Vegetales in vitro
El cambio climático y la poca variabilidad genética ponen en jaque a diversas especies vegetales, afectando gravemente a la agricultura. Por ello, científicos de distintas partes del mundo buscan sembrar en laboratorios diferentes especies.
Para asegurar la alimentación del mundo, los cultivos controlados en laboratorio son un as bajo la manga.
El ambiente es frío. Recorro el pasillo y observo a mi alrededor; la escena es impresionante: en largos estantes blancos, iluminados con lámparas fluorescentes, hay varios cientos de pequeños frascos formados uno tras otro; podrían ser unos cuatro mil. En el fondo de cada recipiente descansa una mezcla gelatinosa de color oscuro; de ellas emergen pequeñas plantas que comienzan a brotar. Se trata de agaves.
En tierra, la germinación de esta planta suculenta sería imperceptible, pero aquí, en el Laboratorio Regional de Biodiversidad y Cultivo de Tejidos Vegetales en Tlaxcala, es la primera señal que indica a las investigadoras Ana Laura López Escamilla y Alma Yadira Martínez Rendón que todo marcha perfectamente.
Ellas están a cargo del proyecto “Propagación in vitro de agave pulquero” impulsado por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el cual busca que los productores del municipio de Nanacamilpa, Tlaxcala, comprendan la importancia de dejar en algunos ejemplares el quiote, es decir, la vara que crece en el centro del maguey y da flores, ya que ésta se corta antes de que se desarrolle para poder extraer aguamiel y así producir pulque. Al cortar este escapo floral, la planta no produce flores,
no es polinizada y por lo tanto no da semillas, los nuevos ejemplares que crecen son simplemente brotes de la original; la importancia de las semillas radica en que cada una tiene información genética diferente, haciendo que cada nuevo ejemplar sea distinto y no una copia del anterior. Además, en su laboratorio, les dan a las semillas las condiciones necesarias para que germinen de manera adecuada; cuando los agaves midan más de 10 centímetros, los regresarán a los productores a fin de que continúen su crecimiento en campo. Desde 2015 el laboratorio –perteneciente al Instituto de Biología, ubicado en la ex fábrica de hilados de San Manuel de Morcom, en el municipio de Santa Cruz– se encarga de cultivar magueyes in vitro.
Plantas mimadas
Su técnica consiste en limpiar las semillas (de forma plana y color negro, similares a las de la sandía) y germinarlas en medios de cultivo, sin alterar su composición genética. La semilla se coloca en un frasco con una mezcla de sales minerales para que se alimente y crezca. Como el envase está cerrado y no hay circulación de aire, a esta mezcla se le adiciona sacarosa como fuente de carbono, y para solidificarla se le añade un agente gelificante, además de carbono activado que evita la oxidación del tejido. Cada frasco está completamente sellado para evitar contaminación por hongos y bacterias, y que éstos puedan competir con la planta por los nutrientes e incluso matarla.
Al ver cada ejemplar dentro del recipiente pareciera que es un maguey ‘normal’; pero no es así. Si hablamos fisiológicamente, son plantas capaces de alimentarse por sí mismas. A ellas se les proporcionan todos los nutrientes y por eso, después de que alcanzan cierto tamaño, son sacadas del frasco y colocadas en bolsas de cultivo con tierra negra (la que se usa comúnmente para jardinería), a la cual se le agregan algunos sustratos inertes para darle porosidad y se pueda drenar fácilmente el agua. A esta etapa se le llama aclimatación y sirve para que las plantas sean capaces de alimentarse por ellas mismas (autótrofas), en condiciones todavía semicontroladas por las científicas.
Éste es un paso clave para determinar si sobrevivirán en el invernadero; algunas pueden no adaptarse y morir. Desde que se siembra la semilla hasta que dejan esta incubadora transcurren entre ocho y 10 meses.
Antes de dejar el ‘nido’
Después del largo recorrido por el laboratorio, bajamos las escaleras y vamos al invernadero, donde otros ejemplares de agave ya están fuera de los frascos y ahora reposan sobre tierra en pequeñas bolsas negras de plástico. Aquí la temperatura es perceptiblemente más alta, haciendo alusión al clima al que se enfrentarán cuando a finales de año o principios del otro pasen a manos de los productores, quienes tendrán que cuidar de ellas hasta que crezcan los dos o tres metros que alcanzan. Unas plantas servirán para obtener aguamiel y producir pulque; en otras los agricultores tendrán que dejar que se desarrolle el quiote para que dé semillas y posteriormente éstas puedan ser devueltas al laboratorio para pasar por el procedimiento anterior o formar parte del banco de semillas.
“El cultivo in vitro de plantas ayuda a reducir el espacio y aumentar la producción.”
El realizar cultivo in vitro a través de semillas es favorable porque hace que cada ejemplar sea genéticamente diferente, un aspecto importante para su evolución y resistencia.
“La ventaja es que nosotros podemos observar cómo germinan perfectamente y en el suelo no. Aquí tú ves cuando ya salió la primera hojita. Cultivar in vitro nos permite hacer seguimientos más estrictos y hacer evaluaciones más cercanas; podemos tener también un mayor porcentaje de germinación, porque están en condiciones más controladas que si estuvieran en el campo”, explica la doctora López Escamilla.
Problema a largo plazo
La propagación in vitro no es nueva. Los primeros experimentos para cultivar células vegetales los hizo el profesor Roger J. Gautheret en la década de los años 30 en Francia, pero en los últimos años la micropropagación en los laboratorios se ha hecho más recurrente para ayudar a los productores de diversas frutas y vegetales a proteger su producción y a que los problemas actuales que el cambio climático trae consigo, como sequías, alteraciones en la distribución de lluvias u olas de calor, no les afecten.
“El único problema que yo veo es el cambio climático, ya que va a limitar la agricultura en los próximos años; aunado a eso, el uso exagerado de fertilizantes, los suelos con mucha cantidad de salinidad, o la contaminación por aguas negras. Esto ha hecho que las plantas ya no tengan una capacidad de adaptación tan rápida como antes, porque son muchos factores con los que ellas tienen que luchar”, opina la doctora María Teresa de Jesús Olivera Flores, jefa del Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales de la Facultad de Química de la UNAM, quien desde hace 22 años ha participado en proyectos que involucran la creación de plantas in vitro.
En su laboratorio, en el área destinada a resguardar los pequeños frascos con sus
creaciones, se pueden observar etiquetas con los nombres científicos de la especie a la que pertenece cada ejemplar. Hay de todo un poco: piñas, cocos, café, agave, kiwi, chile serrano y algunas plantas ornamentales.
A diferencia de sus colegas en Tlaxcala, Olivera Flores ha participado en proyectos que van más allá de investigación y apoyo a pequeños productores. Ella colabora con grandes empresas que pueden encargarle la micropropagación de hasta 8,000 ejemplares de papa en un mes o la restauración de zonas productoras de coco en el estado de Guerrero que fueron dañadas por una enfermedad llamada amarillamiento letal del cocotero, la cual se transmite a través de un insecto.
En el invernadero donde guarda los ejemplares más desarrollados, las plantas de maíz pasadas a suelo llegan casi hasta el techo. Por su parte, las que darán piñas tienen tres meses de edad y están almacenadas en pequeños contenedores de plástico que recuerdan una caja de panquecillos en un mostrador; sin embargo, pasarán alrededor de ocho o 10 meses para que comiencen a dar el fruto.
Su laboratorio se solventa económicamente con el desarrollo de estos proyectos, para los cuales lo primero que debe hacer es un mapa mental de cuántas plantas tiene que comenzar a micropropagar para alcanzar la producción que el cliente le pide en determinado tiempo, como si fuera una fábrica, y mantener un flujo constante en cada etapa del proceso mediante una producción escalonada, además de investigar todas las características sobre la planta en cuestión.
“De una planta normal a una planta in vitro muchas veces en esta última se acorta un poco el tiempo de crecimiento, por ejemplo las piñas lo hacen más aceleradamente. En algunas ocasiones crecen más o menos igual, dependiendo de qué especie sea. El coco es una de las que va a crecer igual (aproximadamente en dos o tres años), la única diferencia es que de un embrión podemos tener ocho plantas, y eso baja los costos de producción”, indica.
Según la experiencia de la doctora Olivera Flores, este tipo de proyectos son viables porque, debido a las condiciones impredecibles que trae consigo el cambio climático, se tiene que asegurar la disponibilidad de plantas y ésta se puede lograr con la ayuda de técnicas biotecnológicas como el cultivo de tejidos, ya que la producción se hace en menos tiempo y se cuenta con ejemplares libres de patógenos.
“El cultivo de tejidos no es magia, es una técnica que tiene limitaciones. Lo que va a hacer es que va a copiar lo que vemos en la naturaleza y lo va a potencializar.” Olivera Flores
En cada rincón
Uno de los productos que sufrirán las consecuencias del cambio climático será el cacao. Se estima que para 2030 su producción se verá gravemente afectada por el aumento de un grado en la temperatura, con ello su precio se elevará tanto que pasará a ser un producto de lujo. En Colombia, los investigadores del Grupo de Biotecnología de la Universidad de Antioquia buscan que esto no ocurra apoyándose en la biotecnología.
Este grupo de científicos aíslan algunos tejidos de la semilla del cacao que están en constante reproducción y, a diferencia
de las investigadoras mexicanas que ponen sus semillas en un medio gelatinoso, ellos lo hacen en uno líquido que consta de diversos nutrientes, aminoácidos esenciales y vitaminas, a los que agregan otras sustancias que estimulan la separación de las células.
Además su técnica es diferente: en lugar de que estén sumergidas todo el tiempo en el medio, lo hacen por pequeños lapsos varias veces al día; a este método se le conoce como sistema de inmersión temporal.
Luego de un mes, las plantas se pasan a un biorreactor (recipiente en el que se llevan a cabo procesos químicos) y se les aplican condiciones específicas de luz y temperatura para sacar la biomasa, los polifenoles (compuestos con propiedades antioxidantes) y los ácidos grasos (componentes de las grasas y los aceites), pues con ellos se pueden fabricar chocolates como los que comemos hoy en día.
El nombre de la marca que reciben las plantas creadas en esta universidad colombiana a través de propagación in vitro es Cacawa, y con ella se tratan de aminorar los problemas que tiene la cadena productiva colombiana de cacao. Entre ellos destacan los altos niveles de pluviosidad, la falta de renovación de los cultivos y el envejecimiento de éstos, lo cual provoca que sean susceptibles a enfermedades como la moniliasis (causa la aparición de una capa blanca en la superficie) y escoba de bruja (afecta los tejidos y causa deformaciones), las cuales provocan entre el 10 y el 95% de las pérdidas del cultivo.
Los investigadores tienen como propósito lograr una producción rápida mediante las técnicas in vitro y con ello eliminar la dependencia climática y el efecto de las plagas y enfermedades, para ayudar a resolver las necesidades de este sector en aquel país sudamericano.
Del laboratorio hacia el mundo
Así como ellos, investigadores de otros países han podido crear vegetales in vitro, como es el caso de los proyectos financiados por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) que buscan mejorar la producción de café, papa y trigo, o el de la empresa argentina Tecnoplant, que ha trabajado con yerba mate, vid, frambuesas y arándanos.
Poco a poco esta técnica se va popularizando en distintas partes del mundo y a la larga podría traducirse en grandes beneficios a la agricultura, sirviendo como complemento para ayudarle en problemas difíciles de solucionar mediante los métodos tradicionales. Por ejemplo, si se necesitan obtener características específicas de una especie, se hace una selección de las semillas, pero sin integrar métodos de modificación genética. Es decir, una planta in vitro es igual que una de campo, sólo que a ella se le dan estímulos para que en el laboratorio haga más rápidamente lo que hace en la naturaleza.