Los insectos que se alimentan de almidón encuentran abundantes recursos en cultivos como el maíz, los guisantes y las judías, así como en los granos almacenados. No es casualidad que los ancestros silvestres de estas plantas comerciales desarrollaran proteínas inhibidoras de la α-amilasa, que hacen que el almidón de sus semillas sea indigerible para las plagas y ayudan a prevenir daños significativos. Sin embargo, la domesticación impulsada por el ser humano, con el objetivo de mejorar el rendimiento y la digestibilidad, probablemente ha reducido los niveles de estos inhibidores naturales.
En un artículo reciente de la revista Biotechnology Journal, un equipo internacional de científicos revisa dos décadas de progreso en este campo y destaca el potencial de la edición genética para aumentar la producción de estos inhibidores en los cultivos como estrategia contra las plagas de insectos. Al mismo tiempo, enfatizan la importancia de garantizar que los niveles elevados de inhibidores no comprometan la digestibilidad para los humanos ni para otros organismos no objetivo, como el ganado. El estudio fue liderado por investigadores de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA) y del Centro de Investigación en Genómica para el Cambio Climático (GCCRC), un centro de investigación aplicada financiado por la FAPESP en la Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP), según un comunicado de prensa.
“A principios de la década de 2000, se lograron numerosos avances en este campo, como la prospección de genes que codifican inhibidores de la alfa-amilasa en diferentes especies vegetales, la evaluación de la especificidad de estas moléculas contra las enzimas alfa-amilasa en insectos plaga y organismos no objetivo, y el desarrollo de plantas transgénicas que sobreexpresan estas moléculas. También se consiguieron avances en la protección de la propiedad intelectual mediante patentes solicitadas y concedidas”, afirma Marcos Fernando Basso, investigador del GCCRC con una beca de la FAPESP y primer autor del artículo.
Sin embargo, el uso de métodos transgénicos clásicos —en los que se insertan genes de especies no relacionadas en los genomas de los cultivos— ha desalentado a las empresas de biotecnología y alimentarias a desarrollar o comercializar plenamente dichos productos. Los organismos transgénicos destinados al consumo humano se enfrentan al doble desafío de la baja aceptación por parte del consumidor y los elevados costos regulatorios.
Plagas agrícolas comunes como las chinches, los escarabajos, los gorgojos y las carcomas producen enzimas amilasas que descomponen el almidón almacenado en las hojas y semillas de los principales cultivos en azúcares. Tanto en su fase larvaria como adulta, estos insectos pueden dañar las semillas tanto en el campo como durante el almacenamiento, lo que genera pérdidas económicas y reduce la calidad de los alimentos.
Los brúquidos, incluidos los gorgojos y las carcomas, fueron de las primeras plagas objetivo de las estrategias basadas en inhibidores debido al grave daño que infligen, especialmente en los granos almacenados durante largos periodos. En estos entornos ricos en nutrientes, se reproducen rápidamente. Las infestaciones pueden comenzar durante el desarrollo de las vainas y continuar durante el almacenamiento e incluso durante la comercialización.
Los inhibidores de la alfa-amilasa también han demostrado eficacia contra otras plagas. El picudo del algodón (Anthonomus grandis), por ejemplo, se alimenta de los azúcares producidos y almacenados en los botones florales del algodón, mientras que la larva del barrenador del fruto del café (Hypothenemus hampei) se alimenta de las semillas de los frutos del café.
Los autores destacan que el mejoramiento o la ingeniería de variedades de cultivos con mayor producción de inhibidores de la alfa-amilasa —siempre que estos inhibidores no interfieran con la actividad de la amilasa en humanos u otros organismos— presenta un gran potencial al combinarse con técnicas de edición genética.
La edición genética puede utilizarse para potenciar la expresión o ajustar con precisión la secuencia de ADN de los genes nativos de una planta. En algunos casos, esto puede dar lugar a plantas que no son clasificadas como transgénicas por la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio) de Brasil, el organismo técnico-científico responsable del desarrollo e implementación de las políticas nacionales de bioseguridad para organismos genéticamente modificados (OGM). Como resultado, los cultivos desarrollados mediante edición genética podrían enfrentar menores barreras regulatorias y una mayor aceptación en el mercado, lo que aumentaría su atractivo para el desarrollo y la comercialización agroindustrial. “La edición genética mediante la técnica conocida como CRISPR [una herramienta que permite realizar modificaciones genéticas precisas y específicas en cadenas de ADN o generar reordenamientos genómicos] y sus variantes nos brinda la posibilidad de aumentar la producción de estos inhibidores o hacerlos más activos en plantas de interés para que actúen específicamente contra plagas de insectos, sin que las moléculas representen un problema para los humanos y animales que consumen las plantas o semillas. Por lo tanto, puede ser una vía prometedora en los próximos años”, concluye Basso (lea más sobre CRISPR en revistapesquisa.fapesp.br/en/a-tool-to-edit-dna/).
