Edición genética y cambio climático: cómo CRISPR puede ayudar a resistir plagas y tolerar sequía
Edición genética y el cambio climático se encuentran hoy en uno de los grandes desafíos de la agricultura: desarrollar cultivos capaces de mantener su producción mientras cambian las condiciones en las que crecen.
El aumento de las temperaturas, las alteraciones en las lluvias y los periodos de sequía pueden afectar directamente a los cultivos. Al mismo tiempo, un clima cambiante puede impactar en la distribución, supervivencia o presión de determinadas plagas y enfermedades.
Frente a este escenario, herramientas como CRISPR permiten estudiar y editar con gran precisión genes relacionados con la manera en que las plantas responden a estos desafíos. El objetivo no es crear una planta “resistente al cambio climático”, sino desarrollar cultivos con características que favorezcan su adaptación al cambio climático.
Dos ejemplos permiten entender cómo funciona: la resistencia a plagas y la tolerancia a la sequía.
Las plantas ya cuentan con mecanismos para detectar cambios en su ambiente y responder a ellos. Pueden activar defensas cuando son atacadas, cerrar pequeños poros de sus hojas para reducir la pérdida de agua o afectar su crecimiento cuando las condiciones se vuelven desfavorables.
Detrás de muchas de estas respuestas existen genes que funcionan como parte de una gran red de instrucciones y ahí es donde la edición genética con CRISPR actúa. Si los investigadores identifican un gen que influye en una característica importante, pueden utilizar la edición genética para realizar un cambio específico en el ADN y estudiar cómo cambia la respuesta de la planta.
CRISPR, por tanto, no es la defensa de la planta. Es una herramienta que permite editar piezas de los sistemas de defensa y respuesta que la planta ya posee.
Una estrategia para desarrollar plantas resistentes consiste en estudiar la relación entre el cultivo y aquello que lo ataca.
Algunas plagas y patógenos aprovechan genes o procesos de la propia planta para alimentarse, reproducirse o provocar una infección. Si los científicos descubren qué elemento facilita esa interacción, pueden intentar editarlo.
Es parecido a cambiar una cerradura que alguien aprendió a abrir: la planta conserva su funcionamiento, pero el atacante puede encontrar más difícil aprovechar esa puerta de entrada.
Un ejemplo reciente se encuentra en el arroz editado. Investigadores utilizaron CRISPR para editar varios genes de susceptibilidad, es decir, genes de la planta que podían ser aprovechados durante el ataque.
Las plantas editadas mostraron mayor resistencia al saltahojas marrón del arroz y a dos enfermedades, sin que los investigadores detectaran efectos negativos importantes sobre las principales características agronómicas evaluadas.
El caso muestra una idea interesante: mejorar la resistencia no siempre significa añadir una defensa nueva. También puede significar eliminar o editar una vulnerabilidad que ya existía.
Cuando falta agua, el desafío es diferente. Las plantas necesitan conservarla sin detener procesos esenciales como la fotosíntesis y el crecimiento. Una de sus estrategias consiste en regular los estomas, pequeños poros de las hojas por donde intercambian gases con el ambiente y también pierden agua.
La edición genética permite investigar genes involucrados en estas respuestas y explorar si determinados cambios pueden ayudar a utilizar el agua de manera más eficiente o responder más rápidamente al déficit hídrico.
Investigadores en Argentina utilizaron CRISPR-Cas9 para editar el gen CBP80 en plantas de papa. Cuando fueron sometidas a déficit de agua, algunas líneas editadas cerraron sus estomas más rápidamente y perdieron menos agua.
También mostraron una menor reducción en la producción de tubérculos: alrededor de 28% y 31%, frente a cerca del 42% registrado en las plantas no editadas.
Esto no significa que las papas puedan crecer sin agua. Significa que la edición genética ayudó a las plantas estudiadas a responder mejor cuando el agua disponible disminuyó.
INTERACTIVO
¿Qué tan diferente se actúa frente a una plaga o una sequía?
Un mismo cultivo puede enfrentar desafíos muy diferentes. Elige un escenario, haz clic sobre él y descubre cómo los investigadores pueden pasar de identificar el problema a estudiar una posible edición con CRISPR.
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ESCENARIO SELECCIONADO
Una plaga está atacando el cultivo
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Problema
Una plaga ataca la planta y puede afectar su crecimiento o productividad.
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Respuesta de la planta
La planta activa mecanismos de defensa, mientras el atacante intenta aprovechar algunos de sus procesos biológicos.
3
Pista genética
Los investigadores identifican un gen relacionado con la susceptibilidad de la planta.
4
Edición con CRISPR
CRISPR permite editar de manera dirigida ese punto del ADN.
5
Posible resultado
El cambio puede hacer que la planta sea menos susceptible al ataque.
La idea clave: CRISPR no crea una defensa desde cero. Cambia una pieza de los mecanismos biológicos que la planta ya utiliza para responder a su ambiente.
Sí, pero es una herramienta dentro de una estrategia mucho más amplia. Una planta editada en el laboratorio todavía debe ser evaluada para comprobar que el cambio funciona como se esperaba, que no perjudica otras características importantes y que mantiene su desempeño bajo condiciones agrícolas reales.
Además, el cambio climático plantea muchos desafíos al mismo tiempo: sequía, temperaturas extremas, salinidad, nuevas presiones de plagas y enfermedades, entre otros. No existe un único gen capaz de resolverlos todos.
El aporte de la edición genética está precisamente en permitir que los investigadores trabajen sobre características concretas que pueden resultar útiles para desarrollar cultivos mejor preparados para determinadas condiciones.
¿Podríamos crear una planta que nunca necesite agua?
No. El agua es indispensable para procesos fundamentales de las plantas. La investigación busca desarrollar cultivos que utilicen mejor el agua disponible o toleren periodos de déficit hídrico, no plantas que puedan vivir sin ella.
¿CRISPR podría hacer una planta resistente a todas las plagas?
Es muy poco probable. Insectos y patógenos atacan de maneras diferentes y también evolucionan. La edición genética puede utilizarse para trabajar sobre mecanismos de resistencia frente a plagas o enfermedades específicas.
¿CRISPR siempre significa “cortar” un gen?
No. Aunque CRISPR-Cas9 se hizo conocido por realizar cortes específicos en el ADN, actualmente existen herramientas derivadas de CRISPR capaces de hacer ediciones más precisas, cambiar determinadas letras del ADN o regular la actividad de genes.
¿Una planta editada puede pasar ese cambio a sus semillas?
Sí, si la edición está presente en las células reproductivas. De esta manera, el cambio puede heredarse y utilizarse posteriormente en programas de mejoramiento.
¿Podríamos editar una planta para tolerar sequía y resistir una plaga al mismo tiempo?
En principio, sí. Los investigadores pueden trabajar sobre más de una característica genética, aunque cada modificación debe evaluarse cuidadosamente para comprobar cómo interactúa con las demás.
Ese es uno de los grandes retos —y posibilidades— de la edición genética frente al cambio climático: combinar características que ayuden a los cultivos a responder a varios desafíos sin comprometer su crecimiento, productividad o calidad.