Ensayos a campo en el Noroeste y el Sudoeste de EEUU han demostrado que los álamos pueden modificarse genéticamente para reducir los impactos negativos en la calidad del aire sin resignar potencial de crecimiento, según un estudio de Oregon State University studio publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU.

Los hallazgos son importantes porque las plantaciones de álamos cubren 9,4 millones de hectáreas en todo el mundo, más del doble de la superficie de hace 15 años. Los álamos son árboles de rápido crecimiento y su madera es utilizada para la producción de biocombustibles y otros productos, como papel, pallets, madera contrachapada y muebles.

Un inconveniente de las plantaciones de álamos convencionales es que los árboles son un importante productor de isopreno, el componente esencial del caucho natural considerado un precontaminante.

El aumento en la producción de isopreno afecta negativamente la calidad del aire regional y desequilibra el presupuesto energético global al conducir a niveles más altos de producción de aerosoles atmosféricos, de ozono en el aire y alarga la vida útil del metano. El ozono y el metano son gases de efecto invernadero, y el ozono es también es un irritante respiratorio.

El álamo y otros árboles como el roble, el eucalipto y las coníferas producen isopreno en sus hojas en respuesta al estrés climático, como las altas temperaturas.

Una trabajo de investigación colaborativo dirigido por científicos de la Universidad de Arizona, el Instituto de Patología de Plantas Bioquímicas de Alemania, la Universidad Estatal de Portland y la OSU modificaron genéticamente los álamos para que no produzcan isopreno. Luego, fueron plantados en Arizona.

Los álamos modificados genéticamente para no dañar la calidad del aire crecen tan bien como los árboles no modificados
La plantación de Arizona en mayo de 2013, durante el primer año de crecimiento. Crédito: DJP Moore (Universidad de Arizona).

Al cabo de tres años de ensayos, los investigadores comprobaron que los árboles cuya producción de isopreno estaba genéticamente suprimida no sufrían ningún efecto negativo en términos de fotosíntesis o «producción de biomasa» en comparación con la especie convencional.

Steve Strauss, distinguido profesor de biotecnología forestal en el Colegio de Silvicultura de la OSU, dijo que hay un par de posibles explicaciones para los hallazgos.

Una es que, sin la capacidad de producir isopreno, los álamos modificados parecen estar formando «compuestos protectores compensatorios».

Otra es que la mayor parte del crecimiento de los árboles tiene lugar durante las épocas más frías del año, por lo que el estrés por calor, que desencadena la producción de isopreno, probablemente tenga poco efecto en la fotosíntesis en ese momento.

«Nuestros hallazgos sugieren que las emisiones de isopreno pueden disminuirse sin afectar la producción de biomasa en las plantaciones de bosques templados», dijo Strauss. «Eso es lo que queríamos examinar: ¿Si al anular la producción de isopreno se afecta la producción de biomasa y la salud general de la planta? No afecta significativamente. En Arizona, donde hace mucho calor, si el isopreno importa en la productividad, se mostraría de manera sorprendente, pero no lo hizo. Las plantas son inteligentes: compensan y hacen algo diferente si es necesario».

Los álamos modificados genéticamente para no dañar la calidad del aire crecen tan bien como los árboles no modificados
Mediciones recolectadas en un árbol representativo en la plantación de Arizona, junio de 2013. Crédito: DJP Moore (Universidad de Arizona).

En este estudio, los científicos utilizaron una herramienta de ingeniería genética conocida como interferencia de ARN. El ARN, ácido ribonucleico, transmite las instrucciones de codificación de proteínas del ADN de cada célula, el ácido desoxirribonucleico, que contiene el código genético del organismo.

«La interferencia de ARN es como una vacuna: desencadena un mecanismo natural y altamente específico mediante el cual se suprimen objetivos específicos, ya sea el ARN de virus o genes endógenos», dijo Strauss. «También puede hacer esto con CRISPR a nivel de ADN, y por lo general funciona aún mejor».

CRISPR, abreviatura de «clustered regularly interspaced short palindromic repeats» (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas), se dirige a tramos específicos de código genético para la edición de ADN en ubicaciones exactas.

«También podría hacer lo mismo a través de la reproducción convencional», dijo Strauss. «Sería mucho menos eficiente y preciso, y podría ser una pesadilla para los genetistas que podrían necesitar reevaluar todo su germoplasma y posiblemente excluir a sus cultivares más productivos como resultado, pero podría hacerse».

Russ Monson, de la Universidad de Arizona, dijo que el estudio sienta las bases para futuras investigaciones sobre isopreno, incluso en diferentes entornos de cultivo.

«El hecho de que los cultivares de álamo se puedan producir de una manera que mejore los impactos atmosféricos sin reducir significativamente la producción de biomasa nos da mucho optimismo», dijo. «Nos esforzamos por lograr una mayor sostenibilidad ambiental mientras desarrollamos fuentes de biomasa a escala de plantaciones que pueden servir como alternativas a combustibles fósiles. También debemos seguir trabajando para encontrar soluciones a los obstáculos regulatorios y de mercados que dificultan la investigación y la comercialización a gran escala de árboles modificados genéticamente».

Los sistemas de gestión forestal sostenible y sus organismos de certificación operan bajo el supuesto de que genéticamente modificado equivale a peligroso, dijo Strauss.

«Si algo es OGM, es culpable hasta que se demuestre que es seguro en la mente de las personas y en nuestras regulaciones», dijo. «Estas tecnologías son nuevas herramientas que requieren investigación científica para evaluarlas y refinarlas caso por caso. Tenemos una gran necesidad de una mayor producción de productos forestales sostenibles y renovables y servicios ecológicos, y la biotecnología pueden ayudar a satisfacer esa necesidad».

Fuente: Bioeconomia