Peces modificados genéticamente

Los peces modificados genéticamente ( GM fish ) son organismos del clado taxonómico que incluye las clases Agnatha (peces sin mandíbula), 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 en el pez un nuevo rasgo 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 mantienen como mascotas. Se están desarrollando como centinelas de contaminantes ambientales y para su uso en la producción de alimentos de acuicultura. En 2015, el salmón AquAdvantage fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para la producción comercial, la venta y el consumo, ^[1] lo que lo convierte en el primer animal modificado genéticamente en ser aprobado para el consumo humano. Algunos peces transgénicos que se han creado tienen promotores que impulsan una sobreproducción de la hormona de crecimiento "de todos los peces" . Esto da como resultado una mejora espectacular del crecimiento en varias especies, incluidos los salmónidos , ^[2] las carpas ^[3] y las tilapias . ^{[4] [5]}

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

Los primeros peces transgénicos se produjeron en China en 1985. ^[6] Hasta 2013, aproximadamente 50 especies de peces han sido objeto de modificación genética. Esto ha dado como resultado más de 400 combinaciones de peces y rasgos. La mayoría de las modificaciones se han realizado en especies de consumo humano, 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 de manera convencional, o transgénesis, cuando se añade un gen de una especie a una especie 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 de genes . ^[8]

Los peces transgénicos se utilizan en investigaciones que abarcan cinco grandes áreas ^[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 de peces, el pez cebra ( Danio rerio ) y el medaka (pez arroz japonés, Oryzias latipes ), son los más comúnmente modificados porque tienen coriones (caparazones) ópticamente transparentes, se desarrollan rápidamente, el embrión de una célula es fácil de ver y microinyectar con ADN transgénico, y los peces cebra tienen la capacidad de regenerar los tejidos de sus órganos. ^[9] También se utilizan en el descubrimiento de fármacos . ^[10] Los peces cebra transgénicos se están explorando por sus beneficios para desentrañar enfermedades y misterios de fallas en los tejidos de los órganos humanos. Por ejemplo, los peces cebra se utilizan para comprender la reparación y regeneración del tejido cardíaco en los 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 hace que aparezca fluorescencia verde en las fibras musculares de contracción rápida en las primeras fases del desarrollo, que persiste durante toda la vida. Se ha sugerido que los peces podrían utilizarse como indicadores de contaminantes acuáticos u otros factores que influyen en el desarrollo. ^[12]

En la piscicultura intensiva, los peces se mantienen en altas densidades de población. Esto significa que sufren una transmisión frecuente de enfermedades contagiosas, un problema que se está abordando mediante la investigación sobre OGM. La carpa herbívora ( Ctenopharyngodon idella ) ha sido modificada con un transgén que codifica la lactoferrina humana , que duplica su tasa de supervivencia en relación con los peces de control después de 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 de 2 a 4 veces. ^[13]

GloFish es una tecnología patentada ^[14] que permite a los peces modificados genéticamente (tetra, barbo, pez cebra) expresar proteínas de medusas y corales marinos ^{[6] [15],} lo que le da al pez colores fluorescentes brillantes, rojos, verdes o naranjas cuando se observa con luz ultravioleta . Aunque los peces fueron creados y patentados originalmente para investigación científica en la Universidad Nacional de Singapur, una empresa de Texas, Yorktown Technologies, obtuvo los derechos para comercializar los peces como mascotas. ^[15] Se convirtieron en el primer animal modificado genéticamente en estar disponible públicamente como mascota cuando se introdujeron para su comercialización en 2003. ^[16] Su venta se prohibió rápidamente en California; sin embargo, ahora están nuevamente a la venta en este estado. ^[17] A partir de 2013, los Glofish solo se venden en los EE. UU. ^[18]

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

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

Un área de investigación intensiva con peces GM 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]} Van desde una duplicación en peso, a algunos peces que son casi 100 veces más pesados ​​que el tipo salvaje a una edad comparable. ^[13] Esta área de investigación ha resultado en una mejora dramática del crecimiento en varias especies, incluyendo el salmón , ^[23] la trucha ^[24] y la tilapia . ^[25] Otras fuentes indican un aumento de 11 veces y 30 veces en el crecimiento del salmón y la locha de lodo , respectivamente, en comparación con los peces de tipo salvaje. ^{[6] [26]} El desarrollo de peces transgénicos ha llegado a la etapa en que varias especies están listas para ser comercializadas en diferentes países, por ejemplo, la tilapia GM en Cuba, la carpa GM en la República Popular China y el salmón GM 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 de la glándula pituitaria aumenta la tasa de crecimiento principalmente por un aumento en el consumo de alimentos por parte de los peces, pero también por un aumento del 10 al 15% en la eficiencia de conversión alimenticia. ^[28]

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

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

Para evitar que los peces modificados genéticamente se reproduzcan inadvertidamente con el salmón salvaje, todos los peces criados para la alimentación 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 ríos y océanos demasiado altas para favorecer la supervivencia del salmón y evitar que se escape. ^[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]

Varios grupos de investigación han estado desarrollando peces cebra transgénicos para detectar la contaminación acuática. ^[41] El laboratorio que desarrolló el GloFish originalmente pretendía que cambiaran de color en presencia de contaminantes, como centinelas ambientales. ^{[42] [43]} Equipos de la Universidad de Cincinnati y la Universidad de Tulane han estado desarrollando peces transgénicos con el mismo propósito. ^{[44] [45] [46]}

Se han utilizado varios métodos transgénicos para introducir ADN objetivo en peces cebra para el monitoreo ambiental , incluyendo microinyección, electroporación , bombardeo con pistola de partículas, transferencia de genes mediada por liposomas y transferencia de genes mediada por esperma . La microinyección es el método más comúnmente utilizado para producir peces cebra transgénicos, ya que produce la tasa de supervivencia más alta. ^[47]

La regulación de la ingeniería genética se refiere a los enfoques adoptados por los gobiernos para evaluar y gestionar los riesgos asociados con el desarrollo y la distribución de cultivos modificados genéticamente . Existen diferencias en la regulación de los OGM entre países, y algunas de las diferencias más marcadas se dan entre los Estados Unidos y Europa. La regulación varía en un país determinado en función del uso previsto de los productos de la ingeniería genética. Por ejemplo, un pescado que no está destinado a la alimentación generalmente no es examinado por las autoridades responsables de la seguridad alimentaria.

Las directrices de la FDA de los Estados Unidos para la evaluación de animales transgénicos definen las construcciones transgénicas como "medicamentos" regulados por las disposiciones sobre medicamentos para animales de la Ley Federal de Alimentos y Cosméticos. Esta clasificación es importante por varias razones, entre ellas, porque coloca todos los permisos de animales transgénicos para consumo humano bajo la jurisdicción del Centro de Medicina Veterinaria (CVM) de la FDA e impone límites a la información que la FDA puede divulgar al público y, además, evita un proceso de revisión de la seguridad alimentaria más abierto. ^[48]

Los estados norteamericanos de Washington y Maine han impuesto prohibiciones permanentes a la producción de peces transgénicos. ^[48]

Los críticos han objetado el uso de la ingeniería genética per se por varios motivos, entre ellos preocupaciones éticas, preocupaciones ecológicas (especialmente sobre el flujo genético ) y preocupaciones económicas planteadas por el hecho de que las técnicas y organismos modificados genéticamente están sujetos a la ley de propiedad intelectual. Los OGM también están involucrados en controversias sobre los alimentos modificados genéticamente con respecto a si el uso de pescado modificado genéticamente como alimento es seguro, si exacerbaría o causaría alergias al pescado, si debería etiquetarse y si los peces y cultivos modificados genéticamente son necesarios para abordar las necesidades alimentarias del mundo. Estas controversias han dado lugar a litigios, disputas comerciales internacionales y protestas, y a una regulación restrictiva de los productos comerciales en la mayoría de los países.

Existe mucha duda entre el público acerca de los animales genéticamente modificados en general. ^[49] Se cree que la aceptación de los peces GM por parte del público en general es la más baja de todos los animales GM utilizados para alimentos y productos farmacéuticos. ^[50]

En los peces transgénicos de rápido crecimiento modificados genéticamente para la hormona del crecimiento, los peces fundadores mosaico varían mucho 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 progenie) 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, puede 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 informado en salmón coho, trucha arco iris, carpa común, bagre de canal y locha GM, pero en menor medida en tilapia del Nilo. ^{[51] [ ¿ fuente poco confiable? ]}

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

Los peces triploides modificados genéticamente son más susceptibles al estrés por temperatura, tienen una mayor incidencia de deformidades (por ejemplo, anomalías en los ojos y la mandíbula inferior ^[52] ) y son menos agresivos que los diploides. ^{[53] [54]} Otras preocupaciones de 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 debido a bajos niveles de oxígeno ( hipoxia ) en el salmón coho son más pronunciadas en los transgénicos. ^[55] 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 provoca una célula más grande en general y una reducción en la relación entre el área de superficie y el volumen de la célula.

Los peces transgénicos se desarrollan generalmente a partir de cepas de origen casi silvestre. Éstas tienen una excelente capacidad de cruzarse entre sí o con sus 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 inquietudes sobre las consecuencias del escape de peces modificados genéticamente. En el caso de los poliploides, estas incluyen el grado de esterilidad, la interferencia con el desove, la competencia con los recursos sin contribuir a las generaciones posteriores. En el caso de los transgénicos, las inquietudes incluyen las características del genotipo, la función del gen, el tipo de gen, el potencial de causar efectos pleiotrópicos , el potencial de interacción con el resto del genoma, la estabilidad de la construcción, la capacidad de la construcción de ADN para transponerse dentro o entre genomas. ^[56]

Un estudio, que utiliza 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 provocará la extinción local final de ambas poblaciones. ^[57] El salmón coho GM muestra un mayor comportamiento de toma de riesgos y un mejor uso de los alimentos limitados que los peces de tipo salvaje.

El salmón coho transgénico tiene una capacidad de alimentación y un crecimiento mejorados, lo que puede dar como resultado un tamaño corporal considerablemente mayor (>7 veces) en comparación con el salmón no transgénico. Cuando los salmones transgénicos y no transgénicos en el mismo recinto compiten por diferentes niveles de alimento, los individuos transgénicos superan sistemáticamente a los individuos no transgénicos. Cuando la abundancia de alimento es baja, surgen individuos dominantes, invariablemente transgénicos, que muestran un fuerte comportamiento agonista y caníbal con las cohortes y dominan la adquisición de recursos alimentarios limitados. Cuando la disponibilidad de alimento es baja, todos los grupos que contienen salmón transgénico experimentan caídas de población o extinciones completas, mientras que los grupos que contienen solo salmón no transgénico tienen buenas tasas de supervivencia (72%). ^[58] Esto ha llevado a la sugerencia de que estos peces GM sobrevivirán mejor que el tipo salvaje cuando las condiciones son muy malas. ^{[28] [59]}

Se ha informado de una hibridación transgénica artificial exitosa entre dos especies de lochas (género Misgurnus ), aunque no se sabe que estas especies se hibriden de forma natural. ^[60]

Los peces glo no fueron considerados una amenaza ambiental porque estaban menos aptos que los peces cebra normales, que no pueden establecerse en estado salvaje en los EE. UU. ^[6]

La FDA ha dicho que el salmón AquAdvantage puede ser contenido de forma segura en tanques terrestres con poco riesgo de escape a la naturaleza; ^[35] sin embargo, Joe Perry, ex presidente del panel de OGM de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria , ha sido citado diciendo "Siguen existiendo preocupaciones ecológicas legítimas sobre las posibles consecuencias si estos salmones OGM escapan a la naturaleza 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 GM no puede cruzarse con peces salvajes porque son triploides, lo que los hace estériles . ^[32] La posibilidad de triploides fértiles es una de las principales deficiencias de la triploidía que se utiliza como medio de biocontención para peces transgénicos. ^[61] Sin embargo, se estima que el 1,1% de los huevos siguen siendo diploides y, por lo tanto, capaces de reproducirse, a pesar del proceso de triploidía. ^[62] Otros han afirmado que el proceso de esterilidad tiene una tasa de fracaso del 5%. Con alrededor de un millón de peces en cada uno de los 3.000 sitios del Atlántico, un solo fallo podría resultar en la liberación de 1.100 a 5.000 peces genéticamente alterados capaces de reproducirse. ^{[63] [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. ^[64] 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 las ubicaciones de sus granjas. ^[32]

El transgén GH puede transmitirse a través de la hibridación del salmón GM AquAdvantage y la trucha marrón salvaje estrechamente relacionada ( Salmo trutta ). Los híbridos transgénicos son viables y crecen más rápidamente que el salmón transgénico y otros cruces de tipo salvaje en condiciones que emulan un criadero. En mesocosmos fluviales diseñados para simular condiciones naturales, los híbridos transgénicos expresan dominio competitivo y suprimen el crecimiento del salmón transgénico y no transgénico en un 82% y un 54%, respectivamente. ^[65] Los niveles naturales de hibridación entre estas dos especies pueden ser tan altos como el 41%. ^[65] 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 ruta para la introgresión de un transgén, por baja que sea la probabilidad, en una nueva especie en la naturaleza". ^[60]

Un artículo en la revista Slate en diciembre de 2012 escrito por Jon Entine , director del Proyecto de Alfabetización Genética , 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 comer y no plantea riesgos ambientales graves". ^[66] El artículo de Slate decía que la publicación del informe se detuvo "después de 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 base". ^[66] A los pocos días de la publicación del artículo y menos de dos meses después de la elección, la FDA publicó el borrador de la EA y abrió el período de comentarios. ^[67]