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Cuaderno Nº 89  

Técnicas de biotecnología para la conservación de la biodiversidad
 

Los recursos genéticos
Los recursos genéticos comprenden la amplia diversidad de organismos del planeta, y son la suma de todas las combinaciones de genes resultantes de la evolución de las especies (esto incluye variabilidad entre especies y dentro de una misma especie).
De particular importancia para la humanidad son los recursos vivos que forman parte de la agricultura, la ganadería, la pesca y la silvicultura. Las plantas cultivadas, los animales domésticos, y la rica diversidad entre ellos, constituyen el elemento más importante en cuanto a recursos genéticos para la alimentación y la agricultura.
Estos recursos son importantes tanto en los países en desarrollo como en los desarrollados, tanto para las empresas comerciales como para los pequeños agricultores. Son la materia prima de la que dependen los cultivadores-criadores para desarrollar plantas y animales mejorados, y para desafiar a situaciones inesperadas como cambios en factores abióticos (como cambios climáticos) y necesidades humanas. Es por eso que se consideran a los recursos genéticos, como la base de la innovación de la agricultura moderna.
Para el manejo de los Recursos Genéticos, la Biotecnología ofrece nuevas técnicas que complementan a las metodologías tradicionales de mejoramiento. A partir de los 80’s, los avances en las técnicas de la Biología Molecular y en el Cultivo de Tejidos Vegetales, permitieron el desarrollo de técnicas tales como los marcadores de ADN, la genómica, la transformación genética, la crioconservación y la regeneración de plantas.

Qué es un agroecosistema y por qué es importante conservar su biodiversidad
Los agroecosistemas son ecosistemas en los que el ser humano ha ejercido una intencionada selectividad sobre la composición de los organismos vivos. Es decir, contienen poblaciones humanas y están alterados intencionalmente, y a menudo manejados intensivamente con el fin de proporcionar alimentos y otros productos.
La conservación de la biodiversidad involucra estrategias y actividades de uso y manejo adecuado de la diversidad presente en esos ecosistemas, que permiten asegurar su renovación, conservación y productividad, de tal forma que se garanticen los beneficios de las poblaciones actuales, sin comprometer o desproteger el posible uso, las necesidades y las aspiraciones de generaciones futuras (agricultura sustentable; ver Cuaderno Nº 27 y 59).
Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación
(FAO), el mantenimiento de la biodiversidad en un agroecosistema es necesario para garantizar la provisión continua de bienes y servicios como:
(I) La evolución y mejora de los cultivos y la ganadería a través de la selección y la cría: la interacción entre el medio, los recursos genéticos y las prácticas de mejoramiento que tienen lugar en los propios agroecosistemas asegura el mantenimiento y la adaptación a condiciones cambiantes de una biodiversidad agrícola dinámica;
(II) El apoyo biológico a la producción: apoyo proporcionado por los organismos que constituyen la diversidad biológica de los agroecosistemas. Por ejemplo, la fauna del suelo y los microorganismos, junto con las raíces de las plantas y de los árboles, aseguran los ciclos de nutrientes; depredadores, organismos que controlan enfermedades y la resistencia genética de las plantas contribuyen a contener plagas y enfermedades; e insectos polinizadores contribuyen a la fecundación cruzada de plantas de cultivo); y
(III) Más amplias funciones ecológicas: procesos ecológicos valiosos que resultan de las interacciones entre especies y entre estas y el medio, como el mantenimiento de la fertilidad del suelo, la calidad del agua y la regulación del clima.

Existen dos formas de conservación de los recursos genéticos:

1. Conservación en el sitio de origen (in situ )
Es la conservación de seres vivos y sus recursos genéticos que se realiza en los ecosistemas naturales o sitios de origen (Ver cuaderno Nº 81), en las parcelas de los agricultores y en territorios tradicionales y culturales de comunidades locales. La conservación in situ se desarrolla, en parques nacionales y reservas naturales. Por ejemplo, en el Parque Nacional Lanín, de Argentina, se conservan árboles que no están presentes en otras regiones del territorio nacional. Estos son: el pehuén, roble pellín y el raulí.

2. Conservación fuera del sitio de origen (ex situ )
Es la conservación y colección de recursos genéticos o sus productos derivados fuera de sus condiciones naturales. Incluye entre otros: jardines botánicos, zoológicos, centros de investigación, bancos de semillas y de germoplasma (ver más adelante).

La biotecnología y la conservación de recursos genéticos
En un mundo con necesidades crecientes de obtener alimentos, en el que la producción intensiva tiene que jugar un papel fundamental, se hace muy necesario el conocimiento y la conservación de los recursos genéticos.
La biotecnología ofrece nuevas herramientas que se suman a las clásicas de mejoramiento genético (Ver Cuaderno Nº 27, 39), para cumplir dos objetivos básicos: mantenimiento de la diversidad natural (para la conservación y la utilización de los recursos genéticos), y mejora genética de las plantaciones agrícolas. También ofrece estrategias específicas para la conservación ex situ.
Las herramientas que ofrece la biotecnología moderna son:

• Conocer la biodiversidad
Históricamente, las colectas de germoplasma tenían como objetivo conocer la taxonomía y las relaciones evolutivas entre las especies colectadas y las cultivadas. Actualmente, el objetivo principal de la colecta y conservación de germoplasma es su utilización en fitomejoramiento (ver Cuaderno Nº 18, 27, 45). El conocimiento de la variabilidad genética disponible se logra mediante una sistemática caracterización y evaluación de las colecciones existentes.
Existe una gran cantidad de herramientas para la caracterización del germoplasma: Marcadores morfológicos y caracteres agronómicos (medición de ciertos caracteres fenotípicos de interés); marcadores citológicos (cariotipos); marcadores bioquímicos (análisis de isoenzimas, electroforesis de proteínas, metabolitos secundarios) y marcadores moleculares (RFLPs, AFLPs, RAPDs, microsatélites y muchos otros). Esto últimos agrupan  a todo aquel sistema que permite detectar variabilidad directamente al nivel del ADN, y son los más ampliamente utilizados en los últimos años (Ver Cuaderno N° 67).
El uso de marcadores moleculares permite determinar una serie de interrogantes como: el conocimiento de la diversidad genética, estudios de relaciones filogenéticas entre especies y taxones superiores, identificación de materiales duplicados en las colecciones (clones) y desarrollo de colecciones núcleo (core collection). Esta última corresponde a un número limitado de accesiones derivado de una colección existente de germoplasma, cuya función es representar el espectro genético y la diversidad genética existente en la colección original.

• Conservar la biodiversidad
Como se mencionó anteriormente, la conservación ex situ de la biodiversidad se puede realizar en diferentes sistemas, entre ellos los bancos de germoplasma y de genes, en donde se utilizan algunas técnicas biotecnológicas:
- Bancos de germoplasma
Los Bancos de Germoplasma son infraestructuras que permiten conservar esa diversidad genética (en forma de semillas o en estado vegetativo) durante largos períodos de tiempo.
En la Argentina, con el objetivo de conservar la agrobiodiversidad, el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) ha implementado la conservación ex situ de aquellos recursos genéticos de importancia para sus actividades, destinadas al desarrollo de una agricultura y ganadería sostenible y competitiva. La Red de Bancos del Programa de Recursos Genéticos del INTA, está constituida por un Banco Base (ubicado en Castelar, Bs. As.) y 9 Bancos Activos para semillas convencionales, responsables de diferentes especies (según el área agroecológica donde están ubicados).

 

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Red de bancos de germoplasma de INTA: constituida por el Banco Base (BB) de Castelar (Bs.As.) y 9 Bancos Activos (BA) en: Balcarce (Bs. As.),  Pergamino (Bs. As.), Alto Valle (Río Negro), Guillermo Covas (La Pampa), La Consulta (Mendoza), Marcos Juárez (Córdoba), Manfredi (Córdoba),  Sáenz Peña (Chaco) y Cerrillos (Salta). Fuente: http://servicios.inta.gov.ar/bancos/

Las actividades que se llevan a cabo están dirigidas a la colecta de germoplasma, introducción e intercambio de materiales de diversas procedencias geográficas y/o instituciones, conservación de los recursos en el mediano y largo plazo bajo condiciones controladas, caracterización, evaluación y desarrollo de germoplasma, documentación de los materiales y creación de bases de datos computarizadas.
En estos bancos, el material colectado puede almacenarse y conservarse de diferentes formas, según sus características.

- Banco de semillas: recibe, para la conservación en el largo plazo, duplicados de las colecciones de los Bancos Activos del INTA así como de Organismos nacionales e internacionales del ámbito público y privado, constituyendo la principal fuente de germoplasma para especies de interés. El Banco Base de semillas comenzó a funcionar en 1993, y ya posee un inventario de 25.300 entradas, que incluye colecciones base de maní, lino, sorgo, eucaliptos, maíz, trigo, soja, forrajeras, papa, cebada, algodón, girasol y quínoa, y colecciones de trabajo de trigo. Las técnicas de conservación de semillas empleadas pretenden lograr el máximo tiempo de almacenamiento con la mínima pérdida de viabilidad, objetivos que se logran al someter a las semillas a un procesamiento controlado, previo al almacenaje en cámaras frías (-20ºC).

Tabla 1: Colecciones conservadas a largo plazo en el Banco Base de semillas. En la tabla se indican las especies conservadas y la procedencia (Bancos activos y otros). Fuente: http://servicios.inta.gov.ar/bancos/

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 “Banco de semillas”. Fuente: http://servicios.inta.gov.ar/bancos/

Aquellas semillas susceptibles a la desecación (recalcitrantes) y por lo tanto no factibles de ser conservadas por el método convencional, sólo pueden ser almacenadas a largo plazo en nitrógeno líquido a muy bajas temperaturas (-196ºC). En esta técnica, llamada crioconservación, se produce el cese de todas o casi todas las reacciones metabólicas celulares.

- Banco in vitro:
para cultivos de importancia económica, donde la conservación de semilla no es factible debido a que se propagan preferentemente en forma vegetativa el banco de germoplasma in vitro, se ha convertido en una contribución importante del mantenimiento convencional de las grandes colecciones en el campo y es hoy un método viable para conservarlas con bajo riesgo de contaminación y pérdidas, en un espacio reducido y menores insumos en función del tiempo de conservación. La conservación in vitro de los recursos genéticos ha tenido un avance considerable durante la última década.  El cultivo de tejidos permite conservar in vitro un amplio rango de especies en diversos tipos de muestra como plantas completas, semillas, retoños, yemas, ápices caulinares, meristemas, óvulos, embriones, células en suspensión, protoplastos, anteras, polen y ADN (Ver Cuadernos 35, 56). La conservación in vitro de germoplasma se centra en controlar el crecimiento normal de explantes viables, manipulando ya sea la constitución del medio de cultivo y/o las condiciones de almacenamiento.

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 “Conservación in vitro”. Fuente: http://servicios.inta.gov.ar/bancos/

- Bancos de genes: el objetivo último de la conservación de recursos genéticos corresponde a la preservación de genes, esto es segmentos de ADN que codifican la síntesis de una proteína determinada y sus secuencias regulatorias o promotoras, lo cual se realiza de forma indirecta al conservar germoplasma. Mediante ADN recombinante es posible conservar directamente el material genético, es decir secuencias de ADN de interés ya sea como ADN genómico o como fragmentos discretos de ADN clonados y almacenados en E. coli en lugar de semillas, propágulos vegetativos o material in vitro. De este modo se pretende facilitar el uso directo de los genes y las secuencias regulatorias existentes en los recursos genéticos, acelerar la identificación y clonación de genes valiosos existentes en los recursos genéticos y a la vez de hacer más directa su transferencia a especies cultivadas mediante transgénesis.

Mediante la biotecnología moderna y otras tecnologías conexas, la información derivada del conocimiento de la biodiversidad, puede  convertirse, a su vez, en compuestos, procesos, métodos, herramientas o productos útiles para la humanidad. Entre los avances en esta área, se encuentran los nuevos enfoques para la evaluación, el seguimiento y la restauración de la diversidad biológica. El desafío para muchos países y regiones ricos en biodiversidad es poder incluir metas y objetivos comerciales al aprovechamiento y la explotación sostenibles de la diversidad biológica, en beneficio de la sociedad.

 

 
 

Ver cuaderno anterior

 
 
 

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El Cuaderno N° 100:
Biotecnología, una historia...
 
 
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