Resumen:
Una grave enfermedad que amenaza a la industria del cacao en todo el mundo puede estar a punto de dar un giro. Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Pensilvania en Estados Unidos anunció que ha desarrollado plantas de cacao que son más resistentes a la "enfermedad de la vaina negra" mediante una combinación de edición genética y técnicas de reproducción tradicionales. En pruebas de laboratorio, la modificación de sólo dos bases del ADN en el genoma del cacao redujo la incidencia de la enfermedad en aproximadamente un 42%, lo que aporta nuevas esperanzas para garantizar el suministro mundial de chocolate en el futuro.
La enfermedad de la vaina negra se considera una de las enfermedades más devastadoras que enfrenta la industria mundial del cacao. La enfermedad, causada por un patógeno similar al moho, causa actualmente una pérdida anual estimada del 30% en la producción mundial de cacao. Al mismo tiempo, los cambios en los patrones de lluvia, el aumento de la humedad y otras tensiones ambientales provocadas por el cambio climático están dificultando cada vez más el cultivo del cacao. Mientras millones de agricultores de todo el mundo dependen del cultivo del cacao para su sustento, cuestiones relacionadas están generando preocupación sobre la estabilidad de los futuros suministros de chocolate.
El equipo de investigación afirmó que la variedad de cacao recientemente desarrollada mostró una resistencia a las enfermedades significativamente mayor en condiciones de laboratorio. Los investigadores utilizan tecnología de edición de genes para fortalecer los propios mecanismos de defensa naturales de la planta en lugar de introducir genes extraños. Luego utilizaron cruces tradicionales para eliminar por completo el ADN extraño asociado con las herramientas de edición de genes, de modo que las plantas finales retuvieran solo mutaciones beneficiosas.
Esta investigación se basa en décadas de investigación sobre el cacao en Penn State. Mark Giltinan, profesor de botánica hortícola y uno de los líderes del proyecto, señaló que los consumidores normalmente sólo ven productos de chocolate terminados en los estantes de las tiendas, pero rara vez se dan cuenta de que los cultivos y las industrias detrás de ellos enfrentan enormes desafíos. El equipo de investigación espera desarrollar más herramientas para ayudar a los productores a seguir produciendo cacao de forma sostenible y rentable.
Los investigadores dijeron que el cacao es originario de la selva amazónica y ha crecido bajo la cubierta del dosel del bosque tropical durante mucho tiempo, por lo que es particularmente sensible a los cambios ambientales. Hoy en día, el cacao se cultiva ampliamente en zonas tropicales de África, Asia y América Latina, pero las condiciones ambientales en estas áreas a menudo difieren mucho de las de su hábitat nativo. Los cambios en las precipitaciones, la temperatura y la humedad no sólo afectan los rendimientos sino que también pueden aumentar el riesgo de brotes de enfermedades.
Para complicar aún más las cosas, la reproducción de los árboles de cacao es muy lenta. Por lo general, se necesitan unos tres años para madurar y comenzar a producir semillas, y a menudo se necesitan décadas para generar y evaluar una nueva variedad. Por el contrario, el clima está cambiando mucho más rápido de lo que los árboles pueden adaptarse naturalmente. El equipo de investigación cree que las tecnologías modernas, como la edición de genes, pueden ayudar a los criadores a abordar estos desafíos más rápidamente.
En un estudio publicado en el Journal of Plant Biotechnology, los científicos utilizaron la secuenciación del genoma, la edición de genes CRISPR y el cruzamiento tradicional para atacar un gen llamado TcNPR3. Este gen actúa a menudo como un "freno" para el sistema inmunológico de la planta. Al ajustarlo, los investigadores activaron parcialmente la respuesta de defensa natural del árbol del cacao, obteniendo así una mayor protección contra la invasión de patógenos.
Sorprendentemente, el cambio genético fue extremadamente pequeño. Los investigadores no introdujeron en la planta un sistema completamente nuevo resistente a enfermedades, sino que simplemente modificaron su mecanismo original. En su caso más exitoso, cambiaron sólo dos de los aproximadamente 450 millones de bases del cacao. Es un cambio tan pequeño que logró un efecto de reducción de enfermedades de aproximadamente el 42% en un entorno de laboratorio.
Debido a que a la planta final se le ha eliminado todo el ADN extraño, este tipo de planta de cacao ya no se considera un organismo modificado genéticamente en el sentido tradicional según los marcos regulatorios actuales en los Estados Unidos y la Unión Europea. Los investigadores creen que esta característica ayudará a la promoción y aplicación de variedades relacionadas en el futuro.
Sin embargo, el equipo de investigación también enfatizó que los resultados de laboratorio pueden no reflejar completamente el entorno real de plantación. Actualmente están trabajando con el Departamento de Agricultura de EE. UU. para realizar pruebas de campo en Hawái y Puerto Rico para evaluar cómo se desempeñan estas plantas mejoradas en condiciones agrícolas reales. Sólo después de una verificación a largo plazo se podrá determinar si tiene valor de plantación comercial.
Con el fin de promover los resultados de la investigación en el mercado, la Universidad Estatal de Pensilvania ha firmado un acuerdo de licencia con AgroNetica, una empresa centrada en el desarrollo de biotecnología del cacao. La compañía ha obtenido los derechos de desarrollo comercial de las plantas mutantes resistentes a enfermedades relevantes y planea continuar con las pruebas de seguimiento, ampliar la escala de mejoramiento y, eventualmente, promover las variedades mejoradas entre los productores de los países productores de cacao.
Traducir los hallazgos de laboratorio en nuevas variedades de cultivos que los agricultores puedan cultivar ampliamente requiere una inversión y años importantes, señalan los investigadores. Las plantas no sólo deben someterse a más pruebas, sino también establecer sistemas para la propagación y distribución comercial a gran escala, que a menudo están más allá de las capacidades de las instituciones universitarias de investigación, por lo que la participación de socios industriales es crucial.
De hecho, este resultado también es el resultado de la inversión a largo plazo en el Proyecto de Biología Molecular del Cacao de la Universidad Estatal de Pensilvania. El proyecto comenzó en la década de 1980 y durante las últimas décadas ha establecido una serie de herramientas biotecnológicas clave, ha analizado importantes vías genéticas y se ha convertido en uno de los principales centros de investigación del cacao del mundo. Estas acumulaciones a largo plazo finalmente sentaron las bases para los resultados actuales de la edición genética.
Además de la resistencia a las enfermedades, AgroNetica también planea desarrollar características mejoradas en el futuro, incluida la mejora de la tolerancia al calor y la sequía, la reducción de la acumulación de cadmio, el cultivo de una estructura de árbol compacta más adecuada para el manejo mecanizado, la reducción del tiempo hasta la primera fructificación e incluso el desarrollo de variedades de cacao sin cafeína. Sin embargo, estos objetivos aún se encuentran en la etapa de investigación y desarrollo y aún no se han convertido en ventajas comprobadas de las variedades existentes resistentes a enfermedades.
El equipo de investigación afirmó que a medida que el cambio climático continúa intensificándose y los patógenos y los entornos de cultivo continúan cambiando, los desafíos que enfrenta la industria del cacao no se resolverán de inmediato. En el futuro, se espera que las tecnologías de mejoramiento acelerado y edición de genes desempeñen un papel cada vez más importante para ayudar a los productores a aumentar los rendimientos, reducir las pérdidas y adaptarse a los entornos cambiantes.
Los investigadores enfatizaron que su objetivo final no es simplemente lograr un avance tecnológico, sino resolver problemas prácticos para los productores. Esta investigación será verdaderamente exitosa si estas innovaciones ayudan a los agricultores a reducir las pérdidas, aumentar la productividad y adaptarse más rápidamente a las condiciones ambientales cambiantes.
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