Un nuevo estudio encuentra que las semillas latentes pueden retardar la propagación y complicar las estrategias de impulso genético basadas en plantas.
Los impulsores genéticos, un enfoque de ingeniería genética diseñado para difundir rápidamente rasgos específicos en una población, se han presentado como una herramienta potencial para el control de malezas. Pero la mayor parte del trabajo hasta la fecha se ha centrado en insectos, especialmente mosquitos, y no se ha aplicado ningún impulso genético en el mundo real.
Un comunicado de prensa reciente de la Universidad de Cornell describe cómo analizamos más de cerca lo que sucede cuando ese concepto se traslada a las plantas. Su conclusión es sencilla y disruptiva. Los bancos de semillas, reservorios de semillas latentes que permanecen en el suelo durante años o incluso décadas, podrían cambiar fundamentalmente el comportamiento de los impulsores genéticos.
Una variable oculta bajo tierra
En lo que los investigadores describen como el primer estudio de modelado de este tipo, el equipo simuló cómo los impulsores genéticos se propagarían a través de las poblaciones de plantas con el tiempo. Los resultados apuntan a un factor que es bien conocido por los científicos de plantas, pero que en gran medida ha sido pasado por alto en las discusiones sobre el impulso genético.
Los bancos de semillas no se quedan quietos. Reintroducen constantemente plantas no modificadas en el sistema. Este reingreso constante frena la propagación de rasgos modificados y, en algunos casos, puede impedir que el impulso genético se arraigue por completo.
Un trabajo de modelado como este brinda a los investigadores una forma de probar esas dinámicas antes de que algo toque el suelo. También impone una visión más realista de cómo se comportan los sistemas vegetales en comparación con los sistemas animales.
Dos sistemas, misma limitación
El estudio evaluó dos nuevos sistemas de impulso genético en plantas, conocidos como CAIN y ClvR. Ambos están diseñados para transmitir de manera confiable rasgos diseñados a la próxima generación al alterar las vías reproductivas.
«Los impulsores genéticos se han propuesto como una medida alternativa de control de malezas, pero su viabilidad en especies de plantas nunca se había demostrado experimentalmente antes de CAIN y ClvR», dijo en el comunicado Jaehee Kim, profesor asociado de biología computacional de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Cornell (CALS).
Las simulaciones han demostrado que ambos sistemas pueden propagarse entre la población. Pero la línea de tiempo cambia dependiendo de cuánto tiempo sobreviva la semilla bajo tierra. Cuanto más tiempo permanezca viable la semilla, más lento se moverá el rasgo diseñado. En términos prácticos, esto significa que es posible que se necesite más material de partida, más plantas o semillas modificadas para superar lo que ya está en el suelo.
Riesgo y contención en un mismo sistema
El mismo factor que complica los impulsores genéticos también puede hacerlos más seguros.
Los bancos de semillas pueden actuar como lo que los investigadores describen como un amortiguador evolutivo. Al reintroducir plantas no modificadas genéticamente, pueden debilitar o incluso colapsar el impulso genético si llega a una población no deseada.
«Incluso si se libera accidentalmente o se propaga a una población no deseada, el banco de semillas puede hacer que se extinga de forma natural», dice Kim. «Actúa como una medida de bioseguridad natural».
Ese doble papel, tanto de barrera como de protección, añade una capa de complejidad a la forma en que se evaluará la tecnología en el futuro.
De la teoría a la realidad sobre el terreno
El trabajo se basa en los avances posibles gracias a la edición de genes basada en CRISPR, que ha llevado los impulsores genéticos de la teoría a la aplicación práctica. Sin embargo, los investigadores enfatizan que aún quedan preguntas importantes con respecto al impacto ambiental y la aplicación en el mundo real.
«La gente lleva décadas pensando en los impulsores genéticos, pero siempre ha sido una especie de tecnología de ciencia ficción», afirma Philipp Messer, profesor de biología computacional de CALS. «Con la llegada de la tecnología CRISPR, todo eso ha cambiado y la ingeniería de impulso genético finalmente está a nuestro alcance».
Por ahora, el estudio ofrece una línea de base, no una hoja de ruta. Esto les da a los científicos de plantas una imagen más clara de a qué se enfrentan y dónde se podrían ajustar las estrategias de diseño.
«La gente pensaba que los impulsores genéticos en las plantas realmente no funcionarían tan bien», dice Messer. «Pero después de este estudio de modelado, creo que las plantas podrían ser uno de los mejores sistemas para probar el impulso genético».
