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Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología?

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Academic year: 2020

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(1)UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS GRADO EN BIOTECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGÍA-BIOLOGÍA VEGETAL. Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología?. TRABAJO FIN DE GRADO Autora: Almudena Sanz Gutiérrez Tutor: Pablo Rodríguez Palenzuela Noviembre de 2019.

(2) UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA DE Y DE BIOSISTEMAS. GRADO DE BIOTECNOLOGÍA. CIENCIA Y COOPERACIÓN AL DESARROLLO. ¿CUÁL ES EL PAPEL DE LA BIOTECNOLOGÍA?. TRABAJO DE FIN DE GRADO. Almudena Sanz Gutiérrez MADRID, 2019. Director: Pablo Rodríguez Palenzuela Catedrático de Universidad Dpto de Biotecnología-Biología Vegetal. ii.

(3) TÍTULO DEL TFG- CIENCIA Y COOPERACIÓN AL DESARROLLO. ¿CUÁL ES EL PAPEL DE LA BIOTECNOLOGÍA?. Memoria presentada por Almudena Sanz Gutiérrez para la obtención del título de Graduado en Biotecnología por la Universidad Politécnica de Madrid. Fdo: Almudena Sanz Gutiérrez. VªBª Tutor y Director del TFG. D. Pablo Rodríguez Palenzuela Catedrático de Universidad Dpto de Biotecnología-Biología Vegetal ETSIAAB – Universidad Politécnica de Madrid. Madrid, 20, Noviembre, 2019 iii.

(4) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. AGRADECIMIENTOS En la portada de este trabajo se puede leer “Autora: Almudena Sanz Gutiérrez”, y es cierto porque estas páginas con las que aspiro a convertirme en graduada en biotecnología es fruto de un trabajo de reflexión, investigación y redacción hecho por mí misma. Pero no sería justo pretender llevarme todo el mérito. Para empezar, es poco probable que yo hubiera podido estudiar una carrera de no ser por el sistema público español y todos los ciudadanos que contribuyen a su funcionamiento pagando los impuestos que les corresponden. Por lo tanto, no puedo menos que agradecer haber nacido en una sociedad en la que me ha sido posible desarrollar mis inquietudes y en la que se ponen herramientas a mi disposición para seguir haciéndolo. Dentro de este “sistema público” agradezco su labor a la Universidad Politécnica de Madrid, y en concreto a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas, por haber construido el marco académico en el que tanto he crecido. Gracias a todas las personas que formáis parte de ello, y especialmente a las que conformáis el grado de biotecnología, he adquirido conocimientos importantes, pero también una serie de herramientas no puramente académicas que me están ayudando a convertirme en la persona que quiero ser. Esa persona que lucho por llegar a ser viene definida por muchos factores, dentro de los cuales los más importantes son las personas. Las que me quieren, por supuesto, pero también todas aquellas que han pasado en algún momento para enseñarme algo, a pesar de no haberse quedado. A las del primer grupo he de agradecer el decidir quedarse y aguantarme a pesar de todo. Gracias a mis amigos, los de siempre y los más recientes, por soportarme y por enseñarme qué es la amistad: gracias a las fantashians por arreglar cualquier semana con unos vinos, gracias a Laura y Martus porque me enseñáis que es posible seguir siendo un equipo siempre que se quiera y por querer serlo conmigo, gracias a los rajados por hacer tan amenos los madrugones, las horas en el laboratorio o en la biblioteca y las épocas de exámenes, gracias a Albert por ser mi familia durante 10 meses y por seguir siéndolo en medio de la terrible incertidumbre, y gracias a Sama, Juancar, Lilian, Sabri, Emre, Côme, Thea, María… porque entre todos me hacéis aprender siempre más. Gracias, Nacho, por ser el líder de este grupo de personas por las que quiero ser mejor y, de entre ellas, la que más me enseña. Nach, gracias por mantener el listón cada vez más alto. Por último, y por eso más importante, doy las gracias a mi familia. Vosotros no me habéis elegido, pero aun así os quedáis conmigo y sois mi centro. Mamá, Papá, María, Leti, Cova, Moncho, Key, Bea, no voy a decir que os quiero porque prefiero demostrároslo, pero sí os diré GRACIAS por ser la principal fuerza de avance y de mejora en mi vida. Muchas gracias.. iv.

(5) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 CAPÍTULO 2: COMBATIENDO EL HAMBRE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 2.1: Control de plagas, enfermedades y maleza - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 2.1.1: Cultivos resistentes a insectos: tecnología Bt - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 2.1.2: Cultivos resistentes a herbicidas - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2.2: Mejorar el rendimiento - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.2.1: Cultivos resistentes a sequía - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2.2.2: Cultivos de alta eficiencia de uso del nitrógeno - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.3: Biofortificación - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 2.3.1: Arroz dorado - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 CAPÍTULO 3: MEJORANDO LA SALUD - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 3.1: Enfermedades diarreicas - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 3.2: VIH/SIDA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 3.3: Tuberculosis - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 3.4: Paludismo o malaria - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 CAPÍTULO 4: BUSCANDO LA SOSTENIBILIDAD - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23 4.1: Cambio climático. Sequía, temperaturas extremas, salinidad - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24 4.2: Sostenibilidad: biorremediación y biocombustibles - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28 REFERENCIAS BILIOGRÁFICAS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29. v.

(6) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Porcentaje del PIB invertido en I+D por grupos de países según ingresos - - - - - - - - - - - - - - - - 3 Tabla 2: Cultivos modificados genéticamente producidos en países de la lista PBIDA de la ONUAA - - - - 6 Tabla 3: Top 20 países con deficiencia de vitamina A - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 Tabla 4: Evolución de la esperanza de vida global y en cada grupo de países según ingresos - - - - - - - - 13. vi.

(7) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Evolución del porcentaje de la población viviendo en extrema pobreza - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 Figura 2: Porcentaje que supone el sector agrario en el PIB y los empleos, por grupos de países según ingresos - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 Figura 3: Principales causas de muerte a nivel global y en los grupos de países de ingreso alto y bajo - - 14 Figura 4: Personas viviendo con VIH, por región - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 Figura 5: Población rural y recursos naturales como porcentaje del PIB, por grupos de países según ingresos - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24. vii.

(8) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. LISTA DE ABREVIATURAS A4NH: Programa de Investigación en Agricultura para la Nutrición y la Salud AAP1: permeasa de aminoácidos 1 AATF: African Agricultural Technology Foundation ACOMET: Asociación de Comunicadores de Meteorología ACV: Análisis de Ciclo de Vida AEC: Asociación Española de Climatología AEFA: Asociación Española de Fabricantes de Agronutrientes AMPA: ácido aminometilfosfórico BPI: Índice de Prioridad de Biofortificación CRTI: fitoeno-desaturasa ONU: Organización de las Naciones Unidas EPSPS: enzima 5-enolpiruvilshikimato-3- fosfato sintasa GS: Glutamina Sintetasa GWP: Global Warming Potential I+D: Investigación y Desarrollo IDH: Índice de Desarrollo Humano IFPRI: Instituto Internacional de Investigación sobre Políticas Alimentarias ISAAA: Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agrícolas Biotecnológicas MTI: Mosquiteros Rociados con Insecticidas MTLD: Mosquiteros Rociados con Insecticidas de Larga Duración NUpE: Nitrogen Uptake Efficiency NUtE: Nitrogen Utilization Efficiency ODS: Objetivo(s) de Desarrollo Sostenible OMS: Organización Mundial de la Salud ONUAA: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. viii.

(9) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez PBIDA: Países de Bajos Ingresos y con Déficit de Alimentos PDR: Prueba(s) de Diagnóstico Rápido PIB: Producto Interior Bruto PNUD: Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo PSY: fitoeno-sintasa RI: Resistencia/Resistente a Insectos RRI: Rociamiento Residual Intradomiciliar RTS,S: vacuna RTS,S/AS01 SIDA: Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida TAR: Terapia Antrirretrovírica TB: tuberculosis TB-MDR: tuberculosis Multirresistente TB-RR: Tuberculosis Resistente a Rifampicina TB-XDR: Tuberculosis Ultrarresistente TCA: Tratamiento Combinado con Artemisina TH: Tolerancia/Tolerante a Herbicidas UIS: Instituto de Estadística de la UNESCO VIH: Virus de Inmunodeficiencia Humana WEMA: Water Efficient Maize for Africa. ix.

(10) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. ABSTRACT We live in a world where we can communicate instantly with people living millions of kilometers away and have tools to edit genetic material, but still we have not ended the terrible disgrace that is poverty. Although the percentage of people living in conditions of extreme poverty is diminishing since more than 40 years and global inequality is starting to decrease too, tools to fight against poverty and inequality and their main consequences are urgently required, being science one of the many elements that contribute to development. There is a correlation between the level of development of a country and its scientific and technical capacities, because economy not only grows due to capital accumulation, but also because of the ability of a country to create and use knowledge. In fact, more developed countries invest a higher percentage of their gross domestic product (GDP) in research and development. Biotechnology in particular, as a technical science that looks for and develop useful and practical applications based on biological processes, gains a huge importance that is shown among the chapters of this work, which talk about ending hunger, improving health and being environmentally friendly. Biotechnology applications for agriculture are relevant in development because of two reasons: the world’s population has more than doubled its numbers since the 1960s and is predicted to grow much more in the next years, and agriculture is an important economical factor in poor countries, accounting for half the employment and around 25% of the GDP. That is why they are being used to solve problems such as pests, weeds and disease control, crop yield improvement and malnutrition. Bt technology, which helps with pest control by making plants able to produce a toxin that kills harmful insects, and herbicide tolerant crops are useful techniques already being used in many Low-Income Food-Deficit Countries, as well as droughtresistant crops. This kind of biotechnological applications have increased yield because they fight against yield-reducing elements, but the new trend is to develop crops that yield more due to their own traits, such as Nitrogen Use Efficient crops, which are still under development. Biofortification is the development of crops with higher nutritional value in order to fight malnutrition, specially in low-income countries, and many biofortificated crops are already being produced in many countries around the world, though they must overcome high social and legal barriers. These barriers have made some of them unable to fulfill their purpose, being the main example the golden rice. Global life expectancy has been increasing for the last 25 years as well as the inequality of it among countries decreasing, but the difference between the high-income and low-income countries is still more than 17 years. When comparing the main death causes globally and in the high-income and low-income countries, it is seen that communicable, maternal perinatal and nutritional conditions account for half the deaths in low-income countries and less than 7% of the deaths in high-income countries. In this work a review of how biotechnology applications have already and can potentially help to overcome this inequality is made by talking about prevention, diagnosis and treatment methods in some specially relevant diseases. These diseases are diarrhoeal diseases, second death cause in low-income countries and almost inexistent. x.

(11) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cuál es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez in high-income countries; tuberculosis, which is the 10th global death cause but only relevant in low-income countries; and HIV/AIDS and malaria, which are important death causes in low-income countries while being globally irrelevant. In terms of environment, 2017 was one of the three warmest years ever registered and the 2013-2017 period has registered the warmest average temperature ever. Climate change, mainly caused by developed countries, is causing a dramatic environment degradation that will affect more the undeveloped countries. That is why this work reviews how biotechnology applications can help fighting against the main consequences of climate change and building a more environmentally friendly and sustainable world. Finally, the main conclusions are that biotechnologies present many advantages compared to conventional technologies but in many cases have not been brought to the areas where they would be more useful due to their high costs or social discouragement, being important to make biotechnology understandable for everybody in order for it to play its role in development. The biotechnological products that are already a reality have brought many economical as well as social benefits, being the problem that these benefits have mainly affected the already developed richer countries. That is why the fight for scientific empowerment in less-developed countries should be carried out for them to be able to participate in the global knowledge transference more evenly and develop new and more locally appropriate technologies. While biotechnology is not the solution for poverty and inequality and it still has some crucial disadvantages, it gives many useful tools that have already given a lot of benefits and should, therefore, continue to be developed.. xi.

(12) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN En un mundo en el que un sólo un hombre acumula 131 billones de dólares(1), en el que es posible comunicarse instantáneamente de una punta a otra del planeta y se dispone técnicas para editar el material genético al gusto, es imposible no hacerse una pregunta: ¿cómo es posible que más de 700 mil personas vivan con menos de 1.90$ al día?(2) La pobreza no es un problema científico, sino más bien social, pero la ciencia, y, en concreto, la biotecnología, puede aportar herramientas útiles en la lucha por su erradicación. Por eso, en este trabajo se hace una revisión del papel que ha tenido, tiene y puede seguir teniendo la biotecnología en la lucha contra la pobreza y algunas de sus consecuencias: el hambre y la enfermedad, principalmente. Para comenzar, en la introducción se proporciona una instantánea de la situación mundial actual, a grandes pinceladas, en términos de pobreza y desigualdad, para poder entender a continuación la relevancia de la ciencia antes de revisar los avances biotecnológicos y su impacto. Según la Real Academia de la lengua Española(3), pobreza es “la cualidad del necesitado que no tiene lo necesario para vivir”, mientras que riqueza se define como “la abundancia de bienes y cosas preciosas”. En términos puramente económicos, la pobreza se da cuando los ingresos de una familia no alcanzan un umbral definido localmente, aunque el Banco Mundial ha definido unos umbrales mundiales por los que clasifica a los países en países de ingreso alto, medio-alto, medio, medio-bajo y bajo, siendo el umbral de extrema pobreza de 1.90$ al día(4). Por su parte, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) asume que la pobreza es mucho más que la falta de ingresos y de recursos para asegurar una forma de vida estable sin hambre, malnutrición ni acceso limitado a la educación y otros servicios básicos, sino que sus manifestaciones también incluyen exclusión social, discriminación y falta de participación en la toma de decisiones(5). De hecho, el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) ha creado, y publica periódicamente en el reporte de índices e indicadores del desarrollo humano, el Índice de Desarrollo Humano (IDH), que no sólo valora el crecimiento económico, sino que tiene en cuenta los logros alcanzados con respecto a tres dimensiones clave del desarrollo humano: vivir una vida larga y sana, tener conocimientos y gozar de una calidad de vida decente(6). El IDH lleva aumentando desde hace décadas(6), así como disminuyendo la extrema pobreza (figura 1). Por su parte, la desigualdad, que fue en aumento hasta finales del s. XX, lleva disminuyendo desde los años 80, con valores del índice de Gini de 72.2, 70.5 y 67 en los años 1988, 2008 y 2011, respectivamente(7), periodo durante el cual hubo un aumento global de Producto Interior Bruto (PIB) y del porcentaje de este PIB mundial que suponen la minoría de personas billonarias registradas en la lista Forbes(8). Además, hay regiones como Europa y Asia occidental y central en las que el ratio de extrema pobreza está por debajo del 3% mientras que más de la mitad de las personas del mundo que viven con menos de 1.90$ al día lo hacen en África subsaharian, y la mayoría de los pobres del mundo cumplen una o varias de las siguientes características: viven en el área rural, no han tenido acceso a estudios, son menores de 18 años o trabajan en el sector agrícola(9). De hecho, los 5 países menos desarrollados del mundo están en África(6). Debido a. 1.

(13) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez esta desigualdad, ponerle fin a la pobreza requiere sistemas universales dirigidos a proteger y empoderar a todas las personas en todas las etapas de la vida, así como medidas para reducir la vulnerabilidad de las regiones geográficas subatendidas hasta ahora. La cuestión principal es si el proceso de desarrollo puede acelerarse con una combinación de cooperación extranjera y la distribución universal de la tecnología moderna. En todo caso, la ciencia tiene un papel que cumplir y que debe ser asumido por la comunidad científica y entendido por el resto de la sociedad.. Población viviendo por debajo de 1.90$/día 50. porcentaje. 40 30 20 10 0 1980. 1985. 1990. 1995. 2000. 2005. 2010. 2015. 2020. AÑO. Figura 1: Evolución del porcentaje de la población viviendo en extrema pobreza. La gráfica muestra la evolución en los últimos 35 años del porcentaje de la población mundial viviendo en situación de extrema pobreza. Los datos para realizar la gráfica han sido obtenidos del Banco de Datos del Banco Mundial (2).. La ciencia ya no funciona sólo a nivel nacional, si no que los avances se transmiten constantemente y los científicos de todo el mundo colaboran dando lugar a equipos más completos. Esto, en teoría, debería facilitar y agilizar el acceso de los países más pobres a tecnología, avances, financiación y recursos, pero, en la práctica, es un reto para ellos porque, si quieren acceder a los resultados de este sistema global de innovación, deben desarrollar primero sus propias capacidades y sistemas de innovación locales (10). El aumento de la desigualdad que se hace patente en la figura 1 es, en mayor o menor medida, un reflejo de las desigualdades en la adaptación a los nuevos procesos de difusión de tecnologías, de manera que equilibrar la difusión de los avances tecnológicos entre los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo podría ayudar a disminuir las desigualdades económicas entre ellos(11). A estas desigualdades internacionales hay que sumar las intranacionales, como, por ejemplo, la de India, donde, mientras en algunas regiones se compite por el liderazgo mundial en áreas como ingeniería de software o investigación biomédica, otras regiones cumplen récords mundiales de tasas de pobreza y malnutrición infantil(12). Estas desigualdades intranacionales añaden a la desigualdad en el acceso a la tecnología el hecho de que las tecnologías convencionales han contribuido al desarrollo de economías emergentes, pero no han llegado a beneficiar a las comunidades más pobres. Al final, sea cual sea el origen o la aplicación, lo más importante a la hora de desarrollar e implantar una nueva tecnología es que sea localmente apropiada, lo cual significa. 2.

(14) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez ser: efectiva, fácilmente accesible, asequible, fácil de usar, ecológica y dirigida a responder a una necesidad real(13). Todo esto hace patente la idea de que el desarrollo de las capacidades científicas de un país es algo necesario para que ese país se beneficie de una forma directa y eficaz de los avances tecnológicos. De hecho, hay una correlación entre las capacidades científicas y tecnológicas de un país y su crecimiento económico, ya que las economías no se transforman simplemente por la acumulación de capital y recursos, sino que el desarrollo depende mucho de la inversión que se realiza en ciencia, tecnología e innovación porque esto es un reflejo de la capacidad de un país para producir y utilizar el conocimiento(14, 15). Estudios del Instituto de Estadísticas de la UNESCO (UIS) afirman que cada dólar invertido en Investigación y Desarrollo (I+D) genera aproximadamente 2 dólares de vuelta(16) y en la tabla 1 se puede observar que los países más ricos invierten más en I+D, habiendo una brecha muy significativa entre ellos y los países de ingreso bajo, y que los países de ingreso medio y medio-alto (los que, según Branko Milanovic, se han visto más beneficiados del aumento del PIB global(17)) están viviendo un aumento mucho mayor estos últimos años en comparación con los países pobres, los de ingreso medio-bajo e incluso con los de ingreso alto. Habiendo visto pruebas de esa correlación entre crecimiento económico y capacidades científicas, el siguiente paso a dar es discutir los efectos reales y potenciales de la ciencia, y, en concreto, de la biotecnología, en los países en desarrollo. La biotecnología, como ciencia técnica, se caracteriza por dar aplicaciones útiles y prácticas a los procesos biológicos, de ahí su relevancia a la hora de buscar y desarrollar nuevas herramientas de lucha contra la desigualdad, la pobreza, y sus principales consecuencias. En este trabajo se revisa el papel de la biotecnología en el desarrollo a través de ejemplos y alrededor de tres puntos fundamentales: combatir el hambre, mejorar la salud de las personas y procurar que el desarrollo sea sostenible. Tabla 1: Porcentaje del PIB invertido en I+D por grupos de países según ingresos. año países Ingreso bajo Ingreso medio-bajo Ingreso medio Ingreso medio-alto Ingreso alto. 2008. 2009. 2010. Gasto en I+D como porcentaje del PIB 2011 2012 2013 2014. 2015. 2016. 0,244. 0,260. 0,280. 0,293. 0,308. 0,326. 0,325. 0,327. 0,328. 0,490. 0,493. 0,487. 0,492. 0,470. 0,458. 0,434. 0,417. 0,416. 0,828. 0,925. 0,941. 0,967. 1,014. 1,050. 1,074. 1,097. 1,119. 0,982. 1,126. 1,152. 1,187. 1,265. 1,324. 1,373. 1,421. 1,459. 2,264. 2,310. 2,274. 2,310. 2,304. 2,332. 2,359. 2,351. 2,333. aumento 0,084 -0,074 0,291 0,477 0,069. La tabla muestra los datos correspondientes al porcentaje de PIB invertido en I+D en los distintos grupos de países definidos por el Banco Mundial(4). Estadísticas de: UNESCO Institute of statistics (UIS) R&D database(15).. 3.

(15) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. CAPÚTILO 2: COMBATIENDO EL HAMBRE ”La seguridad alimentaria existe cuando todas las personas tienen acceso en todo momento (físico, social y económico) a alimentos suficientes, seguros y nutritivos para cubrir sus necesidades nutricionales y las preferencias culturales para una vida sana y activa.” – Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (ONUAA). Cumbre mundial sobre la alimentación, 1996(1). La población mundial se ha más que duplicado desde los años 60 llegando a los 7,7 billones de personas estimadas en 2019, y todavía se espera que haya un crecimiento hasta llegar a 8,5 billones en 2030, 9,7 billones en 2050 y 10,9 billones en 2100(2, 3). Esto es el resultado del rápido aumento combinado de la esperanza de vida y la fertilidad en las generaciones jóvenes y, aunque, en muchos países y a nivel de media mundial, el hambre y la desnutrición han disminuido desde el año 2000, hoy en día aproximadamente 124 millones de personas sufren hambre aguda y casi el 10% de la población mundial está expuesta a inseguridad alimentaria severa(3, 4). Además, después de un descenso sostenido del nivel de hambre en el mundo, éste parece estar subiendo nuevamente: la proporción de personas con nutrición insuficiente en el mundo aumentó de 10,6% en 2015 a 11% en 2016, lo que representa un aumento de 38 millones de personas(5). Pero el problema no es sólo de hambre por falta de acceso a alimentos, sino también de nutrición: actualmente, de los niños menores de 5 años, más de 50 millones están afectados por emaciación y 151 millones padecen retraso de crecimiento, y 1 de cada 3 mujeres en edad reproductiva es anémica(5,6). En la lucha contra el hambre y la malnutrición, se ha de tener en cuenta la desigualdad: de los niños menores de 5 años que sufren emaciación, la mitad viven en el sudeste de África y un cuarto de ellos en el África subsahariana(6). Como se puede apreciar al observar la figura 2, la agricultura tiene una gran relevancia en los países menos desarrollados, representando más de la mitad de los empleos y un cuarto del PIB. Esto, que se asume como un signo de retraso, podría ser una ventaja porque cualquier mejora agrícola debería suponer un gran impulso para toda la economía nacional. Si las hubiera. La ayuda a la agricultura en los países en desarrollo en 2016 fue sólo el 6% de toda la ayuda asignable por sector, especialmente baja si se compara con el 20% que fue en la década de los 1980(5). Cómo gestionar esta serie de situaciones es una cuestión muy compleja y la distribución y la calidad de los alimentos depende de muchos factores, entre los que se encuentran la agricultura, la gestión política y la economía. Si se quiere mantener el nivel de producción necesario para alimentar a toda la población, teniendo en cuenta el aumento de ésta y la disminución de trabajadores dedicados a agricultura, habría que aumentar la productividad de cada trabajador y esto se puede conseguir con el uso de nuevas tecnologías. En este capítulo, tras repasar los aspectos más relevantes de las biotecnologías, se hará una revisión de algunos ejemplos en los que han sido o están siendo aplicadas para resolver problemas concretos en el ámbito de la agricultura y la alimentación: el control de plagas, enfermedades y maleza, la mejora del rendimiento de los cultivos y la desnutrición.. 4.

(16) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. Relevancia de la agricultura. 70 60. %PIB %empleos. porcentaje. 50 40 30 20 10 0 ingreso alto ingreso medio-alto ingreso medio ingreso medio-bajo ingreso bajo. Figura 2: Porcentaje que supone el sector agrario en el Producto Interior Bruto y los empleos, por grupos de países según ingresos(7). Los datos para construir la gráfica se han obtenido de la Base de Datos del Banco Mundial(8). Datos de 2017.. Desde que existe la agricultura, los agricultores han mejorado sus cultivos, al principio seleccionando semillas y después alterando la composición genética de sus cultivos mediante el fitomejoramiento convencional, que ha tenido un gran impacto en la productividad agrícola en las últimas décadas. Sin embargo, sus limitaciones son muchas: primero, sólo es posible entre plantas que pueden reproducirse sexualmente entre sí, lo cual limita las características transmisibles a un cultivo; segundo, no sólo los rasgos deseados son transmitidos, sino que otros, incluidos los no deseados, también se transfieren junto con los rasgos de interés y pueden afectar el potencial de rendimiento; y, tercero, el desarrollo de nuevas variedades de cultivo tarda alrededor de 25 años(9). Por estos motivos, gracias a los avances en los campos de la biología molecular y la genética, se han desarrollado biotecnologías como la ingeniería genética(10), la selección asistida por marcador(11), la tecnología de cultivo de tejidos y la nanotecnología(12, 13), que optimizan el proceso y han conseguido que ahora las nuevas variedades se desarrollen en 7 o 10 años(9). 2.1 Control de plagas, enfermedades y maleza. Las plagas, las enfermedades y la maleza se infiltran en los cultivos, los sofocan y toman sus nutrientes. Si los agricultores dejaran a la naturaleza seguir su curso, no serían capaces de producir alimentos suficientes para la población y por eso utilizan plaguicidas, aunque puedan resultar costosos tanto para ellos como para el resto de la sociedad por sus efectos medioambientales y de salud pública(14). Un plaguicida, según la ONUAAA, es “cualquier sustancia destinada a prevenir, destruir, atraer, repeler o combatir cualquier plaga, incluidas las especies indeseadas de plantas o animales, durante la producción, almacenamiento, transporte, distribución y elaboración de alimentos, productos agrícolas o alimentos para animales”(15). Gracias a los avances en biología celular y molecular, la identificación de pesticidas perjudiciales es cada vez más sencilla y rápida, pero, aun así, se siguen utilizando plaguicidas perjudiciales tanto para el medio. 5.

(17) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez ambiente como para la salud pública, lo que hace importante la implantación de métodos alternativos más seguros para el control de plagas y maleza. Uno de estos métodos es la producción de cultivos modificados genéticamente con características de resistencia a insectos (RI) y/o tolerancia a herbicidas (TH), que, como se puede comprobar en la tabla 2, ya es una realidad en algunos países de la lista de Países de Bajos Ingresos y con Déficit de Alimentos (PBIDA) de la ONUAA(16). Si bien sólo 6 de los 51 países que conforman esta lista producen cultivos modificados genéticamente, casi el 95% de ellos tienen capacidades de RI, TH o una combinación de ambas. Tabla 2: Cultivos modificados genéticamente producidos en países de la lista PBIDA de la ONUAA. país Burkina Faso. Etiopía. Sudán. Bangladesh. India. Vietnam. nº cultivos modificados genéticamente. 1. 1. 1. 1. 11. 22. nº RI o TH. 1. 1. 1. 1. 11. 20. Datos obtenidos de la base de datos del Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agrícolas Biotecnológicas (ISAAA, por sus siglas en inglés)(17).. 2.1.1 Cultivos resistentes a insectos: tecnología Bt. Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria común en los suelos que produce una proteína tóxica para las larvas de varios insectos dañinos para las plantas. Cuando una larva ingiere la bacteria, la proteína Bt se activa gracias al pH alcalino del intestino y lo perfora, inhabilitando la alimentación del insecto, que muere en pocos días9. Desde su primer uso en Francia en 1938, se han descubierto más de 200 tipos de proteínas Bt con distintos niveles de toxicidad y especificidad, y el uso de esta tecnología se ha expandido gracias a la facilidad de cultivo de la bacteria en fermentadores(9). Durante muchos años, las técnicas de uso han sido el espray o la aplicación directa de la bacteria o la toxina en el suelo(18), técnicas que han demostrado una eficiencia limitada porque la toxina Bt se degrada por la luz del sol, por suelos acídicos, y por la acción de otras bacterias del suelo(9). Desde mediados de los años 80, gracias a la biotecnología, se puede incorporar en el genoma de las plantas el gen responsable de producir la proteína Bt, de manera que la misma tecnología de protección es ahora una característica intrínseca de estos cultivos modificados genéticamente(18). Entre 1993 y 2008, 15 primeros años desde su aparición, la tierra de cultivo y los países productores de cultivos Bt aumentaron (18) y esto ha acarreado inmensos beneficios medioambientales en cuanto a reducción del uso de pesticidas y de combustibles fósiles, la reducción en las emisiones de CO2 relacionadas con el arado, y a conservación de la calidad de los suelos(19). La agricultura Bt se está expandiendo en todo el mundo a excepción de Europa(18); de hecho, Burkina Faso cultiva más plantas Bt que todos los países europeos juntos, y en la India todo esto, junto a un aumento de rendimiento de hasta un 10%, ha aumentado los ingresos netos en un 40%(19). La tecnología Bt ha sido criticada por supuestos efectos negativos sobre los seres humanos, el medio ambiente o ciertas especies de insectos beneficiosas para la agricultura. Si bien ha habido estudios que 6.

(18) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez han mostrado consecuencias adversas en salud humana tras exposición aérea a pesticida de espray de Bt(20), la especificidad de esta tecnología está basada en unión a receptor y la ingesta de B. thuringiensis en humanos supone la degradación de todo rastro de la toxina en un máximo de 3 días, mientras que, si se inhala, el sistema inmune acaba con ella en un día(9). En cuanto al impacto sobre otras poblaciones de insectos, en 1999 se publicó un estudio en el que se encontró que el desarrollo de larvas de mariposa monarca en ambientes con presencia de polen de maíz Bt se veía alterado en comparación con el de larvas en ambientes no transgénicos(21). Este estudio ha sido desacreditado por la comunidad científica y varios estudios han demostrado el que la probabilidad de que el maíz Bt afecte realmente a la población de mariposa monarca es muy baja(22, 23). El problema real de esta tecnología, y del uso de plaguicidas en general, es el desarrollo de resistencia en los insectos diana por la expresión continua de la toxina de B. thuringiensis en los cultivos. En 1985 se encontró el primer caso(24) y en 2005 un estudio fue capaz de producir especies resistentes a cultivos Bt que ni siquiera se había desarrollado todavía en la naturaleza, sugiriendo que el uso intensivo de esta tecnología probablemente resultaría en la evolución de líneas resistentes(25). Se han de tomar medidas para evitarlo, y la industria es consciente de esto. Por eso, la mayoría de los productores de semillas Bt exigen un acuerdo por el que el comprador se compromete a usar estrategias preventivas y tratan de desarrollar alternativas como el control de la expresión de los transgenes o la resistencia piramidal(26). A pesar de estas aproximaciones, no hay una solución definitiva a este problema que amenaza la sostenibilidad de esta tecnología. 2.1.2 Cultivos resistentes a herbicidas Las malas hierbas compiten con los cultivos por agua, nutrientes, luz solar y espacio, son un reservorio de insectos y enfermedades, obstruyen los sistemas de irrigación y drenaje, y pueden afectar a la calidad general del cultivo y reducir el rendimiento significativamente. Las técnicas tradicionales de lucha contra ellas son la escarda manual, labrar la tierra antes de cada cosecha y el uso de herbicidas. La labranza tiene consecuencias negativas para el suelo y el uso de herbicidas ha causado la contaminación de aguas subterráneas, además de haberse relacionado con varias enfermedades humanas y animales(9). Como respuesta a este problema se desarrollan cultivos modificados genéticamente con capacidad de sobrevivir a la exposición a herbicidas como herramienta que ofrece a los agricultores la flexibilidad de utilizar herbicidas sólo cuando sea necesario, controlando la cantidad total de herbicida que se utiliza, así como poder optar por herbicidas con mejores características medioambientales(9). El herbicida más utilizado en el mundo es el glifosato(27), que bloquea la enzima 5-enolpiruvilshikimato-3fosfato sintasa (EPSPS), relevante para la producción de aminoácidos aromáticos, vitaminas y muchos metabolitos secundarios, y que presenta varias ventajas con respecto a otros herbicidas comunes, entre ellas el hecho de que varias investigaciones han determinado que tanto el glifosato como su producto de degradación (el ácido aminometilfosfórico (AMPA)) tienen una toxicidad en humanos, tanto aguda como crónica, muy baja(27, 28, 29). Aun así, el alto nivel de fitotoxicidad del glifosato limitaba su uso hasta que la producción a partir de 1996 de cultivos resistentes a glifosato disparó su uso(29). El gran éxito de esta técnica 7.

(19) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez se discute en varias publicaciones que coinciden en que reduce los costes y da mejores resultados, además de ser más sostenible por favorecer la agricultura sin arado y la reducción del uso de combustibles fósiles y de herbicidas mucho más tóxicos(30, 31, 32). Pero también ha sido una técnica muy criticada con argumentos referentes a salud vegetal, nutrición mineral, rendimiento y toxicología; habiendo sido todos ellos rebatidos científicamente en distintos artículos(33, 34, 35). El caso más conocido es el “asunto Séralini”, provocado por un estudio publicado en 2012 por Gilles-Èric Séralini sobre el efecto de un maíz con tolerancia a glifosato en ratas que constataba que las ratas alimentadas con dicho maíz mostraban un gran deterioro en la salud en comparación con ratas cuyos alimentos no habían sido modificados genéticamente(36). Este estudio fue muy criticado y rebatido hasta el punto de que la propia revista se retractó de su publicación(37). Actualmente, el problema real que presenta esta tecnología, como ya se ha comentado en el apartado anterior, es la adaptación biológica de la maleza como respuesta a la presión de selección masiva que supone el uso constante y generalizado de herbicidas(38). La solución que proponen las compañías químicas es combinar el glifosato con otros productos, mientras que los productores de semillas sugieren combinar la resistencia a glifosato con otros rasgos determinados genéticamente(39); sin embargo, estas propuestas no llegarían a contrarrestar la capacidad de evolución de la maleza, y son soluciones temporales que no aseguran el futuro sostenible de esta tecnología. 2.2 Mejorar el rendimiento Durante sus primeros 20 años en el mercado desde 1996, momento en el que surgieron, hasta 2016, los cultivos biotecnológicos contribuyeron a la seguridad alimentaria con un beneficio económico de 186.1 billones de dólares, un 28% debido a la reducción de los costes de producción y un 72% debido al aumento de rendimiento(40). Actualmente, las biotecnologías aumentan el rendimiento por acabar con elementos que lo reducen, como plagas o maleza (véase apartado 2.1), pero el siguiente paso que deben dar es la producción de cultivos que rindan mejor por sus propias características. En este trabajo se revisan dos ejemplos: la resistencia a sequía, que pertenecería a ese primer grupo en el que se lucha contra elementos que reducen el rendimiento, y el uso eficiente del nitrógeno, que ya correspondería a la nueva etapa de producción de cultivos más eficientes por sí mismos. 2.2.1 Cultivos resistentes a sequía Factores ambientales adversos, de los que la escasez de agua es el más severo, suponen el 70% de la pérdida potencial de rendimiento en todo el mundo(41). Esto, junto al hecho de que el cambio global va a provocar que algunas regiones se vuelvan demasiado secas para los cultivos y se va a tener que satisfacer la demanda global de alimentos disponiendo de menos agua(42), hace que sea cada vez más importante mejorar la eficiencia de uso del agua en la agricultura, lo que requiere un cambio integral de la gestión de los recursos hídricos para asegurar su uso eficiente, equitativo y sostenible. En paralelo a la investigación para lograr este objetivo, hay un interés creciente en la producción de plantas más eficientes en el uso del agua, particularmente tolerantes a sequía, tanto mediante métodos de cultivo tradicionales como mediante 8.

(20) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez ingeniería genética, para lo que se está tratando de entender la complejidad de la respuesta al estrés, que desencadena una gran cantidad de respuestas fisiológicas y afecta a la actividad de una gran variedad de genes de adaptación y/o tolerancia a sequía(43, 44, 45). En este contexto, las tecnologías que están siendo usadas para el desarrollo de cultivos resistentes a sequía son los marcadores moleculares y la ingeniería genética(46). El uso de marcadores moleculares ha permitido la separación de rasgos cuantitativos en sus componentes genéticos individuales, mientras que la ingeniería genética y el desarrollo de transgénicos se está usando con genes regulatorios de las vías de transducción de señales y de expresión génica, y con genes estructurales de enzimas clave para la producción de osmolitos, proteínas redox y enzimas detoxificantes, principalmente. Gracias a estos esfuerzos se han producido ya cultivos transgénicos con diferentes genes de tolerancia a sequía en arroz, trigo, maíz, caña de azúcar, tabaco, cacahuete, tomate, patata y papaya(46). Una iniciativa relevante para este trabajo y de gran éxito es el proyecto Water Efficient Maize for Africa (WEMA)(47), de la fundación con base en Kenia African Agricultural Technology Foundation (AATF)(48), que trabaja para desarrollar y distribuir de manera efectiva híbridos de maíz con cualidades de tolerancia a estrés hídrico. África es un continente propenso a la sequía, lo que convierte la agricultura en algo cada vez más arriesgado, y el maíz es el cultivo más cultivado en este continente con más de 300 millones de personas dependiendo de él como principal fuente de alimento, además de uno de los más afectados por la sequía(48). Por eso, el producto desarrollado por WEMA, que se llama DroughtTEGO™ y comenzó a estar disponible en 2013 en Kenia, ha tenido una muy buena acogida con alrededor de 4000 toneladas de semillas vendidas a agricultores en menos de cinco años(47). 2.2.2 Cultivos de alta eficiencia de uso del nitrógeno El nitrógeno (N) es uno de los macronutrientes primarios importantes para el desarrollo vegetal y uno de los componentes básicos de la clorofila, esencial para la fotosíntesis. Se trata de un compuesto abundante en la atmósfera, pero no es útil para las plantas en esa forma porque sólo son capaces de asimilarlo en forma de nitrato presente en el suelo o en forma de amonio tras su fijación por parte de algunas bacterias, como las del género Rhizobium, con las que establecen una relación de simbiosis, siendo luego transportado a través de los tejidos, principalmente en forma de aminoácidos(49, 50). Las plantas que no se asocian con bacterias deben tomar el nitrógeno que necesitan directamente del suelo, pero el uso intensivo de los suelos los hace pobres en nitrato y por eso se utilizan fertilizantes de nitrógeno sintético para aumentar el rendimiento. Estos fertilizantes son responsables de una gran cantidad de impactos negativos sobre el medio ambiente, principalmente el aumento de emisión de gases de efecto invernadero, causado en parte por la producción de fertilizantes y en parte por pérdidas de nitrógeno en forma de NO2 relacionadas con su uso(49); pero también el aumento de N reactivo presente en el medio ambiente causado por el aumento global de su uso, que creció de 11.3 × 109 Kg/año en 1961 a 107.6 × 109 Kg /año en 2013 y se estima que crezca hasta llegar a 118.7 × 109 Kg en 2020(51).. 9.

(21) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez A pesar de este aumento en diez veces del uso de fertilizantes de N sintético, el aumento en rendimiento de los cultivos ha sido de menos del triple, lo que significa que la eficiencia de uso del nitrógeno ha decaído, probablemente porque casi todos los cultivos modernos crecen en ambientes no limitantes en minerales, evitándose la selección de genotipos productivos en condiciones limitantes de N(51). Por todo esto, aparte de favorecer la fertilidad de los suelos, sería útil producir plantas más efectivas a la hora de tomar y utilizar los nutrientes; es decir, aprovechar mejor el nitrógeno con cultivos de alta eficiencia de uso del nitrógeno con los que aumentar el rendimiento, permitir a los agricultores gastar menos en fertilizantes, pudiendo invertir sus recursos para aumentar sus cosechas de otra manera, y reducir el impacto medioambiental. El uso eficiente del N es un carácter muy complejo con una gran variedad genética y plasticidad fenotípica cuya susceptibilidad al ambiente varía a lo largo del desarrollo del organismo(52, 53). Los dos principales conceptos a tener en cuenta son el de Nitrogen uptake efficiency (NUpE), que es la cantidad de nitrógeno tomado por la planta en función del nitrógeno disponible en el suelo, y el de Nitrogen utilization efficiency (NUtE), que refleja el rendimiento de grano por unidad de nitrógeno adquirido(52). La importancia relativa de NUpE y NUtE varía, pero mejoras en la eficiencia de uso del nitrógeno implican mejoras en cada uno de ellos o en los dos, por lo que entender bien las interacciones entre toma de N y utilización de N es muy importante para la investigación enfocada al desarrollo de variedades de cultivo de uso eficiente del nitrógeno. Los principales estudios se basan en el estudio y la sobreexpresión de transportadores, que promete ser una estrategia eficaz como en el caso del desarrollo de plantas con sobreexpresión de la permeasa de aminoacidos 1 (AAP1)(54) pero también presenta algunos contratiempos como el hecho de que algunos transportadores no sólo median el proceso de transporte, sino que también son reguladores de la asimilación y metabolismo del nitrógeno, o de que una mayor asimilación de nitrógeno implica un retraso en la floración(55). En definitiva, para que esta estrategia tenga éxito y se puedan manipular los cultivos de manera precisa, es necesario una mayor compresión de los patrones de expresión y las funciones de cada transportador. Otros avances se deben a descubrimientos como marcadores moleculares para variabilidad de eficiencia de uso del nitrógeno(56), o el hecho de que la enzima glutamina sintetasa (GS) de maíz no solo juega un papel fundamental en la asimilación y reciclaje del nitrógeno, sino que también está ligada al rendimiento y el tamaño de grano en condiciones de nitrógeno alto y bajo(57). Un enfoque más complicado pero relevante para el futuro es el desarrollo de plantas capaces de fijar el nitrógeno mediante la expresión de una enzima nitrogenasa(58). Hasta la fecha, no se ha aprobado en ningún país del mundo la producción de cultivos biotecnológicos de uso eficiente del nitrógeno(17), pero ensayos de campo de están llevándose ya a acabo con cultivos de maíz, arroz, canola y remolacha(50). 2.3 Biofortificación El término malnutrición, según la OMS, se refiere a “las carencias, los excesos y los desequilibrios de la ingesta calórica y de nutrientes de una persona, abarcando la desnutrición, los desequilibrios de vitaminas o minerales, el sobrepeso, la obesidad, y las enfermedades no transmisibles relacionadas con la 10.

(22) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez alimentación”(59). Según los datos de 2018, 52 millones de niños menores de 5 años presentan emaciación, 17 millones emaciación grave y 155 millones sufren retraso del crecimiento, mientras que alrededor del 45% de las muertes de menores de 5 años tienen que ver con la desnutrición(5, 6, 59). La gran mayoría de estos casos se registran en los países de ingresos bajos y medios (59), donde las deficiencias nutricionales se intentan suplir con programas de suplementos alimentarios, los cuales no son lo suficientemente eficaces como para llegar bien a la población diana y luchan contra los síntomas en lugar de contra las causas. Como respuesta a este problema surge el concepto de biofortificación, definido por la Asociación Española de Fabricantes de Agronutrientes (AEFA) como “el proceso que incrementa la concentración de elementos esenciales biodisponibles en las porciones comestibles de las plantas de cultivo a través de la intervención agronómica” (60). Las principales ventajas de la biofortificación son que aprovecha el consumo diario de alimentos comunes, lo que hace que sea fácil llegar a poblaciones más pobres, y que las semillas biofortificadas están más protegidas frente a enfermedades, patógenos y estreses medioambientales, siendo más productivas(61). Este tipo de cultivos pueden desarrollarse mediante fitomejoramiento convencional, pero la ingeniería genética es una estrategia complementaria muy valiosa por su precisión y rapidez (61), aunque sus problemas de coste y cumplimiento normativo se acentúan en el caso de la biofortificación porque los márgenes de beneficio para desarrolladores tecnológicos privados son pequeños y la financiación pública muy escasa. A pesar de esto, los cultivos biofortificados ya son una realidad en muchos países gracias al trabajo llevado a cabo en proyectos como HarvestPlus(62), el cual forma parte del Programa de Investigación en Agricultura para la Nutrición y la Salud (A4NH) del CGIAR(63), una colaboración global de investigación agrícola por la seguridad alimentaria presente en 70 países y basado en el Instituto Internacional de Investigación sobre Políticas Alimentarias (IFPRI). HarvestPlus busca desarrollar nuevas variedades más nutritivas de cultivos de alimentos comunes, centrándose en la producción de variedades con mayor contenido en vitamina A, hierro y zinc, los tres micronutrientes identificados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como lo más carentes en las dietas a nivel mundial (62). El ejemplo más conocido de biofortificación es el arroz dorado. 2.3.1 Arroz Dorado La deficiencia de vitamina A causa síntomas desde la nictalopía hasta xeroftalmia y queratomalacia, llegando a causar ceguera completa e irreversible(64). Como se puede comprobar al observar la tabla 3, es un problema que afecta principalmente a países en desarrollo y de ingresos bajos y medios, y, de hecho, afecta a 190 millones de niños menores de 5 años y 7 millones de mujeres embarazadas en países en desarrollo, sufriendo 6 millones de ellas nictalopía (ceguera nocturna) como consecuencia de ello (64). Esto hace de su producción y distribución para programas de suplementación alimentaria una tarea especialmente complicada por falta de infraestructuras adecuadas y, por eso, en el año 2000 una cooperación público-privada para la producción de variedades de arroz ricas en provitamina A desarrolló lo que se llama el Arroz Dorado como un proyecto humanitario sin ánimo de lucro(66). 11.

(23) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez Tabla 3: Top 20 países con deficiencia de vitamina A. 1. Angola. 11. Pakistán. 2. República Centroafricana. 12. Somalia. 3. República del Congo. 13. Mozambique. Democrática. 4. India. 14. Benín. 5. Ghana. 15. Afganistán. 6. Kenia. 16.Gabón. 7. Sierra Leona. 17. Níger. 8. Lesoto. 18. Malawi. 9. Congo. 19. Guinea Ecuatorial. 10. Mali. 20. Chad. Datos obtenidos de la página dedicada al índice de prioridad de biofortificación (BPI, por sus siglas en inglés) de HarvestPlus(65). Se trata de un índice que incluye el grado de producción y consumo de cada cultivo biofortificable en diferentes países, y el nivel de deficiencia del micronutriente en concreto en cada país.. El arroz produce β-caroteno (provitamina A) en los tejidos verdes, pero no en las semillas, lo que le convierte en una especie no apta para fitomejoramiento convencional. Para desarrollar el arroz dorado, se introdujeron dos genes: la enzima fitoeno-sintasa (PSY) y la fitoeno-desaturasa (CRTI), procedentes de narciso y de la bacteria Erwinia uredovora, respectivamente; consiguiendo producir una variedad de arroz que produce provitamina A en el endospermo a la que se llamó Golden Rice 1(66). En 2005 se descubrió que la PSY de narciso suponía el paso limitante en la acumulación de provitamina A y se desarrolló una alternativa sustituyendo dicha enzima por una PSY de maíz, el Golden Rice 2, capaz de acumular 23 veces más provitamina A de manera que la mitad de la ración diaria recomendada de vitamina A para un niño de 1 a 3 años se aportaría con sólo 72 gramos de Golden Rice 2(67). Por esto y por otros muchos motivos, el arroz dorado ha recibido muy buenos comentarios de la comunidad científica(68), aunque también ha sido muy criticado hasta el punto de retrasarse su aprobación hasta 2017, año en el que Australia y Nueva Zelanda comenzaron a cultivarlo(17). Varios estudios sugieren que la oposición al arroz dorado responde más a razones ideológicas que a razones científicas, nutricionales, de seguridad o ecológicas(69,. 70),. oposición que ha conseguido que, actualmente, casi 20 años después de su desarrollo, sólo se produzca arroz dorado en Australia, Nueva Zelanda, Canadá y Estados Unidos, en ninguno de los casos para consumo propio, sino para su comercialización en otros países que lo necesitan(17).. 12.

(24) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez. CAPÍTULO 3: MEJORANDO LA SALUD ”La salud es un estado de completo bienestar físico, mental y social, y no solamente la ausencia de afecciones o enfermedades”. - Preámbulo de la Constitución de la Organización Mundial de la Salud(1) (definición adoptada por la Conferencia Sanitaria Internacional celebrada en Nueva York del 19 de junio al 22 de julio de 1946). La esperanza de vida global lleva aumentando ininterrumpidamente desde hace más de 25 años (tabla 4), hecho del que se han beneficiado también los grupos más vulnerables: desde el año 2000 la mortalidad materna ha disminuido un 37%, la neonatal un 39% y la de niños menores de cinco años un 47%, probablemente debido en gran medida a que la asistencia de personal sanitario especializado en nacimientos con vida entre 2012 y 2017 aumentó un 62% en comparación con el período 2000-2005, estando presente en un 80% de los casos(2). Sin embargo, en la tabla 4 también se puede apreciar la desigualdad entre los países según sus ingresos, la cual, a pesar de llevar disminuyendo mucho tiempo, sigue suponiendo una diferencia de más de 17 años en la esperanza de vida entre los países de ingresos más altos y los de ingresos más bajos; de hecho, cuatro de cada cinco muertes de niños menores de 5 años ocurren en África Subsahariana y Asia Meridional, y en las regiones en desarrollo la tasa de mortalidad materna es 14 veces mayor que en las regiones desarrolladas(2). Tabla 4: Evolución de la esperanza de vida global y en cada de grupo de países según ingresos. 1992 ingreso alto ingreso medio-alto ingreso medio ingreso medio-bajo ingreso bajo global. 75,9 68,8 64,5 59,9 51,1 65,8. 1997 77 69,8 65,8 61,5 52,3 66,8. 2002 78 71,1 67,1 63 54,7 68,1. 2007 79,2 72,6 68,6 64,9 58 69,6. 2012 80,2 74,2 70,3 66,9 61,1 71,2. 2017 80,7 75,5 71,7 68,3 63,4 72,4. aumento (años) 4,80 6,70 7,20 8,40 12,30 6,60. Los datos para realizar la tabla se han obtenido de la base de datos del banco Mundial 3.. Para poder analizar este fenómeno más a fondo, es útil estudiar las principales causas de muerte en el mundo, así como en los países de rentas más altas y más bajas, como se hace en la figura 3. Las enfermedades no transmisibles causan el 72% de las muertes a nivel global, el 39% en los países de ingresos bajos y el 88% en los países de ingresos altos, aunque, en cifras absolutas, el 78% de las defunciones por este tipo de enfermedades ocurre en los países de ingresos medios y bajos; es decir, más personas mueren por este tipo de enfermedades en los países de renta más baja, donde otras causas de muerte suponen un porcentaje más alto de las defunciones(4). De hecho, aproximadamente la mitad de las muertes registradas en 2016 en los países de ingresos bajos se debieron a enfermedades del grupo I (enfermedades transmisibles y afecciones maternas, perinatales y nutricionales), las cuales causan solamente el 7% de las defunciones en los países de ingresos altos(4). Especialmente relevantes son: las enfermedades diarreicas, segunda causa de muerte en los países de ingresos más bajos y prácticamente 13.

(25) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez erradicadas en el resto del mundo; la tuberculosis (TB), que es la décima causa de defunción a nivel mundial pero sólo tiene relevancia en los países de renta más baja; y el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH)/Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA), que, junto con el paludismo o malaria, sigue siendo causa de defunción relevante en los países de renta más baja aunque no aparecen dentro de las principales causas a nivel global ni en los países de renta alta.. Principales causas de muerte en 2016 (global) 10. Tuberculosis 9. Enfermedades diarreicas 8. Accidente de tráfico 7. Diabetes mellitus 6. Cáncer de tráquea, bronquios,… 5. Alzheimer y otras demencias 4. Infección de las vías respiratorias… 3. EPOC 2. Infarto 1. Enfermedad isquémica del corazón 0. 2.000. 4.000. 6.000. 8.000 10.000. Principales causas de muerte en 2016 (países de ingreso alto) 10. Cáncer de mama 9. Enfermedades renales 8. Diabetes mellitus 7. Cáncer de colón, recto 6. Infección de las vías respiratorias… 5. EPOC 4. Cáncer de tráquea, bronquios,… 3. Alzheimer y otras demencias 2. Infarto 1. Enfermedad isquémica del corazón 0. 500. 1.000. 1.500. 2.000. Principales causas de muerte en 2016 (países de ingreso bajo) 10. Accidente de tráfico 9. Trauma o asfixia en el nacimiento 8. Complicaciones en parto prematuro 7. Tuberculosis 6. Malaria 5. Infarto 4. VIH/SIDA 3. Enfermedad isquémica del corazón 2. Enfermedades diarreicas 1. Infección de las vías respiratorias… 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Figura 3: Principales causas de muerte a nivel global y en los grupos de países de ingresos alto y bajo. Los datos para realizar las gráficas han sido obtenidos del informe de Estimaciones de Salud Global de 2016 de la OMS4.. 14.

(26) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez Con el objetivo de mejorar esta situación, la ONU ha incluido la salud dentro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible. El ODS 3, Salud y Bienestar, reza: “garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades”, y dentro de sus metas hay una que propone, para 2030, “poner fin a las epidemias del VIH/SIDA, la tuberculosis, la malaria y las enfermedades tropicales desatendidas y combatir la hepatitis, las enfermedades transmitidas por el agua y otras enfermedades transmisibles“. Además, este objetivo incluye “apoyar las actividades de investigación y desarrollo de vacunas y medicamentos para las enfermedades transmisibles y no transmisibles que afectan primordialmente a los países en desarrollo [...]“(5). De esta manera, la ciencia cobra una gran importancia, sobre todo si se tiene en cuenta que, como se ve en la tabla 4, a país de menor renta, mayor ha sido el aumento de la esperanza de vida en los útlimos años, caracterizados por el avance continuo y acelerado de la ciencia y la tecnología. Dentro de las disciplinas científicas, la biotecnología posee una relevancia especial en el ámbito de la salud porque las tecnologías que de ella emanan hacen posibles las constantes mejoras en prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades. No se puede hablar de prevención sin hablar de vacunas, productos farmacéuticos que estimulan el sistema inmune para combatir infecciones, gracias a los cuales se erradicó la viruela en los años 80(6) y las muertes por sarampión en el África Subsahariana descendieron en un 93%(7). En cuanto al diagnóstico, el aumento de su precisión y rapidez se debe en gran medida al desarrollo del diagnóstico molecular, y los fármacos, por su parte, son la base del tratamiento para combatir cualquier enfermedad, siendo su desarrollo y continua mejora elementos imprescindibles en la salud global. Algunos ejemplos de su importancia son el descubrimiento de la penicilina y el resto de los antibióticos(8), y lo que esto supuso para la tasa de mortalidad por infecciones, o el desarrollo de fármacos antirretrovirales contra el VIH(9). Además de esto, también es relevante el desarrollo de otras terapias como la terapia génica, o de otras tecnologías como la nanotecnología, que busca mejorar la efectividad y la eficiencia de los fármacos. En este capítulo se presenta una revisión de la relevancia que han tenido y tienen los avances biotecnológicos en la lucha por una salud global más equitativa, principalmente en términos de prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades. El estudio se centra en las enfermedades ya mencionadas anteriormente por su relevancia en los países menos desarrollados: las enfermedades diarreicas, el VIH/SIDA, la tuberculosis y la malaria. 3.1 Enfermedades diarreicas. Las enfermedades diarreicas causan un 2,4% de las muertes en el mundo cada año, siendo la segunda causa de muerte en los países de ingresos más bajos (figura 3) y la segunda mayor causa de muerte de niños menores de 5 años a nivel global(10). La diarrea, según la OMS, es “la deposición, tres o más veces al día, o con una frecuencia mayor que la normal para la persona, de heces sueltas o líquidas” y las enfermedades diarreicas tienen su origen, normalmente, en una infección de organismos bacterianos, víricos o parásitos como rotavirus, que es la causa más común de gastroenteritis severa en niños(10). Estos microorganismos se transmiten principalmente por agua contaminada, siendo esta inaccesibilidad a agua. 15.

(27) Ciencia y cooperación al desarrollo. ¿Cual es el papel de la biotecnología? Almudena Sanz Gutiérrez potable la principal causa de diarrea junto con la malnutrición, que aumenta la vulnerabilidad en niños a la vez que cada episodio de diarrea empeora el estado nutricional(11). La prevención y el tratamiento de las enfermedades diarreicas incluyen muchas medidas de aspecto político y social como, por ejemplo, mejores servicios de saneamiento o educación en higiene personal y salud; sin embargo, también la biotecnología tiene un papel que cumplir en cuanto a nutrición, vacunación y acceso a fuentes inocuas de agua de consumo. Debido a la relación entre malnutrición e infección diarreica, avances en la calidad de los alimentos producidos para el consumo serían una gran contribución a los esfuerzos para mejorar la salud global, y, por tanto, la biofortificación (véase apartado 2.3) tiene un papel indirecto pero crucial. En cuanto a la vacunación, actualmente sólo hay dos tipos de vacunas disponibles contra patógenos estrictamente diarreicos: vacunas contra rotavirus y vacunas contra Vibrio cholerae(11). Las dos vacunas disponibles contra V. cholerae actúan con eficacia en regiones endémicas y contra brotes, y contra rotavirus hay dos vacunas disponibles a nivel internacional, cuyo coste sería inasumible para la mayoría de los países que se benefician de ellas sin el apoyo de Gavi, una organización internacional de alianza global por la vacunación(12). Aun así, su distribución es limitada ya que su uso es ya una realidad en Latinoamérica y comienza a serlo en el África Subsahariana, mientras que los países asiáticos de ingresos medios y bajos se han quedado atrás en su introducción(13). Por eso, el desarrollo de licencias para vacunas producidas localmente, como es el caso de las dos vacunas contra rotavirus disponibles en la India, la de China y la de Vietnam, ayudaría a cubrir las necesidades de manera más equitativa(13), a la vez que una vacuna de combinación sería un gran avance, aunque el principal problema es que requiere el desarrollo de vacunas eficaces contra los patógenos individuales, las cuales no están disponibles actualmente(11). Estos mecanismos de lucha contra las enfermedades diarreicas jamás deberían sustituir el objetivo principal: el acceso universal a fuentes inocuas de aguas de consumo. El ODS 6 propone “garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos” para 2030, porque, aún hoy, 3 de cada 10 personas carecen de acceso a servicios de agua potable seguros y 6 de cada 10 carecen de acceso a instalaciones de saneamiento gestionadas de forma segura, a pesar de que entre 1990 y 2015 la proporción mundial que utilizaba una fuente mejorada de agua potable pasó del 76% al 90%(14). Uno de los factores clave para alcanzar las metas que este objetivo plantea es incrementar el tratamiento y el uso de aguas residuales, que, además de ser una estrategia de intervención clave para controlar y eliminar muchas enfermedades diarreicas, aumenta las oportunidades de seguridad alimentaria y energética y puede ayudar a aliviar las tensiones provocadas por el aumento de la demanda de agua, aunque para ello habrá que invertir en nuevas infraestructuras y tecnologías, y el esfuerzo supondrá una mayor carga financiera para los países de ingresos bajos y medios-bajos(15). El tratamiento de las aguas residuales consiste en una combinación de procesos físicos, químicos y biológicos, que reproducen la degradación que ocurre naturalmente en ríos, lagos y arroyos(15). Aunque los procesos físicos y químicos son esenciales, optimizar los procesos biológicos es fundamental para conseguir el ODS 6 porque son los de menos coste económico 16.

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