Hasta la llegada en 1992 de un tomate que podía retrasar el ablandamiento, la fruta se recogía verde para resistir el envío.
por Kay Ledbetter, Universidad Texas A&M
El rasgo de ablandamiento retardado fue un ejemplo de la técnica de silenciamiento genético de interferencia de ARN, RNAi, antes de que se entendiera el mecanismo subyacente y se creara el término.
A lo largo de los años, científicos de todo el mundo han desarrollado una mayor comprensión del ARNi. Un equipo ha publicado un artículo de reflexión sobre el potencial transformador del ARNi en la agricultura moderna. Su título es «Interferencia del ARN en la agricultura: métodos, aplicaciones y gobernanza» y lo publica el Consejo de Ciencia y Tecnología Agrícola.
Keerti Rathore, Ph.D., biotecnóloga de plantas de Texas A&M AgriLife Research en el Departamento de Ciencias de Suelos y Cultivos de Texas A&M, fue una de los seis científicos que se unieron a los autores principales Ana María Vélez Arango, profesora asistente de la Universidad de Nebraska-Lincoln, y Kenneth Narva, jefe de entomología de GreenLight Biosciences Inc. sobre el artículo.
El ARNi es un mecanismo de silenciamiento de genes que se encuentra comúnmente en plantas, animales y hongos. Se cree que sirve como defensa natural contra virus y otros invasores celulares. Sin embargo, los investigadores han descubierto muchas aplicaciones del ARNi para la salud y la agricultura.
Los autores del artículo dicen que RNAi se ha convertido en una poderosa herramienta de mejora y protección de cultivos. La técnica se dirige al ARN mensajero específico, o ARNm, de los organismos y ofrece una alternativa respetuosa con el medio ambiente a los pesticidas tradicionales. Su alta especificidad minimiza los efectos no deseados en organismos no objetivo, mejorando la seguridad y la eficacia.
Tecnología ARNi explicada
Rathore dijo que la tecnología RNAi se ha utilizado en beneficio de los productos agrícolas durante años. Pero era necesario comprender mejor los mecanismos que subyacen a los rasgos deseables producidos por la tecnología hasta ahora no identificada.
La papaya fue el primer cultivo que mostró resistencia a los virus gracias a la tecnología RNAi. Cuando el virus de la mancha anular de la papaya devastó la producción de papaya de Hawaii a finales de los años 90, los investigadores de la Universidad de Cornell buscaron desarrollar una variedad resistente. Rathore dijo que es posible que estos investigadores no supieran cómo funcionaba en ese momento, pero utilizaron ARNi para salvar la industria de la papaya de Hawái. Se han realizado investigaciones adicionales de ARNi utilizando algunas calabazas resistentes a virus disponibles comercialmente.
«La gente no conocía el mecanismo subyacente (RNAi), pero ya lo estaban usando», dijo.
Rathore explicó que el ARNi silencia un gen específico en una planta o animal de una manera única. Se diferencia del más conocido CRISPR, que ataca y elimina genes por completo.
«CRISPR es como el interruptor de encendido/apagado», dijo Rathore. «Toda la función del gen desaparece tras su desactivación. Por el contrario, el ARNi es como un regulador de intensidad que se utiliza para ajustar la iluminación de la habitación, pero, en este caso, atenúa el nivel de expresión genética».
Los genes y sus productos tienen funciones útiles en la vida de la planta o del animal, afirmó. Si ese gen se elimina por completo, podrían producirse efectos inesperados o no deseados. «Si se utiliza ARNi para reducir el nivel de expresión genética entre un 50% y un 90%, se pueden evitar los efectos perjudiciales de una eliminación total. Además, se puede atacar un gen para silenciarlo con ARNi de una manera altamente específica para cada tejido».
Uso de ARNi en Texas A&M AgriLife Research
Texas A&M e investigadores como Rathore se encuentran entre los que realizan investigaciones para mejorar la calidad de los productos alimenticios. El trabajo de Rathore sobre gosipol es un excelente ejemplo. La semilla de algodón con contenido ultrabajo de gosipol es el primer producto que utiliza ARNi que salió de una universidad y pasó por una desregulación, aprobada por el Departamento de Agricultura de EE. UU., el USDA y la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU.
El gosipol, que es un compuesto tóxico, está presente en toda la planta de algodón y es valorado por la protección que brinda a la planta contra insectos y algunas enfermedades, dijo Rathore. Pero debido a que el gosipol también está presente en las semillas, no pueden usarse como alimento para animales no rumiantes a pesar de su alto contenido de proteínas y aceite. Rathore dijo que esto es especialmente importante porque muchos países productores de algodón, particularmente en Asia y África, sufren hambre y desnutrición.
Pero, en 2019, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. dio luz verde para que la semilla de algodón con un contenido ultrabajo de gosipol se utilizara como alimento humano y animal basándose en el trabajo de Rathore para eliminar la toxicidad de la semilla, algo en lo que había estado trabajando durante casi 25 años.
«El ARNi nos permite silenciar el gen del gosipol en la semilla, pero cuando la semilla se convierte en una planta, todo vuelve a la normalidad en la planta, excepto la siguiente generación de semillas», dijo. «Con CRISPR, no se puede lograr especificidad de tejido como se puede lograr con ARNi. El silenciamiento de genes específicos de tejido nos permitió crear esta semilla de algodón con un contenido ultra bajo de gosipol. Si la elimináramos por completo, los insectos atacarían mucho más esa planta».
El objetivo de otro gen específico de tejido utilizando el ARNi también ha permitido a los científicos australianos aumentar el nivel de oleico en el aceite de semilla de algodón, haciéndolo casi tan bueno como el aceite de oliva, dijo Rathore.
Aceptación de ARNi en todo el mundo
Los autores del artículo, respaldado por el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. UU., el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal y el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura, creen que puede servir como un recurso vital para las agencias reguladoras, los formuladores de políticas y el público. .
Rathore dijo que el interés sigue creciendo en la tecnología de ARNi para controlar plagas y enfermedades. El artículo describe las aplicaciones actuales de RNAi en agricultura, proporciona perspectivas regulatorias sobre pesticidas basados en RNAi y analiza los desafíos y perspectivas de la tecnología en la agricultura comercial.
«A medida que la gente se familiarice más con la tecnología, soy optimista en cuanto a que será más aceptada», afirmó. «Ya hay más productos en camino. El silenciamiento de ARNi se ha utilizado para reducir el nivel de cafeína en la planta del café, donde ahora es posible tomar café con un nivel bajo de cafeína sin necesidad de extracción química. Queremos educar gente sobre esta tecnología y los beneficios que puede ofrecer».
Otra área donde la tecnología RNAi está despegando y ha llegado a los mercados es el control de los gusanos de la raíz del maíz. En lugar de crear el rasgo dentro de la planta, los investigadores están probando un aerosol para controlar plagas de insectos específicas inhibiendo su crecimiento y desarrollo.
«Esta tecnología es una herramienta que puede ayudarnos a mantener nuestra productividad al reducir el costo de cultivar un cultivo y brindar seguridad para los humanos y el medio ambiente al reducir la necesidad de productos químicos tóxicos», dijo Rathore.
Más información: Ana María Vélez Arango et al, Interferencia del ARN en la agricultura: métodos, aplicaciones y gobernanza (2024). DOI: 10.62300/IRNE9191
