La edición genética ofrece una nueva herramienta a los productores de uva de vino, quienes han lidiado por décadas con plagas problemáticas, alto uso de pesticidas, y problemas técnicos al utilizar híbridos y mejoramiento convencional.
Ahora, con CRISPR se abre un abánico de opciones como vides resistentes a plagas y enfermedades (que no requieren uso de pesticidas), mayor valor nutritivo e incluso que no producen resaca.
MF / .- En el siglo XIX, una plaga microscópica casi detuvo a toda la industria vitivinícola francesa. La filoxera, un pequeño piojo que se alimenta de raíces de plantas, se abrió camino desde América del Norte a Francia en la década de 1850, extendiéndose de un viñedo a otro hasta que había infectado todo el país. Lo que se conoció como el gran plaga del vino francés mató a 915,000 acres de viñedos, dañó 620,000 acres y le costó a la economía francesa 10 mil millones de francos (casi $108 mil millones de hoy).
En 1870, surgió una solución, aunque los viticultores franceses no estaban contentos con ella. Charles Valentine Riley, un entomólogo de Missouri, demostró que al injertar portainjertos estadounidenses resistentes a la filoxera en vides de uva europeas, se podía evitar que la enfermedad se propagara con éxito. Pero los cultivadores europeos sintieron que el injerto destruiría la pureza de los vinos, afectando su sabor y fragancia.
La vinificación es una industria cargada de tradición. Si bien los entusiastas generalmente consideran que esto es bueno, la crisis de la filoxera es un ejemplo histórico de cómo su incapacidad para adaptarse casi condujo al colapso total de la industria. Los ideales de larga data para la pureza y el sabor del vino persisten hoy, dejando a los viñedos vulnerables a nuevas plagas, pero ahora, algunos científicos están aplicando técnicas de edición de genes del siglo XXI a este viejo problema.
Los orígenes antiguos del vino en la actualidad
Según un estudio realizado en 2011 por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), las uvas para vino se domesticaron por primera vez hace unos 8000 años. Desde entonces, las 10 más o menos variantes de uva más populares han experimentado poca o ninguna evolución.
La evolución ocurre en forma de cambio en el ADN de un organismo. El cambio es el resultado de mutaciones genéticas y cruces que ocurren durante varios miles de años. Si bien la mayoría de los cultivos cultivables, como el trigo, por ejemplo, han experimentado innumerables cambios evolutivos desde que se domesticaron por primera vez en los primeros años de la historia humana, las uvas de vino más populares se han mantenido prácticamente iguales desde una perspectiva genética.
“Hay 20,000 variedades incluidas en el Catálogo Internacional de Variedades de Vitis, por lo que hay mucha diversidad genética”, afirma Timothy Martinson, especialista en viticultura de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de la Universidad de Cornell. Pero, agrega, las variantes europeas de uva para vinificación como Pinot Noir, Chardonnay, Sauvignon Blanc, Cabernet Franc y Cabernet Sauvignon son descendientes de la misma especie, Vitis vinifera. También están muy estrechamente relacionados entre sí genéticamente. Esto las hace susceptibles a una larga lista de patógenos, especialmente los que se originan en América del Norte.
El problema con los híbridos
Las uvas pinot noir se encuentran entre las menos genéticamente diversas.
La solución más fácil a este problema es agregar resistencia a las enfermedades a estas variedades cruzándolas con variedades más resistentes de América, pero incluso esto presenta sus propios desafíos. “El mejoramiento de uva es mucho más lento y costoso que el mejoramiento de cultivos anuales como el maíz o el trigo”, explica Martinson. “De la semilla a la vid madura lleva tres años, y mucho más espacio de campo y cuidado que un cultivo anual”.
Además, los cultivadores europeos no han sido generalmente receptivos a la idea del cruzamiento, y hay una razón detrás de eso también. En la década de 1870, antes de que el injerto se arraigara como la solución principal a la crisis de la filoxera, muchos enólogos ya habían comenzado a cruzar las vides europeas con las norteamericanas. Los esfuerzos funcionaron y, finalmente, Francia tenía un poco menos de un millón de acres de tierra dedicada a estas uvas de vino híbridas.
Pero había un problema. En ausencia de tecnología avanzada, los mejoradores de uvas se vieron obligados a confiar en un costoso método de prueba y error que produjo productos de baja calidad. Los cultivadores pronto se dieron cuenta de que los vinos híbridos no eran tan buenos como los de raza pura. Finalmente, el gobierno francés introdujo legislación para desalentar estratégicamente el cultivo de vinos híbridos y los enólogos volvieron a cultivar solo variedades de raza pura a través del injerto. Desde entonces, los híbridos francoamericanos han sido menospreciados por viticultores y entusiastas del vino por igual.
Debido a que los cultivos tardaron tanto en madurar, ya era demasiado tarde cuando se dieron cuenta de que los vinos estaban por debajo de la media. Todo eso cambia con la secuenciación genética.
Secuencia para el éxito
Al tomar una pequeña muestra de hoja de cualquier parra, los biólogos de plantas ahora pueden descubrir la secuencia exacta de genes contenidos en el ADN de sus células, lo que les permite desarrollar mapas genéticos y trazar las diversas vías para el mejoramiento genético.
“Antes de la secuenciación de ADN de bajo costo”, dice Martinson, “los mejoradores básicamente usaban prueba y error… ahora con marcadores de ADN pueden probar las plántulas y descartar las que no tienen los marcadores de ADN apropiados al principio del proceso. Esto hace que la selección sea más eficiente y llena el “proyecto” con mejor material”.
Martinson es parte del Proyecto VitisGen, una iniciativa de colaboración dirigida a desarrollar vinos de mejor calidad a través de la secuenciación genética y el fitomejoramiento. El enfoque actual del proyecto es la resistencia a las enfermedades, especialmente la resistencia a una enfermedad fúngica generalizada llamada mildiu polvoriento. La idea es reducir la necesidad de pesticidas ayudando a las vides a desarrollar una resistencia interna a los hongos.
Martinson y sus colegas logran esto mediante la identificación de nuevos marcadores genéticos (fragmentos de ADN que pueden vincularse con características específicas, como la resistencia a una determinada enfermedad) dentro de las células de la planta.
El progreso ha sido bueno, pero hay un obstáculo: los fanáticos del vino pueden no estar familiarizados con los nuevos nombres varietales. Cuando dos tipos de vino diferentes se cruzan, la planta resultante debe llamarse algo diferente. “Los consumidores quieren Chardonnay y Cabernet Sauvignon, y las nuevas variedades, independientemente de la calidad de los vinos resultantes, recibirán un nombre diferente”, dice Martinson. Por ejemplo, UC Davis ha lanzado cinco nuevas variedades, incluida una roja llamada paseante noir. “Incluso si se planta y comercializa ampliamente, pasará mucho tiempo antes de que los consumidores vayan a una tienda de vinos y lo soliciten por su nombre”.
Vino de Vanguardia con CRISPR
También hay una posible solución a ese problema: la edición de genes. El proceso se ha descrito como una función de “buscar y reemplazar” similar a la del software de procesamiento de textos. CRISPR, la tecnología de edición de genes más prometedora actualmente disponible, consiste en inyectar un organismo, ya sea humano o una vid, con un químico que contiene millones de pequeñas partículas. Cada partícula consiste en una molécula guía para apuntar en la dirección correcta, una enzima (proteína) para editar y eliminar el ADN objetivo y un fragmento de ADN sano para reemplazar el ADN que se desea eliminar.
La introducción de un nuevo gen en una uva existente simplemente cambia una característica, mientras que la variedad de vino sigue siendo la misma. Este proceso puede ayudar mucho a los esfuerzos de marketing en una industria donde las ventas dependen principalmente de la variedad, incluso más que de la calidad. Dada la devoción de la industria por la tradición, también puede hacer que la idea de la modificación genética sea más fácil de vender a los viticultores y cultivadores.
La tecnología de edición genética ya ha demostrado ser muy prometedora en varios estudios aislados que involucran uvas para vino. En el ejemplo más reciente, los investigadores de la Universidad de Rutgers utilizaron con éxito la técnica CRISPR/Cas9 en 2019 para desarrollar resistencia al mildiu en Chardonnay. Aislaron tres genes de susceptibilidad a mildiu en uvas para vino y las editaron con éxito para crear una versión del cultivo resistente a las enfermedades.
Los esfuerzos anteriores también han dado sus frutos. En 2015, investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign utilizaron CRISPR/Cas9 para modificar genéticamente una levadura utilizada para fermentar el vino. Al hacerlo, aumentaron la cantidad de resveratrol, un componente que se encuentra en el vino, que se produjo durante el proceso de fermentación. Y se redujeron los componentes tóxico que causan resaca.
El interés de la industria del vino en las técnicas de mejoramiento y la edición de genes se debe a su excesiva dependencia de los pesticidas, que se ha convertido en una preocupación de seguridad para los consumidores. Martinson ha escrito sobre un caso en Burdeos desde 2014 en el que 23 estudiantes se enfermaron gravemente después de inhalar pesticidas rociados en un viñedo cercano.
Desde entonces, los gobiernos han aflojado progresivamente la legislación para alentar a los viticultores a buscar métodos más innovadores para frenar la resistencia a las enfermedades en lugar de depender de los pesticidas. Martinson dice que es optimista: la actitud general hacia la modificación genética parece estar abriéndose, y las personas finalmente se están dando cuenta de las consecuencias de una tradición vitivinícola tan congelada en el tiempo.
