Tecnología de Minicromosomas: ¿La Mejor Forma de Crecimiento Sostenible en el Rendimiento de los Cultivos?

La agricultura como práctica ha existido desde el inicio de la civilización humana. A lo largo de este tiempo, nuevas tecnologías la han enriquecido periódicamente. Como resultado, la agricultura se ha vuelto más eficiente, ahorrando tiempo y costos. Esta evolución vio cómo la mano de obra humana fue reemplazada en gran medida, primero por animales y luego por máquinas. En esta trayectoria de crecimiento, una de las últimas incorporaciones ha sido la tecnología de Minicromosomas. 

¿Qué es la tecnología de Minicromosomas?

Los minicromosomas son pequeñas estructuras presentes dentro de las células. Estas estructuras, aunque pequeñas en tamaño, pueden almacenar grandes cantidades de información a través del material genético que contienen. 

Estas pequeñas estructuras son cruciales para los genetistas agrícolas, ya que pueden usarse para mejorar las plantas añadiendo decenas de rasgos a través de ellas. Por ejemplo, pueden hacer que las plantas sean más tolerantes a la sequía o capaces de utilizar mejor el nitrógeno. Curiosamente, aunque tales modificaciones pueden mejorar significativamente el rendimiento, no alteran los genes de la planta, lo que resulta en una mayor aceptación por parte de las autoridades regulatorias y los agricultores. 

Aunque en los próximos segmentos analizaremos en detalle las características y especialidades de la tecnología de minicromosomas, necesitamos conocer su historia para comprender mejor su propósito y objetivos. 

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El origen de la tecnología de minicromosomas en breve

La tecnología de minicromosomas, también conocida como apilamiento de genes, surgió a partir de un descubrimiento de Daphne Preuss, una de las emprendedoras de alimentos y agricultura más exitosas del mundo. 

Con sede en Sorrento, Maine, Estados Unidos, Daphne Preuss ha desempeñado muchos roles en su larga e ilustre carrera. Desde noviembre de 2006 hasta diciembre de 2018, Preuss se desempeñó como directora ejecutiva de Chromatin Inc., también conocida como Future Food. 

Según Gregory Copenhaver, quien trabajó en el proyecto de Preuss donde originalmente trabajaba con Arabidopsis thaliana, una pequeña planta de mostaza: 

“Daphne encontró una mutación con características que nos permitieron desarrollar una técnica de mapeo genético para plantas. Ideamos una técnica para identificar el centrómero, el punto exacto en los cromosomas al que una célula se aferra cuando necesita moverlos durante la división. Pudimos descubrir cómo capturar el centrómero nosotros mismos y usarlo para trabajar con otras plantas.”

Esto fue lo que condujo al desarrollo de la tecnología de minicromosomas. Posteriormente, Copenhaver y Preuss fundaron la empresa Chromatin Inc. y licenciaron la tecnología a la compañía. Esta es la breve historia detrás del origen de la tecnología de minicromosomas. 

Con esta información en nuestras manos, la siguiente pregunta que surge de manera bastante obvia es por qué la tecnología de minicromosomas ganó impulso. Debieron existir otras investigaciones similares realizadas en ese momento que consideraran aprovechar la genética vegetal para mejorar el rendimiento y el volumen de producción de los cultivos. Copenhaver tenía una respuesta. 

¿Qué hizo que la tecnología de minicromosomas se destacara?

Según Copenhaver, ya se sabía cómo alterar las plantas insertando genes en sus cromosomas. Sin embargo, las tecnologías que existían desde hacía décadas sufrían de aleatoriedad. No había certeza sobre cuál sería el resultado. 

Incluso si el gen podía insertarse en un cromosoma existente, su posición de inserción podría afectar su funcionamiento. El proceso también corría el riesgo de interrumpir otros genes durante la inserción. 

Esta incertidumbre hizo que los procesos existentes se volvieran engorrosos y difíciles de ejecutar. Después de trabajar con miles de plantas, los investigadores solo lograron éxito en un número limitado de casos donde la alteración producía los resultados deseados. 

La tecnología de minicromosomas aportó certeza al proceso. Según Copenhaver, el proceso lo hizo “más fácil de transmitir rasgos”. Permitió que el nuevo mejoramiento de plantas fuera “más rápido, mejor, más barato y más predecible”.

¿Qué tan avanzado está el progreso de la tecnología de minicromosomas?

La investigación sobre la tecnología de minicromosomas ha generado hasta ahora numerosos descubrimientos reveladores. Por ejemplo, los minicromosomas no poseen genes propios. Esta característica, junto con su pequeño tamaño, permite que los minicromosomas actúen como supervectores para expresar genes externos. Ventajosamente, en este proceso interfieren mínimamente con los patrones de crecimiento y desarrollo del hospedador. 

Los minicromosomas permanecen estables durante la mitosis y la meiosis. Esta propiedad ayuda a que los genes alojados se expresen y transmitan de célula en célula, de una generación a la siguiente. Añadir, eliminar y reemplazar genes en los minicromosomas es sencillo. Todo lo que se necesita es un sistema SSR: Repetición Simple de Secuencia. 

La tecnología de minicromosomas, tal como está hoy, es útil para nuestras prácticas agrícolas de múltiples maneras. Puede ayudar a desarrollar genes vegetales que sean tolerantes a herbicidas y resistentes a plagas. 

• El primer tipo de gen facilita el control de malezas. 
• El segundo tipo reduce la necesidad de pesticidas, disminuyendo los costos agrícolas y haciendo los cultivos más saludables. 

Además, esta tecnología prepara el terreno para una ingeniería genética más eficaz en cultivos y plantas, de modo que su rendimiento aumente. Tiene el potencial de ayudar a cultivar más cosechas con la misma cantidad de recursos naturales. 

El desarrollo de la tecnología de cromosomas artificiales y de métodos efectivos de ensamblaje génico para dirigir y editar genomas de manera anticipada es posible mediante la innovación continua en la tecnología de minicromosomas. 

¿Pero por qué necesitamos aumentar el rendimiento manteniendo los costos y el uso de recursos iguales o, preferiblemente, menores? Porque la población mundial está creciendo, y la tierra cultivable que tenemos a disposición no puede incrementarse. Este desajuste entre la oferta y la demanda es donde tecnologías que aumentan el rendimiento, como los minicromosomas, vienen al rescate. 

La demanda global de alimentos aumentará

Según el informe resumido presentado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, la población mundial podría crecer más de un tercio, o 2.300 millones de personas, entre 2009 y 2050. Esto conduciría a una enorme demanda de alimentos. 

Por ejemplo, la demanda de cereales, tanto para consumo humano como para alimentación animal, podría alcanzar alrededor de 3 mil millones de toneladas para 2050. El informe también estima que alimentar a una población mundial de 9.100 millones de personas en 2050 requeriría aumentar la producción total de alimentos en casi un 70 % entre 2005/07 y 2050. En los países en desarrollo, el crecimiento debería ser casi del 100 %. 

La FAO cree que estos objetivos solo pueden alcanzarse mediante la implementación de tecnologías que aumenten el rendimiento. Afirma claramente que hasta el 90 % del crecimiento en la producción de cultivos debe provenir de rendimientos más altos y una mayor intensidad de cultivo, mientras que el resto provendrá de la expansión de tierras. 

Si bien mejorar la eficiencia de la producción agrícola y aumentar la tasa de rendimiento es una realidad, también es necesario que los cultivos sean resistentes a condiciones climáticas impredecibles, derivadas como subproducto del cambio climático en todo el mundo. 

Ya hemos visto que la tecnología de minicromosomas ayuda a producir cultivos resistentes a la sequía. Sin embargo, para producir dichos cultivos a mayor escala, el mundo necesita cada vez más inversiones provenientes de gobiernos y grandes multinacionales. Lo positivo es que ya existen tales ejemplos. 

Si seguimos el rastro de Chromatin Inc. creado con su descubrimiento, veríamos que muchas grandes compañías globales han expresado interés en su tecnología durante varios años. Primero, observaremos estas expresiones de interés, y luego profundizaremos en estas compañías para entender las soluciones relevantes que podrían tener en este campo.  

• En 2007, Chromatin concedió a Syngenta Biology Inc. una licencia no exclusiva para usar la tecnología en maíz y soja.
• Tras Syngenta, la compañía también firmó un acuerdo con Dow AgroSciences para investigar la combinación de su tecnología de minicromosomas con la tecnología de Dow. 
• También firmó un acuerdo con Bayer Crop Science para usar la tecnología en sus plantas de algodón. 

Ahora examinaremos los desarrollos relevantes que aumentan el rendimiento y que estas tres multinacionales han llevado a cabo con éxito hasta la fecha. 

1. Syngenta Biology Inc.

Syngenta ha continuado desarrollando cultivos con tecnologías de rasgos de semillas más eficientes. El acelerador de conversión de rasgos de Syngenta ha introducido productos de semillas de maíz que utilizan tecnologías de vanguardia para estar listos para el mercado rápidamente. 

Aunque ha continuado asimilando tecnologías como los minicromosomas, ha trabajado extensamente para avanzar en los campos de biología molecular, bioquímica, transformación vegetal y genómica aplicada. Sus productos, como Agrisure Artesian, Agrisure Duracade, Agrisure Viptera y Enogen, han ofrecido soluciones de tecnología de semillas creíbles para ayudar a los agricultores a proteger su rendimiento de lluvias impredecibles y de insectos y plagas destructivas.

El 9 de noviembre de 2023, Syngenta Group anunció sus resultados financieros para los primeros nueve meses y el tercer trimestre de 2023. Las ventas para los primeros nueve meses de 2023 fueron de US$24.3 mil millones, un 6 % menos interanual. El EBITDA fue 22 % menor comparado con 2022.  

2. Dow AgroSciences

Dow Corporation cuenta con una gama de soluciones para cultivos que incluyen opciones para optimizar el crecimiento vegetal mientras se minimiza el uso de recursos. Dow garantiza que sus soluciones para cultivos ayuden a reducir pérdidas protegiendo los cultivos de insectos, malezas y enfermedades. También ofrece una distribución eficiente de nutrientes y agua, al tiempo que permite la síntesis de pesticidas con componentes fiables. 

Dow publicó sus resultados del tercer trimestre de 2023 el 24 de octubre de 2023. La compañía registró ventas netas de US$10.7 mil millones, un 24 % menos respecto al mismo período del año anterior. Las ganancias GAAP por acción fueron US$0.42, mientras que las ganancias operativas por acción (EPS) fueron US$0.48, comparadas con US$1.11 en el mismo período del año anterior y $0.75 en el trimestre previo.

3. Bayer Crop Science

Bayer Crop Sciences, parte de Bayer Global, se centra en innovaciones relacionadas con semillas, rasgos y protección de cultivos. Sus innovaciones han ayudado a sus científicos de biotecnología a realizar mejoras dirigidas dentro del ADN de las plantas. Sus soluciones ayudan a controlar las malezas mediante tolerancia integrada a herbicidas y ayudan a los agricultores a preservar el potencial genético de sus semillas mientras cultivan de manera más eficiente con un impacto ambiental sustancialmente reducido.

Los beneficios de la protección de cultivos, según Bayer, son enormes. El mecanismo de protección de cultivos salvaguarda alrededor del 30 % de los rendimientos a nivel mundial, equivalente a 550 millones de toneladas de alimentos que podrían alimentar a más de 2 mil millones de personas. 

El espectro de soluciones de protección de cultivos de Bayer comprende herbicidas, fungicidas e insecticidas. Todas sus soluciones están impulsadas por química de vanguardia, innovaciones biológicas y conocimientos de campo basados en datos. La aplicación precisa de sus tecnologías da como resultado semillas y rasgos altamente avanzados. 

En el año financiero 2022, el Grupo Bayer registró ventas grupales de 50.739 mil millones de euros, un 8,7 % más en base a moneda y cartera ajustada. El EBITDA antes de partidas especiales aumentó un 20,9 % a 13.513 mil millones de euros.

El futuro de la tecnología de minicromosomas

El crecimiento de la población, el clima impredecible y la falta de posibilidad de expansión de tierras cultivables en todo el mundo son factores que conducen a la necesidad de tecnologías de producción agrícola cada vez más avanzadas, como los minicromosomas. El aspecto más prometedor de la tecnología de minicromosomas es que allana el camino para que surjan cada vez más tecnologías similares. 

La investigación disponible muestra que cambios genéticos eficientes pueden ayudar a una planta a crecer mejor a pesar de condiciones adversas a su alrededor. Los rendimientos del maíz, por ejemplo, han aumentado un 10 %. No solo ha aumentado su producción, sino que estos maíces se han vuelto mejores, con mayor tolerancia a la sequía, mayor contenido de lisina y mayor capacidad de producción de etanol. 

La ingeniería genética, basada en tecnologías como los minicromosomas, puede resistir la tizón de la papa mientras reduce el uso de fungicidas químicos hasta en un 90 %. No solo la agricultura de papas tiene ahora menos impacto ambiental, sino que el producto presenta muchas menos magulladuras y manchas negras. La capacidad de almacenamiento de estas papas ha aumentado, y el menor uso de químicos en su producción las hace menos nocivas para nuestra salud. 

No solo el maíz y las papas, sino que la tecnología de minicromosomas también sigue mejorando la producción de manzanas árticas, variedades de papaya en Hawái, calabacines de verano y zucchini. Ha ayudado a proteger las frutas del pardeamiento mientras preserva su valor nutricional y sabor. Ha demostrado ser eficaz contra el virus del anillo, el virus del mosaico amarillo y muchas otras variedades igualmente dañinas. Incluso ha contribuido al desarrollo de aceites de soja que contienen cero grasas trans, las cuales son perjudiciales para la salud cardíaca. 

En general, el creciente interés en técnicas agrícolas innovadoras como los minicromosomas llega en un momento en que aumentar las tasas de rendimiento de los cultivos es una prioridad mundial, y además, de manera más sostenible con una menor huella de carbono. Aquí es donde la tecnología de minicromosomas brilla con más intensidad, ya que ayuda a lograr ambos objetivos de forma sustancial. Por lo tanto, se puede esperar razonablemente una mayor inversión y afluencia de fondos de investigación en este sector en los próximos días. 

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