huevo obtenía ojos y piernas para arrancar… y garras y dientes para defenderse. Sin embargo, la característica más distintiva de los mamíferos es la que les da su nombre: la presencia de glándulas mamarias. La producción de leche para amamantar a las crías es una solución que permite generar un alimento adaptado a las necesidades nutricionales de los recién nacidos, ya que su producción es un proceso dinámico y la composición cambia con el desarrollo de la cría. En términos sencillos la leche es una emulsión de grasas en una solución acuosa de azúcares, proteínas y electrolitos cuya composición es distinta en diferentes especies. Así, la leche humana contiene aproximadamente 7 g de lactosa (azúcar); 4 g de grasa y 1 g de proteína por cada 100 ml, mientras que la leche de vaca contiene más proteínas, calcio y fósforo pero menos lactosa que la leche humana. Y si bien los niños puede ser alimentados con leche de vaca, la industria alimenticia ha generado fórmulas “humanizadas” de leche que son más parecidas a la humana.

El misterio de la lactosa

      Una de las cosas más sorprendentes de la leche es la presencia de lactosa.  Este azúcar –un disacárido de glucosa y galactosa– es rarísimo en la naturaleza y aparte de la leche solo se encuentra en algunas flores. Su síntesis es muy compleja desde el punto de vista bioquímico, está finamente regulada para que ocurra solo en las hembras que deben amamantar y demanda muchísima energía (cualquier mujer que haya amamantado puede dar fe de esto). Sin embargo, este es solo el inicio de los problemas con la lactosa, ya que existe un asunto aún más complejo: la enzima que rompe la lactosa y que permite que sea metabolizada –la lactasa– no se expresa en el intestino delgado de los mamíferos. De hecho, los recién nacidos humanos casi no expresan lactasa. Inicialmente esto no es un problema, ya que cuando los recién nacidos comienzan a amamantarse, es la misma leche la que induce la expresión de lactasa en su intestino. Sin embargo, la expresión de lactasa no se mantiene durante mucho tiempo: en algunos niños ya a los dos años hay una muy baja expresión de lactasa en el intestino, lo que básicamente no les permite metabolizar la lactosa. Uno podría preguntarse por qué demonios la naturaleza desarrollo una solución tan compleja para producir el azúcar de la leche, pensando que hay soluciones más obvias y sencillas, como la glucosa. ¿Por qué la leche tiene un azúcar que no podemos metabolizar cuando crecemos? Una hipótesis, que personalmente encuentro muy elegante, es la siguiente: la succión del recién nacido estimula la secreción de leche en la madre, lo que a su vez gatilla el cese de la ovulación. Esto es muy lógico desde el punto de vista evolutivo, ya que una mujer amamantando y embarazada al mismo tiempo estaría sujeta a un estrés energético altísimo. Ahora bien, este circuito regulatorio negativo –que bloquea la ovulación en las mujeres mientras amamantan– es un callejón sin salida. Cuando la población humana aún era pequeña, era necesario encontrar un mecanismo que permitiera a las hembras volver a ovular rápidamente. Es aquí donde la presencia de lactosa y la regulación de la lactasa juegan un rol fundamental: cuando la expresión de lactasa cesa en las crías, estas ya no pueden metabolizar la lactosa. Esta pasa al intestino grueso donde produce dos efectos bien notorios: diarrea y flatulencia (la primera por efecto osmótico, la segunda por acción de las bacterias en el intestino grueso). Ambos síntomas son reconocidos por la madre, la que deja de amamantar a la cría. De esta forma, el cese del estímulo de succión hará que la madre deje de producir leche y volverá a ovular.

Entonces ¿por qué insistimos en tomar leche?

      En resumen, nuestra historia evolutiva nos ha hecho ser intolerantes a la lactosa, probablemente como un mecanismo que permite espaciar los nacimientos. Así, la intolerancia a la lactosa no es una enfermedad. Ahora ¿Por qué seguimos tomando leche? La explicación en este punto tiene carácter antropológico y se remonta al neolítico. Hace 10.000 años los hombres dejaron de ser cazadores-recolectores y se transformaron en agricultores. El ganado tenía múltiples usos: la carne aportaba proteínas, grasas y calorías, mientras que la piel aportaba abrigo a nuestros cada vez menos peludos ancestros. El problema es que para obtener la piel y la carne de la vaca hay que matarla. Una vaca viva aporta muchas más calorías a la dieta si se usa su leche primero y luego, cuando la producción es muy baja, se sacrifica para obtener la piel y la carne. Esto tiene sentido pero es un problema, ya que los humanos adultos tienen apagado el gen de la lactasa y solo un vaso podría desencadenar los molestos síntomas asociados a la intolerancia a la lactosa. Dos eventos cruciales cambiaron este escenario: la “domesticación” de bacterias que degradan lactosa y la aparición de una mutación en el genoma humano.

Las bacterias ácido-lácticas están presentes de manera natural en la leche y los primeros agricultores descubrieron rápidamente que podían inocular leche fresca con leche fermentada y de esta forma deshacerse de la lactosa. De hecho, productos de fermentación ácida como el yogurt o algunos quesos tienen muy poca lactosa como para producir síntomas de intolerancia. Además, las bacterias ingeridas con el yogurt permiten digerir la lactosa en el intestino delgado. De esta forma, la leche de vaca fermentada se convirtió en una buena fuente de alimento para las crías y permitió aliviar el enorme estrés nutricional en la madre. Esto acortó el período de lactancia y permitió aumentar el crecimiento de la población, ya que al dejar de amamantar la madre ovulaba nuevamente. De esta forma, las comunidades agrícolas desplazaron a las que aún eran cazadoras-recolectoras.

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Leonard Hofstadter, el personaje de la serie The Big Bang Theory, “padece” de intolerancia a la lactosa y se da a entender que es una enfermedad. En EEUU la tolerancia a la lactosa es la condición dominante (solo un 30% de la población es intolerante), aunque en ciertos grupos es mucho mayor la intolerancia (entre los Estadounidenses de origen asiático la intolerancia a la lactosa supera el 90%)

      Se estima que el 65% de los humanos son intolerantes a la lactosa, siendo esta la condición dominante. En algunos grupos étnicos, sin embargo, la tolerancia a la lactosa es dominante y se tiende a pensar que los intolerantes a la lactosa están “enfermos”. No es así. Las poblaciones humanas tolerantes a la lactosa (que expresan lactasa de manera persistente) poseen dos mutaciones en el gen de la lactasa y habrían aparecido en un período que va entre los 20.000 y 5.000 años atrás. Esta mutación está muy representada en el norte de Alemania y Dinamarca, zonas lecheras por excelencia y que muestran la mayor diversidad de genes de leche en el ganado, lo que sugiere una co-evolución de este rasgo. La pregunta es ¿se seleccionó la mutación por que producían mucha leche o producen mucha leche por que adquirieron la mutación y podían tomarla? Es muy difícil saberlo, aunque la pregunta más importante es otra: ¿qué ventaja evolutiva confiere ser tolerante a la lactosa? Existen múltiples hipótesis al respecto. Algunas de carácter nutricional, como la ventaja de poder acceder a más calorías o mejorar la ingesta de calcio, muy abundante en la leche y esencial para los humanos. Existen otras hipótesis no relacionadas con la nutrición. Una de ellas establece que las poblaciones tolerantes a la lactosa se hicieron además resistentes a los patógenos adquiridos desde las vacas. Cuando estas poblaciones introducían la costumbre de beber leche en otras comunidades, estos enfermaban y morían, haciendo que la tolerancia a la lactosa fuera siendo seleccionada por eliminación de la intolerancia. En cualquier escenario, resulta tremendamente desafiante averiguar por qué se seleccionó la capacidad de tomar leche en la adultez.

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Nota: este artículo es un resumen de este excelente review

Brüssow, H. (2013) Nutrition, population growth and disease: a short history of lactose. Environmental Microbiology 15(8):2154-61.