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Peces modificados genéticamente

Los peces genéticamente modificados ( peces GM ) son organismos del clado taxonómico que incluye las clases Agnatha (peces sin mandíbulas), Chondrichthyes (peces cartilaginosos)...

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Los peces genéticamente modificados ( peces GM ) son organismos del clado taxonómico que incluye las clases Agnatha (peces sin mandíbulas), Chondrichthyes (peces cartilaginosos) y Osteichthyes (peces óseos) cuyo material genético ( ADN ) ha sido alterado mediante técnicas de ingeniería genética . En la mayoría de los casos, el objetivo es introducir una nueva característica en el pez que no se da de forma natural en la especie, es decir, la transgénesis .

Los peces transgénicos se utilizan en la investigación científica y se crían como mascotas. Se están desarrollando como centinelas de contaminación ambiental y para su uso en la producción de alimentos en acuicultura. En 2015, el salmón AquAdvantage fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para su producción, venta y consumo comercial, [ 1 ] convirtiéndose así en el primer animal genéticamente modificado aprobado para el consumo humano. Algunos peces transgénicos creados tienen promotores que impulsan una sobreproducción de la hormona de crecimiento "para todos los peces" . Esto resulta en una mejora drástica del crecimiento en varias especies, incluyendo salmónidos , [ 2 ] carpas [ 3 ] y tilapias . [ 4 ] [ 5 ]

Los críticos se han opuesto a los peces transgénicos por varios motivos, entre ellos, preocupaciones ecológicas, preocupaciones sobre el bienestar animal y con respecto a si su uso como alimento es seguro y si los peces transgénicos son necesarios para ayudar a satisfacer las necesidades alimentarias del mundo.

Historia y proceso

Los primeros peces transgénicos se produjeron en China en 1985. [ 6 ] Hasta 2013, aproximadamente 50 especies de peces habían sido sometidas a modificación genética. Esto ha dado como resultado más de 400 combinaciones de peces/rasgos. La mayoría de las modificaciones se han realizado en especies comestibles, como el salmón del Atlántico ( Salmo salar ), la tilapia (género) y la carpa común ( Cyprinus carpio ). [ 7 ]

En general, la modificación genética implica la manipulación del ADN . El proceso se conoce como cisgénesis cuando se transfiere un gen entre organismos que podrían reproducirse convencionalmente, o transgénesis cuando se añade un gen de una especie a otra diferente. La transferencia de genes al genoma del organismo deseado, como en el caso de los peces, requiere un vector como un lentivirus o la inserción mecánica/física de los genes alterados en el núcleo del huésped mediante una microjeringa o una pistola génica . [ 8 ]

Usos

Investigación

Peces cebra modificados genéticamente para tener aletas largas.

Los peces transgénicos se utilizan en investigaciones que abarcan cinco áreas amplias [ 6 ].

  • Mejorar las características de los peces disponibles comercialmente.
  • Su uso como biorreactores para el desarrollo de proteínas de importancia biomédica.
  • Su uso como indicadores de contaminantes acuáticos
  • Desarrollo de nuevos modelos animales no mamíferos
  • Estudios de genómica funcional

La mayoría de los peces transgénicos se utilizan en la investigación básica en genética y desarrollo. Dos especies, el pez cebra ( Danio rerio ) y el medaka (pez de arroz japonés, Oryzias latipes ), son las más comúnmente modificadas debido a que tienen coriones (conchas) ópticamente transparentes, se desarrollan rápidamente, el embrión de una célula es fácil de ver y microinyectar con ADN transgénico, y el pez cebra tiene la capacidad de regenerar sus tejidos orgánicos. [ 9 ] También se utilizan en el descubrimiento de fármacos . [ 10 ] Se están explorando los beneficios del pez cebra transgénico para desentrañar los misterios de las enfermedades y fallas de los tejidos de los órganos humanos. Por ejemplo, el pez cebra se utiliza para comprender la reparación y regeneración del tejido cardíaco en esfuerzos por estudiar y descubrir curas para las enfermedades cardiovasculares . [ 11 ]

Se han desarrollado truchas arcoíris transgénicas ( Oncorhynchus mykiss ) para estudiar el desarrollo muscular. El transgén introducido provoca la aparición de fluorescencia verde en las fibras musculares de contracción rápida al inicio del desarrollo, la cual persiste durante toda la vida. Se ha sugerido que estos peces podrían utilizarse como indicadores de contaminantes acuáticos u otros factores que influyen en el desarrollo. [ 12 ]

En la acuicultura intensiva, los peces se mantienen en altas densidades de población. Esto significa que sufren la transmisión frecuente de enfermedades contagiosas, un problema que se está abordando mediante la investigación en organismos genéticamente modificados (OGM). La carpa herbívora ( Ctenopharyngodon idella ) ha sido modificada con un transgén que codifica la lactoferrina humana , lo que duplica su tasa de supervivencia en relación con los peces de control tras la exposición a la bacteria Aeromonas y al virus de la hemorragia de la carpa herbívora . La cecropina se ha utilizado en el bagre de canal para mejorar su protección contra varias bacterias patógenas entre 2 y 4 veces. [ 13 ]

Recreación

Mascotas

GloFish es una tecnología patentada [ 14 ] que permite a los peces transgénicos (tetra, barbo, pez cebra) expresar proteínas de medusas y corales marinos [ 6 ] [ 15 ], lo que les confiere colores fluorescentes rojos, verdes o naranjas brillantes cuando se observan bajo luz ultravioleta . Aunque los peces fueron creados y patentados originalmente para la investigación científica en la Universidad Nacional de Singapur, una empresa de Texas, Yorktown Technologies, obtuvo los derechos para comercializarlos como mascotas. [ 15 ] Se convirtieron en el primer animal genéticamente modificado disponible públicamente como mascota cuando se introdujeron comercialmente en 2003. [ 16 ] Su venta fue rápidamente prohibida en California; sin embargo, ahora se encuentran nuevamente en las tiendas de este estado. [ 17 ] A partir de 2013, los Glofish solo se venden en los EE. UU. [ 18 ]

Otras líneas transgénicas de peces de compañía incluyen el Medaka , que permanece transparente durante toda su vida, y el pez ángel transgénico de color rosa ( Pterophyllum scalare ) y el pez cabeza de león que expresan la proteína fluorescente roja del coral Acropora ( Acroporo millepora ). [ 19 ]

El transgén de la proteína anticongelante tipo III del pez loro se ha microinyectado y expresado con éxito en peces dorados. Los peces dorados transgénicos mostraron una mayor tolerancia al frío en comparación con los controles. [ 20 ]

Alimento

Un área de investigación intensiva con peces transgénicos ha tenido como objetivo aumentar la producción de alimentos modificando la expresión de la hormona del crecimiento (GH). Los aumentos relativos en el crecimiento difieren entre especies. [ 21 ] (Figura 1) [ 22 ] Varían desde duplicar el peso, hasta algunos peces que son casi 100 veces más pesados ​​que el tipo silvestre a una edad comparable. [ 13 ] Esta área de investigación ha dado como resultado una mejora drástica del crecimiento en varias especies, incluyendo salmón , [ 23 ] trucha [ 24 ] y tilapia . [ 25 ] Otras fuentes indican un aumento de 11 veces y 30 veces en el crecimiento del salmón y la locha de fango , respectivamente, en comparación con los peces de tipo silvestre. [ 6 ] [ 26 ] El desarrollo de peces transgénicos ha alcanzado la etapa en la que varias especies están listas para ser comercializadas en diferentes países, por ejemplo, tilapia transgénica en Cuba, carpa transgénica en la República Popular China y salmón transgénico en los EE. UU. y Canadá. [ 27 ] En 2014, se informó que se habían presentado solicitudes para la aprobación de peces transgénicos como alimento en Canadá, China, Cuba y Estados Unidos. [ 6 ]

La sobreproducción de GH por la glándula pituitaria aumenta la tasa de crecimiento principalmente por un aumento en el consumo de alimento por parte de los peces, pero también por un aumento del 10 al 15% en la eficiencia de conversión del alimento. [ 28 ]

Otro método para aumentar la producción de carne en peces transgénicos es la " doble musculatura ". Esto da como resultado un fenotipo similar al del ganado Belgian Blue en la trucha arcoíris. Se logra mediante el uso de transgenes que expresan folistatina , la cual inhibe la miostatina , y el desarrollo de dos capas musculares. [ 13 ]

Salmón AquaAdvantage

En noviembre de 2015, la FDA de EE. UU. aprobó el salmón AquAdvantage creado por AquaBounty para su producción, venta y consumo comercial. [ 1 ] [ 29 ] Es el primer animal genéticamente modificado aprobado para el consumo humano. El pez es esencialmente un salmón del Atlántico con un complejo genético insertado: un gen regulador de la hormona del crecimiento de un salmón Chinook con una secuencia promotora de un pez bacalao . Esto permite que el salmón transgénico produzca GH durante todo el año en lugar de hacer pausas durante parte del año como lo hace el salmón del Atlántico de tipo salvaje. [ 30 ] El salmón de tipo salvaje tarda de 24 a 30 meses en alcanzar el tamaño comercial (4–6  kg) mientras que el salmón transgénico requiere 18 meses para que el pez transgénico lo logre. [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 13 ] AquaBounty argumenta que su salmón transgénico puede cultivarse más cerca de los mercados finales con mayor eficiencia (requieren un 25 % menos de alimento para alcanzar el peso de mercado [ 34 ] ) que el salmón del Atlántico que actualmente se cría en piscifactorías costeras remotas, lo que lo hace mejor para el medio ambiente, con residuos reciclados y menores costos de transporte. [ 35 ]

Para evitar que los peces genéticamente modificados se reproduzcan inadvertidamente con salmones salvajes, todos los peces criados para consumo son hembras, triploides y el 99% son reproductivamente estériles. [ 33 ] [ 30 ] Los peces se crían en una instalación en Panamá con barreras físicas y contención geográfica, como temperaturas de río y océano demasiado altas para sustentar la supervivencia del salmón para evitar escapes. [ 36 ] La FDA ha determinado que AquAdvantage no tendría un efecto significativo en el medio ambiente en los Estados Unidos. [ 36 ] [ 37 ] También se está preparando una piscifactoría en Indiana, donde la FDA ha aprobado la importación de huevos de salmón. [ 38 ] A partir de agosto de 2017, el salmón transgénico se vende en Canadá. [ 39 ] Las ventas en los EE. UU. comenzaron en mayo de 2021. [ 40 ] AquaBounty finalizó la producción de peces en diciembre de 2024. [ 41 ]

Detección de contaminación acuática (potencial)

Varios grupos de investigación han estado desarrollando peces cebra transgénicos para detectar la contaminación acuática. [ 42 ] El laboratorio que desarrolló los GloFish originalmente pretendía que cambiaran de color en presencia de contaminantes, como centinelas ambientales. [ 43 ] [ 44 ] Equipos de la Universidad de Cincinnati y la Universidad de Tulane han estado desarrollando peces transgénicos con el mismo propósito. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]

Se han utilizado varios métodos transgénicos para introducir ADN diana en el pez cebra para el monitoreo ambiental , incluyendo la microinyección , la electroporación , el bombardeo con cañón de partículas , la transferencia génica mediada por liposomas y la transferencia génica mediada por espermatozoides . La microinyección es el método más utilizado para producir pez cebra transgénico, ya que produce la mayor tasa de supervivencia. [ 48 ]

Regulación

La regulación de la ingeniería genética abarca las medidas adoptadas por los gobiernos para evaluar y gestionar los riesgos asociados al desarrollo y la liberación de cultivos genéticamente modificados . Existen diferencias en la regulación de los OGM entre países, siendo algunas de las más marcadas entre Estados Unidos y Europa. La regulación varía en cada país según el uso previsto de los productos de la ingeniería genética. Por ejemplo, un pez que no se destina al consumo humano generalmente no es sometido a la revisión de las autoridades responsables de la seguridad alimentaria.

Las directrices de la FDA de EE. UU. para la evaluación de animales transgénicos definen las construcciones transgénicas como "medicamentos" regulados por las disposiciones sobre medicamentos veterinarios de la Ley Federal de Alimentos y Cosméticos. Esta clasificación es importante por varias razones, entre ellas que somete todos los permisos de animales transgénicos destinados al consumo humano a la jurisdicción del Centro de Medicina Veterinaria (CVM) de la FDA e impone límites a la información que la FDA puede divulgar al público; además, evita un proceso de revisión de seguridad alimentaria más transparente. [ 49 ]

Los estados estadounidenses de Washington y Maine han impuesto prohibiciones permanentes a la producción de peces transgénicos. [ 49 ]

Controversia

Los críticos se han opuesto al uso de la ingeniería genética en sí misma por diversas razones, incluyendo preocupaciones éticas, ecológicas (especialmente sobre el flujo genético ) y económicas derivadas del hecho de que las técnicas y los organismos genéticamente modificados (OGM) están sujetos a la legislación sobre propiedad intelectual. Los OGM también están involucrados en controversias sobre alimentos transgénicos con respecto a si el consumo de pescado transgénico es seguro, si podría exacerbar o causar alergias al pescado, si debería etiquetarse y si el pescado y los cultivos transgénicos son necesarios para satisfacer las necesidades alimentarias mundiales. Estas controversias han dado lugar a litigios, disputas comerciales internacionales, protestas y una regulación restrictiva de los productos comerciales en la mayoría de los países.

Existe mucha desconfianza entre el público respecto a los animales genéticamente modificados en general. [ 50 ] Se cree que la aceptación de los peces transgénicos por parte del público en general es la más baja de todos los animales transgénicos utilizados para la alimentación y la industria farmacéutica. [ 51 ]

Preocupaciones éticas

En peces transgénicos de rápido crecimiento modificados genéticamente para la hormona del crecimiento, los peces fundadores mosaico varían enormemente en su tasa de crecimiento, lo que refleja la proporción y distribución altamente variables de células transgénicas en sus cuerpos. Los peces con estas altas tasas de crecimiento (y su descendencia) a veces desarrollan una anomalía morfológica similar a la acromegalia en humanos, que presenta una cabeza agrandada en relación con el cuerpo y un opérculo abultado . Esto empeora progresivamente a medida que el pez envejece. Puede interferir con la alimentación y, en última instancia, causar la muerte. Según un estudio encargado por Compassion in World Farming , las anomalías son probablemente una consecuencia directa de la sobreexpresión de la hormona del crecimiento y se han reportado en salmón coho, trucha arcoíris, carpa común, bagre de canal y locha transgénicos, pero en menor medida en tilapia del Nilo. [ 52 ]

En el salmón coho transgénico ( Oncorhynchus kisutch ) se observan cambios morfológicos y alometría alterada que provocan una reducción en la capacidad de natación. También presentan un comportamiento anormal, como un aumento en los niveles de actividad con respecto a la ingesta de alimento y la natación. [ 27 ] Otros peces transgénicos muestran una disminución en la capacidad de natación, probablemente debido a la forma del cuerpo y la estructura muscular. [ 28 ]

Los peces triploides genéticamente modificados son más susceptibles al estrés por temperatura, tienen una mayor incidencia de deformidades (por ejemplo, anomalías en el ojo y la mandíbula inferior [ 53 ] ) y son menos agresivos que los diploides. [ 54 ] [ 55 ] Otras preocupaciones sobre el bienestar de los peces GM incluyen un mayor estrés en condiciones de privación de oxígeno causado por una mayor necesidad de oxígeno. [ 27 ] Se ha demostrado que las muertes debidas a bajos niveles de oxígeno ( hipoxia ) en el salmón coho son más pronunciadas en los transgénicos. [ 56 ] Se ha sugerido que la mayor sensibilidad a la hipoxia es causada por la inserción del conjunto adicional de cromosomas que requiere un núcleo más grande, lo que a su vez causa una célula más grande en general y una reducción en la relación área de superficie a volumen de la célula.

Preocupaciones ecológicas

Una empresa de acuicultura

Los peces transgénicos suelen desarrollarse a partir de cepas de origen casi silvestre. Estas tienen una excelente capacidad de reproducción entre sí o con parientes silvestres y, por lo tanto, poseen una posibilidad significativa de establecerse en la naturaleza si escapan a las medidas de contención bióticas o abióticas. [ 21 ]

Se han expresado diversas preocupaciones sobre las consecuencias de la fuga de peces genéticamente modificados. En el caso de los poliploides, estas incluyen el grado de esterilidad, la interferencia con la reproducción y la competencia por los recursos sin contribuir a las generaciones posteriores. En el caso de los transgénicos, las preocupaciones incluyen las características del genotipo, la función del gen, el tipo de gen, el potencial de causar efectos pleiotrópicos , el potencial de interactuar con el resto del genoma, la estabilidad del constructo y la capacidad del constructo de ADN para transponerse dentro o entre genomas. [ 57 ]

Un estudio, utilizando datos relevantes del ciclo de vida del medaka japonés ( Oryzias latipes ), predice que un transgén introducido en una población natural por un pequeño número de peces transgénicos se propagará como resultado de una mayor ventaja de apareamiento, pero la viabilidad reducida de la descendencia causará la extinción local de ambas poblaciones. [ 58 ] El salmón coho transgénico muestra un comportamiento de mayor riesgo y un mejor uso del alimento limitado que los peces de tipo salvaje.

El salmón coho transgénico tiene una mayor capacidad de alimentación y crecimiento, lo que puede resultar en un tamaño corporal considerablemente mayor (>7 veces) en comparación con el salmón no transgénico. Cuando el salmón transgénico y el no transgénico en el mismo recinto compiten por diferentes niveles de alimento, los individuos transgénicos crecen consistentemente más que los no transgénicos. Cuando la abundancia de alimento es baja, emergen individuos dominantes, invariablemente transgénicos, que muestran un fuerte comportamiento agonístico y caníbal hacia los grupos y dominan la adquisición de recursos alimenticios limitados. Cuando la disponibilidad de alimento es baja, todos los grupos que contienen salmón transgénico experimentan colapsos poblacionales o extinciones completas, mientras que los grupos que contienen solo salmón no transgénico tienen buenas tasas de supervivencia (72%). [ 59 ] Esto ha llevado a sugerir que estos peces GM sobrevivirán mejor que el tipo silvestre cuando las condiciones sean muy malas. [ 28 ] [ 60 ]

Se ha informado de la hibridación transgénica artificial exitosa entre dos especies de locha (género Misgurnus ), sin embargo, no se sabe que estas especies se hibriden de forma natural. [ 61 ]

Los GloFish no se consideraban una amenaza ambiental porque eran menos aptos que los peces cebra normales, que no pueden establecerse en la naturaleza en los EE. UU. [ 6 ]

Salmón AquaAdvantage

La FDA ha declarado que el salmón AquAdvantage puede mantenerse de forma segura en tanques terrestres con poco riesgo de escape al medio natural; [ 35 ] sin embargo, Joe Perry, expresidente del panel de transgénicos de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria , ha declarado: «Persisten preocupaciones ecológicas legítimas sobre las posibles consecuencias si estos salmones transgénicos escapan al medio natural y se reproducen, a pesar de las garantías de la FDA sobre la contención y la esterilidad, ninguna de las cuales puede garantizarse». [ 35 ]

AquaBounty indica que su salmón transgénico no puede cruzarse con peces silvestres porque son triploides, lo que los hace estériles . [ 32 ] La posibilidad de triploides fértiles es una de las principales deficiencias del uso de la triploidía como medio de biocontención para peces transgénicos. [ 62 ] Sin embargo, se estima que el 1,1% de los huevos permanecen diploides y, por lo tanto, capaces de reproducirse, a pesar del proceso de triploidía. [ 63 ] Otros han afirmado que el proceso de esterilidad tiene una tasa de fallo del 5%. Con alrededor de un millón de peces en cada uno de los 3000 sitios del Atlántico, un solo fallo podría resultar en la liberación de 1100 a 5000 peces genéticamente alterados capaces de reproducirse. [ 64 ] [ 34 ] Los ensayos a gran escala que utilizan presión normal, alta presión o alta presión más huevos envejecidos para salmón coho transgénico, dan frecuencias de triploidía de solo 99,8%, 97,6% y 97,0%, respectivamente. [ 65 ] AquaBounty también enfatiza que su salmón GM no sobreviviría en condiciones silvestres debido a las ubicaciones geográficas donde se lleva a cabo su investigación, así como a las ubicaciones de sus granjas. [ 32 ]

El transgén GH puede transmitirse mediante la hibridación del salmón GM AquAdvantage y la trucha marrón silvestre estrechamente relacionada ( Salmo trutta ). Los híbridos transgénicos son viables y crecen más rápidamente que el salmón transgénico y otros cruces de tipo silvestre en condiciones que emulan una piscifactoría. En mesocosmos de arroyo diseñados para simular condiciones naturales, los híbridos transgénicos expresan dominancia competitiva y suprimen el crecimiento del salmón transgénico y no transgénico en un 82 % y un 54 %, respectivamente. [ 66 ] Los niveles naturales de hibridación entre estas dos especies pueden llegar a ser tan altos como el 41 %. [ 66 ] Los investigadores que examinaron esta posibilidad concluyeron: «En última instancia, sugerimos que la hibridación de peces transgénicos con especies estrechamente relacionadas representa riesgos ecológicos potenciales para las poblaciones silvestres y una posible vía para la introgresión de un transgén, por baja que sea la probabilidad, en una nueva especie en la naturaleza». [ 61 ]

Un artículo publicado en la revista Slate en diciembre de 2012 por Jon Entine , director del Genetic Literacy Project , criticó a la administración Obama por impedir la publicación de la evaluación ambiental (EA) del salmón AquAdvantage, que se completó en abril de 2012 y que concluyó que "el salmón es seguro para el consumo y no representa riesgos ambientales graves". [ 67 ] El artículo de Slate afirmó que la publicación del informe se detuvo "tras reuniones con la Casa Blanca, que estaba debatiendo las implicaciones políticas de aprobar el salmón transgénico, una medida que probablemente enfurecería a una parte de su electorado". [ 67 ] A los pocos días de la publicación del artículo y menos de dos meses después de las elecciones, la FDA publicó el borrador de la EA y abrió el período de comentarios. [ 68 ]

Referencias

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