Cultivos modificados genéticamente

Parte de una serie sobre
Ingeniería genética
Organismos genéticamente modificados
Bacteria Virus Animales Mamíferos Pez Insectos Plantas Maíz/maíz Arroz Haba de soja Papa
Historia y regulación
Historia Regulación Equivalencia sustancial Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología
Proceso
Técnicas Clonación molecular ADN recombinante Entrega de genes Transformación Transfección Transducción Edición del genoma TALEN Crispr
Aplicaciones
Cultivos modificados genéticamente alimento Terapia génica Bebé de diseño
Controversias
Controversias sobre los alimentos modificados genéticamente Teorías conspirativas sobre los OGM El caso Pusztai El caso Séralini Retirada del mercado de maíz StarLink El caso de He Jiankui
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Los cultivos modificados genéticamente ( cultivos GM ) son plantas utilizadas en la agricultura , cuyo ADN ha sido modificado mediante métodos de ingeniería genética . Los genomas de las plantas pueden diseñarse mediante métodos físicos o mediante el uso de Agrobacterium para la entrega de secuencias alojadas en vectores binarios de ADN-T . En la mayoría de los casos, el objetivo es introducir un nuevo rasgo en la planta que no se produce de forma natural en la especie. Los ejemplos en cultivos alimentarios incluyen resistencia a ciertas plagas, enfermedades, condiciones ambientales, reducción del deterioro, resistencia a tratamientos químicos (por ejemplo, resistencia a un herbicida ) o mejora del perfil de nutrientes del cultivo. Los ejemplos en cultivos no alimentarios incluyen la producción de agentes farmacéuticos , biocombustibles y otros bienes industrialmente útiles, así como para la biorremediación . ^[1]

Los agricultores han adoptado ampliamente la tecnología GM. La superficie cultivada aumentó de 1,7 millones de hectáreas en 1996 a 185,1 millones de hectáreas en 2016, alrededor del 12% de las tierras de cultivo mundiales. A partir de 2016, las principales características de los cultivos ( soja , maíz , canola y algodón ) consisten en tolerancia a herbicidas (95,9 millones de hectáreas), resistencia a insectos (25,2 millones de hectáreas) o ambas (58,5 millones de hectáreas). En 2015, 53,6 millones de hectáreas de maíz genéticamente modificado estaban bajo cultivo (casi 1/3 de la cosecha de maíz). El maíz GM superó a sus predecesores: el rendimiento fue de 5,6 a 24,5% más alto con menos micotoxinas (−28,8%), fumonisina (−30,6%) y thricotecens (−36,5%). Los organismos no objetivo no se vieron afectados, excepto por poblaciones más bajas de algunas avispas parasitoides debido a la disminución de las poblaciones de su huésped plaga , el barrenador europeo del maíz ; el barrenador europeo del maíz es un objetivo del maíz Bt activo con lepidópteros . Los parámetros biogeoquímicos como el contenido de lignina no variaron, mientras que la descomposición de la biomasa fue mayor. ^[2]

Un metaanálisis de 2014 concluyó que la adopción de tecnología GM había reducido el uso de pesticidas químicos en un 37%, aumentado el rendimiento de los cultivos en un 22% y aumentado las ganancias de los agricultores en un 68%. ^[3] Esta reducción en el uso de pesticidas ha sido ecológicamente beneficiosa, pero los beneficios pueden reducirse por el uso excesivo. ^[4] Las ganancias de rendimiento y las reducciones de pesticidas son mayores para los cultivos resistentes a los insectos que para los cultivos tolerantes a los herbicidas. ^[5] Las ganancias de rendimiento y ganancias son mayores en los países en desarrollo que en los países desarrollados . ^[3] Las intoxicaciones por pesticidas se redujeron en 2,4 a 9 millones de casos por año solo en la India. ^[6] Una revisión de 2011 de la relación entre la adopción de algodón Bt y los suicidios de agricultores en la India encontró que "los datos disponibles no muestran evidencia de un 'resurgimiento' de los suicidios de agricultores" y que "la tecnología del algodón Bt ha sido muy efectiva en general en la India". ^[7] Durante el período de tiempo de la introducción del algodón Bt en la India, los suicidios de agricultores en cambio disminuyeron en un 25%. ^[6]

Existe un consenso científico ^{[8] [9] [10] [11]} de que los alimentos actualmente disponibles derivados de cultivos transgénicos no plantean un riesgo mayor para la salud humana que los alimentos convencionales, ^{[12] [13] [14] [15] [16]} pero que cada alimento transgénico debe probarse caso por caso antes de su introducción. ^{[17] [18] [19]} No obstante, los miembros del público tienen muchas menos probabilidades que los científicos de percibir los alimentos transgénicos como seguros. ^{[20] [21] [22] [23]} El estatus legal y regulatorio de los alimentos transgénicos varía según el país, ya que algunas naciones los prohíben o restringen, y otras los permiten con grados de regulación muy diferentes. ^{[24] [25] [26] [27]}

Los humanos han influido directamente en la composición genética de las plantas para aumentar su valor como cultivo a través de la domesticación . La primera evidencia de domesticación de plantas proviene del trigo emmer y einkorn encontrado en aldeas del Neolítico A precerámico en el suroeste de Asia que datan de alrededor de 10.500 a 10.100 a. C. ^[28] La Media Luna Fértil de Asia Occidental, Egipto y la India fueron sitios de la primera siembra y cosecha planificada de plantas que previamente se habían recolectado en estado silvestre. El desarrollo independiente de la agricultura ocurrió en el norte y sur de China, el Sahel de África , Nueva Guinea y varias regiones de las Américas. ^[29] Los ocho cultivos fundadores del Neolítico ( trigo emmer , trigo einkorn , cebada , guisantes , lentejas , arveja amarga , garbanzos y lino ) habían aparecido alrededor de 7000 a. C. ^{[30] Los mejoradores de cultivos tradicionales han introducido durante mucho tiempo} germoplasma extraño en los cultivos mediante la creación de nuevos cruces. En 1875 se creó un cereal híbrido mediante el cruce de trigo y centeno . ^[31] Desde entonces, se han introducido de esa manera rasgos como genes de enanismo y resistencia a la roya . ^[32] El cultivo de tejidos vegetales y las mutaciones deliberadas han permitido a los humanos alterar la composición de los genomas de las plantas. ^{[33] [34]}

Los avances modernos en genética han permitido a los humanos alterar más directamente la genética de las plantas. En 1970, el laboratorio de Hamilton Smith descubrió enzimas de restricción que permitían cortar el ADN en lugares específicos, lo que permitió a los científicos aislar genes del genoma de un organismo. ^[35] Las ligasas de ADN que unen el ADN roto se habían descubierto anteriormente en 1967, ^[36] y al combinar las dos tecnologías, fue posible "cortar y pegar" secuencias de ADN y crear ADN recombinante . Los plásmidos , descubiertos en 1952, ^{[37] se convirtieron en} herramientas importantes para transferir información entre células y replicar secuencias de ADN. En 1907 se descubrió una bacteria que causaba tumores en las plantas, Agrobacterium tumefaciens , y a principios de la década de 1970 se descubrió que el agente inductor de tumores era un plásmido de ADN llamado plásmido Ti . ^[38] Al eliminar los genes del plásmido que causó el tumor y agregar genes nuevos, los investigadores pudieron infectar plantas con A. tumefaciens y dejar que las bacterias insertaran su secuencia de ADN elegida en los genomas de las plantas. ^[39] Como no todas las células vegetales eran susceptibles a la infección por A. tumefaciens , se desarrollaron otros métodos, incluida la electroporación , la microinyección ^[40] y el bombardeo de partículas con una pistola genética (inventada en 1987). ^{[41] [42]} En la década de 1980, se desarrollaron técnicas para introducir cloroplastos aislados nuevamente en una célula vegetal a la que se le había eliminado la pared celular. Con la introducción de la pistola genética en 1987, se hizo posible integrar genes extraños en un cloroplasto . ^[43] La transformación genética se ha vuelto muy eficiente en algunos organismos modelo. En 2008, se produjeron semillas modificadas genéticamente en Arabidopsis thaliana sumergiendo las flores en una solución de Agrobacterium . ^[44] En 2013, CRISPR se utilizó por primera vez para modificar el genoma de las plantas. ^[45]

La primera planta de cultivo genéticamente modificada fue el tabaco, reportada en 1983. ^[46] Se desarrolló creando un gen quimérico que unió un gen resistente a los antibióticos al plásmido T1 de Agrobacterium . El tabaco se infectó con Agrobacterium transformado con este plásmido dando como resultado que el gen quimérico se insertara en la planta. A través de técnicas de cultivo de tejidos se seleccionó una sola célula de tabaco que contenía el gen y una nueva planta creció a partir de ella. ^[47] Los primeros ensayos de campo de plantas genéticamente modificadas ocurrieron en Francia y los EE. UU. en 1986, las plantas de tabaco fueron diseñadas para ser resistentes a los herbicidas . ^[48] En 1987 Plant Genetic Systems , fundada por Marc Van Montagu y Jeff Schell , fue la primera compañía en diseñar genéticamente plantas resistentes a los insectos al incorporar genes que producían proteínas insecticidas de Bacillus thuringiensis (Bt) en el tabaco . ^[49] La República Popular China fue el primer país en comercializar plantas transgénicas, introduciendo un tabaco resistente a virus en 1992. ^[50] En 1994 Calgene obtuvo la aprobación para lanzar comercialmente el tomate Flavr Savr , un tomate diseñado para tener una vida útil más larga. ^[51] También en 1994, la Unión Europea aprobó el tabaco diseñado para ser resistente al herbicida bromoxinil , convirtiéndolo en el primer cultivo genéticamente modificado comercializado en Europa. ^{[52] En 1995, la} Agencia de Protección Ambiental aprobó la papa Bt como segura , después de haber sido aprobada por la FDA, convirtiéndola en el primer cultivo productor de pesticidas en ser aprobado en los EE. UU. ^[53] En 1996 se habían otorgado un total de 35 aprobaciones para cultivar comercialmente 8 cultivos transgénicos y un cultivo de flores (clavel), con 8 rasgos diferentes en 6 países más la UE. ^[48] ​​En 2010, 29 países habían plantado cultivos genéticamente modificados comercializados y otros 31 países habían otorgado aprobación regulatoria para la importación de cultivos transgénicos. ^[54]

La variedad de banano transgénico QCAV-4 fue aprobada por Australia y Nueva Zelanda en 2024. El banano resiste el hongo que es fatal para el banano Cavendish , la variedad dominante. ^[55]

A los cultivos genéticamente modificados se les añaden o eliminan genes mediante técnicas de ingeniería genética , ^[56] que originalmente incluían pistolas de genes , electroporación , microinyección y agrobacterium . Más recientemente, CRISPR y TALEN ofrecieron técnicas de edición mucho más precisas y convenientes.

Los cañones genéticos (también conocidos como biolística) "disparan" (partículas o radiaciones de alta energía directas contra ^[57] ) genes objetivo en las células vegetales. Es el método más común. El ADN se une a partículas diminutas de oro o tungsteno que posteriormente se disparan al tejido vegetal o a células vegetales individuales bajo alta presión. Las partículas aceleradas penetran tanto la pared celular como las membranas . El ADN se separa del metal y se integra en el ADN vegetal dentro del núcleo . Este método se ha aplicado con éxito en muchos cultivos, especialmente monocotiledóneas como el trigo o el maíz, para los que la transformación utilizando Agrobacterium tumefaciens ha sido menos exitosa. ^[58] La principal desventaja de este procedimiento es que puede causar daños graves al tejido celular.

La transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens es otra técnica común. Las agrobacterias son parásitos naturales de las plantas . ^[59] Su capacidad natural para transferir genes proporciona otro método de ingeniería. Para crear un entorno adecuado para ellas mismas, estas agrobacterias insertan sus genes en las plantas hospedantes, lo que da como resultado una proliferación de células vegetales modificadas cerca del nivel del suelo ( agallas de corona ). La información genética para el crecimiento del tumor está codificada en un fragmento de ADN circular móvil ( plásmido ). Cuando Agrobacterium infecta una planta, transfiere este T-ADN a un sitio aleatorio en el genoma de la planta. Cuando se utiliza en ingeniería genética, el T-ADN bacteriano se elimina del plásmido bacteriano y se reemplaza con el gen extraño deseado. La bacteria es un vector , que permite el transporte de genes extraños a las plantas. Este método funciona especialmente bien para plantas dicotiledóneas como patatas, tomates y tabaco. La infección por agrobacterias es menos exitosa en cultivos como el trigo y el maíz.

La electroporación se utiliza cuando el tejido vegetal no contiene paredes celulares. En esta técnica, "el ADN entra en las células vegetales a través de poros diminutos que se generan temporalmente mediante pulsos eléctricos".

La microinyección se utiliza para inyectar directamente ADN extraño en las células. ^[60]

Los científicos especializados en plantas, respaldados por los resultados de los modernos perfiles integrales de la composición de los cultivos, señalan que los cultivos modificados mediante técnicas de OGM tienen menos probabilidades de tener cambios no deseados que los cultivos cultivados de manera convencional. ^{[61] [62]}

En la investigación, el tabaco y la Arabidopsis thaliana son las plantas modificadas con mayor frecuencia, debido a métodos de transformación bien desarrollados, fácil propagación y genomas bien estudiados. ^{[63] [64]} Sirven como organismos modelo para otras especies de plantas.

Para introducir nuevos genes en las plantas se necesita un promotor específico para la zona en la que se va a expresar el gen. Por ejemplo, para expresar un gen solo en los granos de arroz y no en las hojas, se utiliza un promotor específico del endospermo . Los codones del gen deben estar optimizados para el organismo debido al sesgo de uso de codones .

Las plantas transgénicas tienen genes insertados en ellas que se derivan de otra especie. Los genes insertados pueden provenir de especies dentro del mismo reino (de planta a planta), o entre reinos (por ejemplo, de bacteria a planta). En muchos casos, el ADN insertado tiene que ser modificado ligeramente para que se exprese correcta y eficientemente en el organismo huésped. Las plantas transgénicas se utilizan para expresar proteínas , como las toxinas cry de B. thuringiensis , genes resistentes a herbicidas , anticuerpos , ^[65] y antígenos para vacunas . ^[66] Un estudio dirigido por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) también encontró genes virales en plantas transgénicas. ^[67]

Las zanahorias transgénicas se han utilizado para producir el fármaco Taliglucerasa alfa que se utiliza para tratar la enfermedad de Gaucher . ^[68] En el laboratorio, las plantas transgénicas se han modificado para aumentar la fotosíntesis (actualmente alrededor del 2% en la mayoría de las plantas frente al potencial teórico del 9-10%). ^[69] Esto es posible cambiando la enzima rubisco (es decir, cambiando plantas C ₃ en plantas C ₄ ^[70] ), colocando la rubisco en un carboxisoma , añadiendo bombas de CO ₂ en la pared celular, ^[71] o cambiando la forma o el tamaño de las hojas. ^{[72] [73] [74]} Las plantas han sido diseñadas para exhibir bioluminiscencia que puede convertirse en una alternativa sostenible a la iluminación eléctrica. ^[75]

Las plantas cisgénicas se crean utilizando genes que se encuentran dentro de la misma especie o de una especie estrechamente relacionada sexualmente compatible, donde puede ocurrir el mejoramiento de plantas convencional . ^[76] Algunos criadores y científicos argumentan que la modificación cisgénica es útil para plantas que son difíciles de cruzar por medios convencionales (como las papas ), y que las plantas en la categoría cisgénica no deberían requerir el mismo escrutinio regulatorio que las transgénicas. ^[77]

Las plantas modificadas genéticamente también pueden desarrollarse mediante la eliminación o eliminación de genes para alterar la composición genética de una planta sin incorporar genes de otras plantas. En 2014, el investigador chino Gao Caixia presentó patentes para la creación de una cepa de trigo resistente al mildiú polvoroso . La cepa carece de genes que codifican proteínas que reprimen las defensas contra el mildiú. Los investigadores eliminaron las tres copias de los genes del genoma hexaploide del trigo . Gao utilizó las herramientas de edición genética TALENs y CRISPR sin agregar ni cambiar ningún otro gen. No se planificaron ensayos de campo de inmediato. ^{[78] [79]} La técnica CRISPR también ha sido utilizada por el investigador de Penn State Yinong Yang para modificar los champiñones blancos ( Agaricus bisporus ) para que no se doren, ^[80] y por DuPont Pioneer para crear una nueva variedad de maíz. ^[81]

Con la integración de múltiples rasgos, se pueden integrar varios rasgos nuevos en un nuevo cultivo. ^[82]

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El valor económico de los alimentos transgénicos para los agricultores es uno de sus principales beneficios, incluso en los países en desarrollo. ^{[83] [84] [85]} Un estudio de 2010 concluyó que el maíz Bt proporcionó beneficios económicos de 6.900 millones de dólares durante los 14 años anteriores en cinco estados del Medio Oeste. La mayoría (4.300 millones de dólares) correspondió a agricultores que producían maíz no Bt. Esto se atribuyó a que las poblaciones de barrenadores del maíz europeo se redujeron por la exposición al maíz Bt, lo que dejó menos para atacar al maíz convencional cercano. ^{[86] [87]} Los economistas agrícolas calcularon que "el excedente mundial [aumentó en] 240,3 millones de dólares en 1996. De este total, la mayor parte (59%) fue para los agricultores estadounidenses. La empresa de semillas Monsanto recibió la siguiente parte más grande (21%), seguida por los consumidores estadounidenses (9%), el resto del mundo (6%) y el proveedor de germoplasma, Delta & Pine Land Company de Mississippi (5%)". ^[88]

Según el Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agrobiotecnológicas (ISAAA), en 2014 aproximadamente 18 millones de agricultores cultivaron cultivos biotecnológicos en 28 países; alrededor del 94% de los agricultores eran pobres en recursos en países en desarrollo. El 53% de la superficie mundial de cultivos biotecnológicos de 181,5 millones de hectáreas se cultivó en 20 países en desarrollo. ^[89] Un estudio exhaustivo de PG Economics de 2012 concluyó que los cultivos transgénicos aumentaron los ingresos agrícolas en todo el mundo en 14 mil millones de dólares en 2010, y que más de la mitad de este total se destinó a agricultores de países en desarrollo. [90 ^]

Renunciar a estos beneficios es costoso. ^{[91] [92]} Wesseler et al. , 2017 estiman el costo de la demora para varios cultivos, incluidos el banano GM en Uganda , el caupí GM en África occidental y el maíz GM en Kenia . ^[91] Calculan que solo Nigeria pierde entre 33 y 46 millones de dólares al año. ^[91] Los daños potenciales y supuestos de los cultivos GM deben compararse con estos costos de la demora. ^{[91] [92]}

Los críticos cuestionaron los supuestos beneficios para los agricultores por la prevalencia de observadores sesgados y por la ausencia de ensayos controlados aleatorios . ^{[ cita requerida ]} El principal cultivo Bt que cultivan los pequeños agricultores en los países en desarrollo es el algodón. Una revisión de 2006 de los hallazgos del algodón Bt realizada por economistas agrícolas concluyó que "el balance general, aunque prometedor, es mixto. Los rendimientos económicos son muy variables a lo largo de los años, el tipo de explotación y la ubicación geográfica". ^[93]

En 2013, el Consejo Asesor Científico de las Academias Europeas (EASAC) pidió a la UE que permitiera el desarrollo de tecnologías de modificación genética agrícola para hacer posible una agricultura más sostenible, empleando menos tierra, agua y recursos nutritivos. El EASAC también criticó el "marco regulatorio costoso y que requiere mucho tiempo" de la UE y dijo que la UE se había quedado atrás en la adopción de tecnologías de modificación genética. ^[94]

Los participantes en los mercados de negocios agrícolas incluyen compañías de semillas, compañías agroquímicas, distribuidores, agricultores, elevadores de granos y universidades que desarrollan nuevos cultivos/rasgos y cuyas extensiones agrícolas asesoran a los agricultores sobre las mejores prácticas. ^{[ cita requerida ]} Según una revisión de 2012 basada en datos de finales de la década de 1990 y principios de la década de 2000, gran parte del cultivo transgénico que se cultiva cada año se utiliza para alimentar al ganado y el aumento de la demanda de carne conduce a un aumento de la demanda de cultivos forrajeros transgénicos. ^[95] El uso de granos forrajeros como porcentaje de la producción total de cultivos es del 70% para el maíz y más del 90% de las harinas de semillas oleaginosas como la soja. Aproximadamente 65 millones de toneladas métricas de granos de maíz transgénico y aproximadamente 70 millones de toneladas métricas de harinas de soja derivadas de la soja transgénica se convierten en piensos. ^[95]

En 2014, el valor global de las semillas biotecnológicas fue de 15.700 millones de dólares; 11.300 millones de dólares (72%) correspondieron a países industriales y 4.400 millones de dólares (28%) a países en desarrollo. ^[89] En 2009, Monsanto tuvo 7.300 millones de dólares en ventas de semillas y licencias de su tecnología; DuPont, a través de su filial Pioneer , fue la siguiente empresa más grande en ese mercado. ^[96] En 2009, la línea general de productos Roundup, incluidas las semillas transgénicas, representaba aproximadamente el 50% del negocio de Monsanto. ^[97]

Algunas patentes sobre rasgos transgénicos han expirado, lo que permite el desarrollo legal de cepas genéricas que incluyen estos rasgos. Por ejemplo, ahora está disponible la soja transgénica genérica tolerante al glifosato. Otro impacto es que los rasgos desarrollados por un proveedor se pueden agregar a las cepas patentadas de otro proveedor, lo que potencialmente aumenta la elección de productos y la competencia. ^[98] La patente sobre el primer tipo de cultivo Roundup Ready que Monsanto produjo (soja) expiró en 2014 ^[99] y la primera cosecha de soja sin patente se produce en la primavera de 2015. ^[100] Monsanto ha licenciado ampliamente la patente a otras empresas de semillas que incluyen el rasgo de resistencia al glifosato en sus productos de semillas. ^[101] Alrededor de 150 empresas han licenciado la tecnología, ^[102] incluidas Syngenta ^[103] y DuPont Pioneer . ^[104]

En 2014, el estudio más amplio realizado hasta el momento concluyó que los efectos de los cultivos transgénicos en la agricultura eran positivos. El metaanálisis consideró todos los estudios publicados en idioma inglés sobre los impactos agronómicos y económicos entre 1995 y marzo de 2014 para tres cultivos transgénicos importantes: soja, maíz y algodón. El estudio encontró que los cultivos tolerantes a los herbicidas tienen costos de producción más bajos, mientras que en el caso de los cultivos resistentes a los insectos, el menor uso de pesticidas se vio compensado por precios más altos de las semillas, lo que dejó los costos generales de producción más o menos iguales. ^{[3] [105]}

Los rendimientos aumentaron un 9% en el caso de las variedades tolerantes a los herbicidas y un 25% en el de las resistentes a los insectos. Los agricultores que adoptaron cultivos transgénicos obtuvieron un 69% más de beneficios que los que no lo hicieron. El estudio concluyó que los cultivos transgénicos ayudan a los agricultores de los países en desarrollo, aumentando los rendimientos en 14 puntos porcentuales. ^[105]

Los investigadores consideraron algunos estudios que no fueron revisados ​​por pares y algunos que no informaron tamaños de muestra. Intentaron corregir el sesgo de publicación , al considerar fuentes más allá de las revistas académicas . El gran conjunto de datos permitió que el estudio controlara variables potencialmente confusas, como el uso de fertilizantes. Por otra parte, concluyeron que la fuente de financiación no influyó en los resultados del estudio. ^[105]

En condiciones especiales destinadas a revelar solo factores genéticos de rendimiento, se sabe que muchos cultivos GM tienen en realidad rendimientos más bajos . Esto se debe a uno o ambos de los siguientes factores: retraso del rendimiento, en el que el rasgo en sí mismo reduce el rendimiento, ya sea por competir por materia prima de síntesis o por insertarse de manera ligeramente imprecisa en medio de un gen relevante para el rendimiento; y/o retraso del rendimiento , en el que lleva algún tiempo introducir la genética de rendimiento más nueva en las líneas GM. Sin embargo, esto no refleja condiciones de campo realistas, especialmente si se deja de lado la presión de las plagas , que a menudo es el objetivo del rasgo GM. ^[106] Véase, por ejemplo, Roundup Ready § Productivity claims .

La edición genética también puede aumentar los rendimientos de forma no específica al uso de biocidas o pesticidas. En marzo de 2022, los resultados de las pruebas de campo mostraron que la eliminación de los genes KRN2 en maíz y OsKRN2 en arroz mediante CRISPR aumentó los rendimientos de los granos en un ~10% y un ~8% sin que se detectaran efectos negativos. ^{[107] [108]}

Los cultivos transgénicos que se cultivan hoy en día o que se encuentran en desarrollo han sido modificados con diversas características , entre ellas, una mayor vida útil , resistencia a enfermedades , resistencia al estrés, resistencia a herbicidas , resistencia a plagas , producción de bienes útiles como biocombustibles o medicamentos, y capacidad para absorber toxinas y para su uso en la biorremediación de la contaminación.

Recientemente, la investigación y el desarrollo se han orientado a la mejora de cultivos que son importantes a nivel local en los países en desarrollo , como la caupí resistente a los insectos para África ^{[109] y} la berenjena resistente a los insectos . ^[110]

El primer cultivo genéticamente modificado aprobado para la venta en los EE. UU. fue el tomate FlavrSavr , que tenía una vida útil más larga. ^[51] El tomate FlavrSavr, que se vendió por primera vez en 1994, cesó su producción en 1997. ^[111] Ya no está en el mercado.

En noviembre de 2014, el USDA aprobó una papa transgénica que evita las magulladuras. ^{[112] [113]}

En febrero de 2015, el USDA aprobó las manzanas Arctic , ^[114] convirtiéndose en la primera manzana modificada genéticamente aprobada para la venta en EE. UU. ^[115] El silenciamiento genético se utilizó para reducir la expresión de la polifenol oxidasa (PPO) , evitando así el oscurecimiento enzimático de la fruta después de haberla cortado. El rasgo se agregó a las variedades Granny Smith y Golden Delicious . ^{[114] [116]} El rasgo incluye un gen de resistencia a los antibióticos bacterianos que proporciona resistencia al antibiótico kanamicina . La ingeniería genética implicó el cultivo en presencia de kanamicina, lo que permitió que solo sobrevivieran los cultivares resistentes. Los humanos que consumen manzanas no adquieren resistencia a la kanamicina, según arcticapple.com. ^[117] La ​​FDA aprobó las manzanas en marzo de 2015. ^[118]

Las plantas utilizan un mecanismo de extinción no fotoquímico para protegerse de la luz solar excesiva. Las plantas pueden activar el mecanismo de extinción casi instantáneamente, pero tarda mucho más en desactivarse de nuevo. Durante el tiempo que está activado, aumenta la cantidad de energía que se desperdicia. ^[119] Una modificación genética en tres genes permite corregir esto (en un ensayo con plantas de tabaco). Como resultado, los rendimientos fueron entre un 14 y un 20 % más altos, en términos del peso de las hojas secas cosechadas. Las plantas tenían hojas más grandes, eran más altas y tenían raíces más vigorosas. ^{[119] [120]}

Otra mejora que se puede realizar en el proceso de fotosíntesis (con plantas de la vía C3 ) es la fotorrespiración . Al insertar la vía C4 en plantas C3, la productividad puede aumentar hasta en un 50% en cultivos de cereales , como el arroz. ^{[121] [122] [123] [124] [125]}

La iniciativa Harnessing Plants se centra en la creación de plantas GM que tengan mayor masa de raíces, mayor profundidad de raíces y mayor contenido de suberina.

Algunas semillas de soja transgénicas ofrecen perfiles de aceite mejorados para su procesamiento. ^[126] La Camelina sativa ha sido modificada para producir plantas que acumulan altos niveles de aceites similares a los aceites de pescado . ^{[127] [128]}

El arroz dorado , desarrollado por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) , proporciona mayores cantidades de vitamina A destinadas a reducir la deficiencia de vitamina A. ^{[129] [130]} A enero de 2016, el arroz dorado aún no se ha cultivado comercialmente en ningún país. ^[131]

Una yuca genéticamente modificada en desarrollo ofrece menos glucósidos de cianógeno y mayor contenido de proteínas y otros nutrientes (llamada BioCassava). ^[132]

En noviembre de 2014, el USDA aprobó una papa que evita que se magulle y produce menos acrilamida cuando se fríe. ^{[112] [113]} No emplean genes de especies que no sean papas. El rasgo se agregó a las variedades Russet Burbank , Ranger Russet y Atlantic. ^[112]

Las plantas han sido diseñadas para tolerar factores estresantes no biológicos , como la sequía , ^{[112] [113] [133] [134]} las heladas , ^[135] y la alta salinidad del suelo . ^[64] En 2011, el maíz DroughtGard de Monsanto se convirtió en el primer cultivo transgénico resistente a la sequía en recibir la aprobación de comercialización en Estados Unidos. ^[136]

La resistencia a la sequía se produce modificando los genes de la planta responsables del mecanismo conocido como metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM), que permite a las plantas sobrevivir a pesar de los bajos niveles de agua. Esto es prometedor para los cultivos con gran demanda de agua, como el arroz, el trigo, la soja y el álamo, ya que aceleran su adaptación a entornos con escasez de agua. ^{[137] [138]} Se han identificado varios mecanismos de tolerancia a la salinidad en cultivos tolerantes a la sal. Por ejemplo, los cultivos de arroz, canola y tomate se han modificado genéticamente para aumentar su tolerancia al estrés salino. ^{[139] [140]}

El rasgo GM más prevalente es la tolerancia a los herbicidas, ^[141] donde la tolerancia al glifosato es la más común. ^[142] El glifosato (el ingrediente activo en Roundup y otros productos herbicidas) mata las plantas al interferir con la vía shikimato en las plantas, que es esencial para la síntesis de los aminoácidos aromáticos fenilalanina , tirosina y triptófano . La vía shikimato no está presente en los animales, que en su lugar obtienen aminoácidos aromáticos de su dieta. Más específicamente, el glifosato inhibe la enzima 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (EPSPS).

Esta característica se desarrolló porque los herbicidas utilizados en los cultivos de cereales y pastos en ese momento eran altamente tóxicos y no eran efectivos contra las malezas de hojas estrechas. Por lo tanto, el desarrollo de cultivos que pudieran soportar la pulverización con glifosato reduciría los riesgos ambientales y para la salud y daría una ventaja agrícola al agricultor. ^[143]

Algunos microorganismos tienen una versión de EPSPS que es resistente a la inhibición del glifosato. Uno de ellos se aisló de una cepa CP4 de Agrobacterium (CP4 EPSPS) que era resistente al glifosato. ^{[144] [145]} El gen CP4 EPSPS se diseñó para la expresión en plantas fusionando el extremo 5' del gen a un péptido de tránsito de cloroplasto derivado de la EPSPS de petunia . Este péptido de tránsito se utilizó porque había demostrado previamente una capacidad para entregar EPSPS bacteriana a los cloroplastos de otras plantas. Este gen CP4 EPSPS se clonó y transfectó en soja .

El plásmido utilizado para introducir el gen en la soja fue PV-GMGTO4. Contenía tres genes bacterianos, dos genes CP4 EPSPS y un gen que codifica la beta-glucuronidasa (GUS) de Escherichia coli como marcador. El ADN se inyectó en la soja utilizando el método de aceleración de partículas . Para la transformación se utilizó la variedad de soja A54O3 .

Las plantas de tabaco han sido diseñadas para ser resistentes al herbicida bromoxinil . ^[146]

También se han comercializado cultivos resistentes al herbicida glufosinato . ^[147] Se están desarrollando cultivos diseñados para resistir múltiples herbicidas que permitan a los agricultores utilizar un grupo mixto de dos, tres o cuatro productos químicos diferentes para combatir la creciente resistencia a los herbicidas. ^{[148] [149]}

En octubre de 2014, la EPA de EE. UU. registró el maíz Enlist Duo de Dow , que está modificado genéticamente para ser resistente tanto al glifosato como al 2,4-D , en seis estados. ^{[150] [151] [152]} La inserción de un gen bacteriano de ariloxialcanoato dioxigenasa, aad1, hace que el maíz sea resistente al 2,4-D. ^{[150] [153]} El USDA había aprobado el maíz y la soja con la mutación en septiembre de 2014. ^[154]

Monsanto ha solicitado la aprobación de una cepa apilada que sea tolerante tanto al glifosato como al dicamba . La solicitud incluye planes para evitar la deriva del herbicida a otros cultivos. ^[155] Se produjeron daños significativos a otros cultivos no resistentes debido a las formulaciones de dicamba destinadas a reducir la deriva de volatilización cuando se rociaron sobre soja resistente en 2017. ^[156] Las etiquetas de las formulaciones de dicamba más nuevas especifican que no se debe rociar cuando la velocidad promedio del viento sea superior a 10-15 millas por hora (16-24 km/h) para evitar la deriva de partículas, la velocidad promedio del viento sea inferior a 3 millas por hora (4,8 km/h) para evitar inversiones de temperatura y se pronostique lluvia o altas temperaturas para el día siguiente. Sin embargo, estas condiciones generalmente solo ocurren durante junio y julio durante unas pocas horas a la vez. ^{[157] [158]}

El tabaco, el maíz, el arroz y algunos otros cultivos han sido modificados genéticamente para expresar genes que codifican proteínas insecticidas de Bacillus thuringiensis (Bt). ^{[159] [160]} Se estima que la introducción de cultivos Bt durante el período comprendido entre 1996 y 2005 ha reducido el volumen total de uso de ingredientes activos de insecticidas en los Estados Unidos en más de 100 mil toneladas. Esto representa una reducción del 19,4% en el uso de insecticidas. ^[161]

A finales de la década de 1990, una papa genéticamente modificada que era resistente al escarabajo de la papa fue retirada del mercado porque los principales compradores la rechazaron por temor a la oposición de los consumidores. ^[112]

Los virus de las plantas son la causa de alrededor de la mitad de las enfermedades de las plantas que surgen en todo el mundo, y se estima que entre el 10% y el 15% de las pérdidas en el rendimiento de los cultivos. ^[162] La papaya, las patatas y la calabaza han sido modificadas genéticamente para resistir patógenos virales como el virus del mosaico del pepino que, a pesar de su nombre, infecta una amplia variedad de plantas. ^{[163] [162]} La papaya resistente a los virus se desarrolló en respuesta a un brote del virus de la mancha anular de la papaya (PRV) en Hawái a finales de los años 1990. Incorporan ADN del PRV. ^{[164] [165]} Para 2010, el 80% de las plantas de papaya hawaianas estaban modificadas genéticamente. ^{[166] [167]}

En 1998, las patatas fueron modificadas genéticamente para que resistieran al virus del enrollamiento de la hoja de la patata y al virus Y de la patata. Las bajas ventas llevaron a su retirada del mercado después de tres años. ^[168]

A partir de los años 1990, se desarrollaron calabacines amarillos resistentes a dos y luego a tres virus, los virus del mosaico amarillo de la sandía, el pepino y el calabacín. El calabacín fue el segundo cultivo transgénico aprobado por los organismos reguladores estadounidenses. Más tarde, el rasgo se añadió al calabacín. ^[169]

En los últimos años se han desarrollado muchas cepas de maíz para combatir la propagación del virus del mosaico enanista del maíz , un virus costoso que causa retraso en el crecimiento y que es transportado por el pasto Johnson y propagado por insectos vectores, los pulgones. Estas cepas están disponibles comercialmente, aunque la resistencia no es estándar entre las variantes de maíz transgénico. ^[170]

En 2012, la FDA aprobó el primer fármaco producido a partir de plantas , un tratamiento para la enfermedad de Gaucher . ^[171] Las plantas de tabaco se han modificado para producir anticuerpos terapéuticos. ^[172]

Las algas están en desarrollo para su uso en biocombustibles . ^[173] El enfoque de las microalgas para la producción en masa de biocombustibles modificando las algas para producir más lípidos se ha convertido en un foco, pero tomará años ver resultados debido al costo de este proceso para extraer lípidos. ^[174] Los investigadores en Singapur estaban trabajando en jatropha GM para la producción de biocombustibles. ^[175] Syngenta tiene la aprobación del USDA para comercializar un maíz de marca registrada Enogen que ha sido modificado genéticamente para convertir su almidón en azúcar para etanol . ^[176] Algunos árboles han sido modificados genéticamente para tener menos lignina o para expresar lignina con enlaces químicamente lábiles. La lignina es el factor limitante crítico cuando se usa madera para hacer bioetanol porque la lignina limita la accesibilidad de las microfibrillas de celulosa a la despolimerización por enzimas . ^[177] Además de en los árboles, los enlaces de lignina químicamente lábiles también son muy útiles para los cultivos de cereales como el maíz, ^{[178] [179]}

Las empresas y los laboratorios están trabajando en plantas que se pueden utilizar para fabricar bioplásticos . ^[180] También se han desarrollado patatas que producen almidones útiles industrialmente. ^[181] Las semillas oleaginosas se pueden modificar para producir ácidos grasos para detergentes , combustibles sustitutos y productos petroquímicos .

Además del cultivo oleaginoso modificado mencionado anteriormente, también se ha modificado Camelina sativa para que produzca feromonas de Helicoverpa armigera y se está trabajando en una versión de Spodoptera frugiperda . Se han probado las feromonas de H. armigera y son eficaces. ^[182]

En 2011, los científicos de la Universidad de York desarrollaron una maleza ( Arabidopsis thaliana ) que contiene genes de bacterias que podrían limpiar los contaminantes del suelo explosivos TNT y RDX. ^[183] ​​Se estima que 16 millones de hectáreas en los EE. UU. (1,5 % de la superficie total) están contaminadas con TNT y RDX. Sin embargo, A. thaliana no era lo suficientemente resistente para su uso en campos de pruebas militares. ^[184] Las modificaciones en 2016 incluyeron pasto varilla y agrostis . ^[185]

Se han utilizado plantas genéticamente modificadas para la biorremediación de suelos contaminados. Mercurio , selenio y contaminantes orgánicos como los bifenilos policlorados (PCB). ^{[184] [186]}

Los ambientes marinos son especialmente vulnerables, ya que la contaminación, como los derrames de petróleo , no se puede contener. Además de la contaminación antropogénica, millones de toneladas de petróleo ingresan anualmente al ambiente marino a través de filtraciones naturales. A pesar de su toxicidad, una fracción considerable del petróleo que ingresa a los sistemas marinos es eliminada por las actividades de degradación de hidrocarburos de las comunidades microbianas. Particularmente exitoso es un grupo de especialistas recientemente descubierto, las llamadas bacterias hidrocarbonoclásticas (HCCB), que pueden ofrecer genes útiles. ^[187]

Los cultivos como el maíz se reproducen sexualmente cada año. Esto hace que los genes que se propagan a la siguiente generación sean aleatorios, lo que significa que se pueden perder rasgos deseables. Para mantener una cosecha de alta calidad, algunos agricultores compran semillas todos los años. Normalmente, la empresa de semillas mantiene dos variedades endogámicas y las cruza para formar una cepa híbrida que luego se vende. Las plantas relacionadas, como el sorgo y el pasto gamma, pueden realizar apomixis , una forma de reproducción asexual que mantiene intacto el ADN de la planta. Este rasgo aparentemente está controlado por un solo gen dominante, pero la cría tradicional no ha tenido éxito en la creación de maíz de reproducción asexual. La ingeniería genética ofrece otra vía para lograr este objetivo. Una modificación exitosa permitiría a los agricultores replantar semillas cosechadas que conserven los rasgos deseables, en lugar de depender de semillas compradas. ^[188]

También existen modificaciones genéticas en algunos cultivos que facilitan su procesamiento, es decir, que se cultiven de forma más compacta. ^[189] Se han modificado cultivos como los tomates para que no tengan semillas. ^[190] Se ha modificado el tabaco para que produzca clorofila c además de a y b , lo que aumenta las tasas de crecimiento. El transgén se descubrió en las algas marinas , que lo utilizan para obtener energía de la luz azul que es capaz de penetrar el agua de mar de forma más eficaz que las longitudes de onda más largas. ^{[191] [192]}

Se han realizado varias modificaciones de Camelina sativa , consulte §Aceites comestibles y §Productos de manejo de plagas sin pesticidas más arriba.

El número de liberaciones de campo aprobadas por el USDA para pruebas aumentó de 4 en 1985 a 1.194 en 2002 y, a partir de entonces, alcanzó un promedio de alrededor de 800 por año. El número de sitios por liberación y el número de construcciones genéticas (formas en que el gen de interés se empaqueta junto con otros elementos) han aumentado rápidamente desde 2005. Las liberaciones con propiedades agronómicas (como la resistencia a la sequía) aumentaron de 1.043 en 2005 a 5.190 en 2013. Hasta septiembre de 2013, se habían aprobado alrededor de 7.800 liberaciones para maíz, más de 2.200 para soja, más de 1.100 para algodón y alrededor de 900 para papas. Se aprobaron liberaciones por tolerancia a herbicidas (6.772 liberaciones), resistencia a insectos (4.809), calidad del producto como sabor o nutrición (4.896), propiedades agronómicas como resistencia a sequías (5.190) y resistencia a virus/hongos (2.616). Las instituciones con más liberaciones de campo autorizadas incluyen Monsanto con 6.782, Pioneer/DuPont con 1.405, Syngenta con 565 y el Servicio de Investigación Agrícola del USDA con 370. Hasta septiembre de 2013, el USDA había recibido propuestas para liberar arroz, calabaza, ciruela, rosa, tabaco, lino y achicoria transgénicos. ^[207]

La exposición constante a una toxina crea una presión evolutiva para las plagas resistentes a esa toxina. ^[208] La dependencia excesiva del glifosato y una reducción en la diversidad de prácticas de manejo de malezas permitieron la propagación de la resistencia al glifosato en 14 especies de malezas en los EE. UU. ^[207] y en la soja. ^[5]

Para reducir la resistencia a los cultivos de Bacillus thuringiensis (Bt), la comercialización en 1996 de algodón y maíz transgénicos se asoció a una estrategia de gestión para evitar que los insectos se volvieran resistentes. Los planes de gestión de la resistencia a los insectos son obligatorios para los cultivos Bt. El objetivo es fomentar una gran población de plagas de modo que cualquier gen de resistencia (recesivo) se diluya dentro de la población. La resistencia reduce la aptitud evolutiva en ausencia del factor estresante, Bt. En los refugios, las cepas no resistentes superan a las resistentes. ^[209]

Con niveles suficientemente altos de expresión transgénica, casi todos los heterocigotos (S/s), es decir, el segmento más grande de la población de la plaga que porta un alelo de resistencia, morirán antes de la maduración, impidiendo así la transmisión del gen de resistencia a su progenie. ^[210] Los refugios (es decir, campos de plantas no transgénicas) adyacentes a los campos transgénicos aumentan la probabilidad de que los individuos homocigotos resistentes (s/s) y cualquier heterocigoto sobreviviente se apareen con individuos susceptibles (S/S) del refugio, en lugar de con otros individuos portadores del alelo de resistencia. Como resultado, la frecuencia del gen de resistencia en la población sigue siendo menor.

Los factores que complican la situación pueden afectar el éxito de la estrategia de dosis alta/refugio. Por ejemplo, si la temperatura no es ideal, el estrés térmico puede reducir la producción de toxina Bt y dejar a la planta más susceptible. Más importante aún, se ha documentado una expresión reducida al final de la temporada, posiblemente como resultado de la metilación del ADN del promotor . ^[211] El éxito de la estrategia de dosis alta/refugio ha mantenido con éxito el valor de los cultivos Bt. Este éxito ha dependido de factores independientes de la estrategia de gestión, incluidas las bajas frecuencias de alelos de resistencia inicial, los costos de adaptación asociados con la resistencia y la abundancia de plantas hospedantes no Bt fuera de los refugios. ^[212]

Las empresas que producen semillas Bt están introduciendo cepas con múltiples proteínas Bt. Monsanto hizo esto con el algodón Bt en la India, donde el producto fue rápidamente adoptado. ^[213] Monsanto también, en un intento de simplificar el proceso de implementación de refugios en los campos para cumplir con las políticas de Manejo de Resistencia a Insectos (IRM) y prevenir prácticas de plantación irresponsables, ha comenzado a comercializar bolsas de semillas con una proporción fija de semillas de refugio (no transgénicas) mezcladas con las semillas Bt que se venden. Esta práctica, denominada "Refugio en una bolsa" (RIB), tiene como objetivo aumentar el cumplimiento de los requisitos de refugio por parte de los agricultores y reducir la mano de obra adicional necesaria en la plantación al tener a mano bolsas de semillas Bt y de refugio separadas. ^[214] Es probable que esta estrategia reduzca la probabilidad de que se produzca resistencia a Bt para el gusano de la raíz del maíz , pero puede aumentar el riesgo de resistencia para las plagas lepidópteras del maíz, como el barrenador europeo del maíz . Las preocupaciones crecientes por la resistencia con mezclas de semillas incluyen larvas parcialmente resistentes en una planta Bt que pueden trasladarse a una planta susceptible para sobrevivir o la polinización cruzada del polen de refugio en plantas Bt que puede reducir la cantidad de Bt expresada en los granos para los insectos que se alimentan de las mazorcas. ^{[215] [216]}

Las mejores prácticas de manejo (BMP) para controlar las malezas pueden ayudar a retrasar la resistencia. Las BMP incluyen la aplicación de múltiples herbicidas con diferentes modos de acción, la rotación de cultivos, la plantación de semillas libres de malezas, la exploración rutinaria de los campos, la limpieza del equipo para reducir la transmisión de malezas a otros campos y el mantenimiento de los bordes de los campos. ^[207] Los cultivos transgénicos más ampliamente plantados están diseñados para tolerar herbicidas. Para 2006, algunas poblaciones de malezas habían evolucionado para tolerar algunos de los mismos herbicidas. El amaranto de Palmer es una maleza que compite con el algodón. Originaria del suroeste de los EE. UU., viajó al este y se encontró por primera vez resistente al glifosato en 2006, menos de 10 años después de que se introdujera el algodón transgénico. ^{[217] [218]}

Los agricultores generalmente utilizan menos insecticidas cuando plantan cultivos resistentes a Bt. El uso de insecticidas en las granjas de maíz disminuyó de 0,21 libras por acre plantado en 1995 a 0,02 libras en 2010. Esto es consistente con la disminución de las poblaciones de barrenadores europeos del maíz como resultado directo del maíz y el algodón Bt. El establecimiento de requisitos mínimos de refugio ayudó a retrasar la evolución de la resistencia a Bt. Sin embargo, parece que se está desarrollando resistencia a algunos rasgos de Bt en algunas áreas. ^[207] En Colombia, el algodón GM ha reducido el uso de insecticidas en un 25% y el uso de herbicidas en un 5%, y el maíz GM ha reducido el uso de insecticidas y herbicidas en un 66% y un 13%, respectivamente. ^[219]

Al dejar al menos el 30% de los residuos de los cultivos en la superficie del suelo desde la cosecha hasta la siembra, la labranza de conservación reduce la erosión del suelo causada por el viento y el agua, aumenta la retención de agua y reduce la degradación del suelo , así como la escorrentía hídrica y química. Además, la labranza de conservación reduce la huella de carbono de la agricultura. ^[220] Una revisión de 2014 que abarcó 12 estados entre 1996 y 2006 encontró que un aumento del 1% en la adopción de soja tolerante a herbicidas (HT) conduce a un aumento del 0,21% en la labranza de conservación y una disminución del 0,3% en el uso de herbicidas de calidad ajustada. ^[220]

La combinación de un mayor rendimiento, una menor utilización de la tierra, una menor utilización de fertilizantes y una menor utilización de maquinaria agrícola crea un ciclo de retroalimentación que reduce las emisiones de carbono relacionadas con la agricultura. Se ha estimado que estas reducciones ascienden al 7,5% de las emisiones agrícolas totales en la UE o 33 millones de toneladas de CO2 _[ ^221] y a unos 8,76 millones de toneladas de CO2 _en Colombia ^{[219] .}

El uso de cultivos tolerantes a la sequía puede aumentar el rendimiento en lugares con escasez de agua, lo que posibilita la agricultura en nuevas zonas. Se ha demostrado que la adopción de maíz tolerante a la sequía en Ghana aumentó el rendimiento en más del 150% y aumentó la intensidad de la comercialización, aunque no afectó significativamente a los ingresos agrícolas. ^[222]

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 cultivos modificados genéticamente 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 cada producto. Por ejemplo, un cultivo que no está destinado a uso alimentario generalmente no es examinado por las autoridades responsables de la seguridad alimentaria. ^{[223] [224]}

En 2013, se plantaron cultivos transgénicos en 27 países; 19 eran países en desarrollo y 8 eran países desarrollados. 2013 fue el segundo año en que los países en desarrollo cultivaron la mayoría (54%) de la cosecha total de cultivos transgénicos. 18 millones de agricultores cultivaron cultivos transgénicos; alrededor del 90% eran pequeños agricultores en países en desarrollo. ^[1]

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) informa cada año sobre el área total de variedades de cultivos transgénicos plantados en los Estados Unidos. ^{[226] [227]} Según el Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas , los estados publicados en estas tablas representan entre el 81 y el 86 por ciento de toda el área plantada de maíz, entre el 88 y el 90 por ciento de toda el área plantada de soja y entre el 81 y el 93 por ciento de toda el área plantada de algodón de las tierras altas (según el año).

Las estimaciones mundiales las elabora el Servicio Internacional para la Adquisición de Aplicaciones Agrobiotecnológicas (ISAAA) y se pueden encontrar en sus informes anuales, "Situación mundial de los cultivos transgénicos comercializados". ^{[1] [228]}

Los agricultores han adoptado ampliamente la tecnología de cultivos transgénicos (véase la figura). Entre 1996 y 2013, la superficie total de tierra cultivada con cultivos transgénicos aumentó en un factor de 100, de 17.000 kilómetros cuadrados (4.200.000 acres) a 1.750.000 km2 ⁽ 432 millones de acres). ^{[1] El 10% de la} tierra cultivable del mundo estaba plantada con cultivos transgénicos en 2010. ^[54] En 2011, se cultivaban comercialmente 11 cultivos transgénicos diferentes en 395 millones de acres (160 millones de hectáreas) en 29 países como Estados Unidos, Brasil, Argentina, India, Canadá, China, Paraguay, Pakistán, Sudáfrica, Uruguay, Bolivia, Australia, Filipinas, Myanmar, Burkina Faso, México y España. ^[54] Una de las razones clave para esta adopción generalizada es el beneficio económico percibido que la tecnología aporta a los agricultores. Por ejemplo, el sistema de plantar semillas resistentes al glifosato y luego aplicar glifosato una vez que las plantas emergieron proporcionó a los agricultores la oportunidad de aumentar drásticamente el rendimiento de una parcela de tierra determinada, ya que esto les permitió plantar hileras más juntas. Sin él, los agricultores tenían que plantar hileras lo suficientemente separadas para controlar las malezas post-emergentes con labranza mecánica. ^[229] Asimismo, el uso de semillas Bt significa que los agricultores no tienen que comprar insecticidas y luego invertir tiempo, combustible y equipo en aplicarlos. Sin embargo, los críticos han cuestionado si los rendimientos son mayores y si el uso de químicos es menor con los cultivos transgénicos. Consulte el artículo sobre las controversias sobre los alimentos genéticamente modificados para obtener información.

En los EE.UU., en 2014, el 94% de la superficie plantada de soja, el 96% de algodón y el 93% de maíz eran variedades modificadas genéticamente. ^{[230] [231] [232]} La soja modificada genéticamente sólo presentaba rasgos de tolerancia a los herbicidas, pero el maíz y el algodón presentaban tanto rasgos de tolerancia a los herbicidas como de protección contra los insectos (estos últimos, en gran medida, proteína Bt). ^[233] Estos constituyen "rasgos de entrada" que tienen como objetivo beneficiar económicamente a los productores, pero pueden tener beneficios ambientales indirectos y beneficios de costos para los consumidores. Los fabricantes de comestibles de Estados Unidos estimaron en 2003 que entre el 70% y el 75% de todos los alimentos procesados ​​en los EE.UU. contenían un ingrediente modificado genéticamente. ^[234]

A partir de 2024, el cultivo de cultivos genéticamente modificados está prohibido en 38 países, mientras que 9 países han prohibido su importación. ^[235] Europa cultiva relativamente pocos cultivos genéticamente modificados ^[236] con la excepción de España, donde una quinta parte del maíz es genéticamente modificado, ^[237] y cantidades más pequeñas en otros cinco países. ^[238] La UE tuvo una prohibición "de facto" sobre la aprobación de nuevos cultivos transgénicos, desde 1999 hasta 2004. ^{[239] [240]} Los cultivos transgénicos ahora están regulados por la UE. ^[241] Los países en desarrollo cultivaron el 54 por ciento de los cultivos genéticamente modificados en 2013. ^[1]

En los últimos años, los cultivos transgénicos se han expandido rápidamente en los países en desarrollo . En 2013, aproximadamente 18 millones de agricultores cultivaron el 54% de los cultivos transgénicos del mundo en países en desarrollo. ^[1] El mayor aumento de 2013 se produjo en Brasil (403.000 km2 ^frente a los 368.000 km2 ^de 2012). El algodón transgénico comenzó a cultivarse en la India en 2002, alcanzando los 110.000 km2 ^en 2013. ^[1]

Según el informe de ISAAA de 2013: "un total de 36 países (35 + UE-28) han otorgado aprobaciones regulatorias para cultivos biotecnológicos para uso alimentario y/o forrajero y para liberación ambiental o plantación desde 1994... un total de 2.833 aprobaciones regulatorias que involucran 27 cultivos GM y 336 eventos GM (NB: un "evento" es una modificación genética específica en una especie específica) han sido emitidas por las autoridades, de las cuales 1.321 son para uso alimentario (uso directo o procesamiento), 918 para uso forrajero (uso directo o procesamiento) y 599 para liberación ambiental o plantación. Japón tiene el mayor número (198), seguido de los EE. UU. (165, sin incluir eventos "apilados"), Canadá (146), México (131), Corea del Sur (103), Australia (93), Nueva Zelanda (83), la Unión Europea (71 incluidas las aprobaciones que han expirado o están en proceso de renovación), Filipinas (68), Taiwán (65), Colombia (59), China (55) y Sudáfrica (52). El maíz tiene el mayor número (130 eventos en 27 países), seguido del algodón (49 eventos en 22 países), la papa (31 eventos en 10 países), la canola (30 eventos en 12 países) y la soja (27 eventos en 26 países). ^[1]

La ingeniería genética directa ha sido objeto de controversias desde su introducción. La mayoría de las controversias, aunque no todas, se refieren a los alimentos modificados genéticamente, más que a los cultivos en sí. Los alimentos modificados genéticamente son objeto de protestas, vandalismo, referendos, legislación, acciones judiciales ^[242] y disputas científicas. Las controversias involucran a consumidores, empresas de biotecnología, reguladores gubernamentales, organizaciones no gubernamentales y científicos.

Los oponentes han objetado los cultivos GM por múltiples razones, incluyendo los impactos ambientales, la seguridad alimentaria, si los cultivos GM son necesarios para abordar las necesidades alimentarias, si son suficientemente accesibles para los agricultores en los países en desarrollo, ^[243] preocupaciones sobre sujetar los cultivos a la ley de propiedad intelectual y por razones religiosas. ^[244] Las cuestiones secundarias incluyen el etiquetado, el comportamiento de los reguladores gubernamentales, los efectos del uso de pesticidas y la tolerancia a los pesticidas.

Una preocupación ambiental importante sobre el uso de cultivos modificados genéticamente es la posibilidad de cruzamiento con cultivos relacionados, lo que les daría ventajas sobre las variedades naturales. Un ejemplo es un cultivo de arroz resistente al glifosato que se cruza con un pariente maleza, lo que le da a esta última una ventaja competitiva. El híbrido transgénico tenía mayores tasas de fotosíntesis, más brotes y flores y más semillas que los híbridos no transgénicos. ^[245] Esto demuestra la posibilidad de daño al ecosistema por el uso de cultivos GM.

El papel de la biopiratería en el desarrollo de cultivos transgénicos también es potencialmente problemático, ya que los países desarrollados han obtenido beneficios económicos utilizando los recursos genéticos de los países en desarrollo. En el siglo XX, el Instituto Internacional de Investigación del Arroz catalogó los genomas de casi 80.000 variedades de arroz de granjas asiáticas, que desde entonces se han utilizado para crear nuevas variedades de arroz de mayor rendimiento. Estas nuevas variedades generan casi 655 millones de dólares de beneficios económicos para Australia, Estados Unidos, Canadá y Nueva Zelanda cada año. ^[246]

Existe un consenso científico ^{[8] [9] [10] [11]} de que los alimentos actualmente disponibles derivados de cultivos transgénicos no plantean un riesgo mayor para la salud humana que los alimentos convencionales, ^{[12] [13] [14] [15] [16]} pero que cada alimento transgénico debe probarse caso por caso antes de su introducción. ^{[17] [18] [19]} No obstante, los miembros del público tienen muchas menos probabilidades que los científicos de percibir los alimentos transgénicos como seguros. ^{[20] [21] [22] [23]} El estatus legal y regulatorio de los alimentos transgénicos varía según el país, ya que algunas naciones los prohíben o restringen, y otras los permiten con grados de regulación muy diferentes. ^{[24] [25] [26] [27]}

No se han documentado informes de efectos nocivos de los alimentos transgénicos en la población humana. ^{[247] [248] [249] El etiquetado de los cultivos transgénicos es obligatorio en muchos países, aunque la} Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos no lo exige, ni distingue entre alimentos transgénicos aprobados y no transgénicos. ^[250] Estados Unidos promulgó una ley que exige que las regulaciones de etiquetado se emitan antes de julio de 2018. Permite la divulgación indirecta, como con un número de teléfono, un código de barras o un sitio web. ^[251]

Grupos de defensa como el Centro para la Seguridad Alimentaria , la Unión de Científicos Preocupados y Greenpeace afirman que los riesgos relacionados con los alimentos transgénicos no se han examinado ni gestionado adecuadamente, que los cultivos transgénicos no se prueban lo suficiente y deberían etiquetarse, y que las autoridades reguladoras y los organismos científicos están demasiado vinculados a la industria. ^{[ cita requerida ]} Algunos estudios han afirmado que los cultivos modificados genéticamente pueden causar daño; ^{[252] [253]} una revisión de 2016 que volvió a analizar los datos de seis de estos estudios encontró que sus metodologías estadísticas eran defectuosas y no demostraban daño, y dijo que las conclusiones sobre la seguridad de los cultivos transgénicos deberían extraerse de "la totalidad de la evidencia... en lugar de evidencia inverosímil de estudios individuales". ^[254]

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