Tomate modificado genéticamente

Un tomate modificado genéticamente , o tomate transgénico , es un tomate al que se le han modificado los genes mediante ingeniería genética . El primer alimento modificado genéticamente de prueba fue un tomate diseñado para tener una vida útil más larga (el Flavr Savr ), que estuvo en el mercado brevemente a partir del 21 de mayo de 1994. ^[1] El primer tomate de consumo directo fue aprobado en Japón en 2021. ^[2] El trabajo principal se centra en el desarrollo de tomates con nuevas características como una mayor resistencia a las plagas o al estrés ambiental . ^[3] Otros proyectos tienen como objetivo enriquecer los tomates con sustancias que puedan ofrecer beneficios para la salud o ser más nutritivos . Además de apuntar a producir nuevos cultivos, los científicos producen tomates modificados genéticamente para comprender la función de los genes presentes de forma natural en los tomates.

A finales de los años 1980 se desarrollaron técnicas de ingeniería genética mediadas por Agrobacterium que permitieron transferir con éxito material genético al genoma nuclear de los tomates. ^[4] El material genético también se puede insertar en los plastomas de los cloroplastos y cromoplastos de una célula de tomatemediante biolística . Los tomates fueron el primer cultivo alimentario con un fruto comestible en el que esto fue posible. ^[5]

Los tomates se han utilizado como organismo modelo para estudiar la maduración de frutos climatéricos . Para comprender los mecanismos implicados en el proceso de maduración, los científicos han modificado genéticamente los tomates. ^[6]

En 1994, el Flavr Savr se convirtió en el primer alimento genéticamente modificado cultivado comercialmente al que se le concedió una licencia para el consumo humano. Una segunda copia del gen de la poligalacturonasa del tomate se insertó en el genoma del tomate en la dirección antisentido . ^{[7] La} ​​enzima poligalacturonasa degrada la pectina , un componente de la pared celular del tomate , lo que hace que la fruta se ablande. Cuando se expresa el gen antisentido, interfiere con la producción de la enzima poligalacturonasa, retrasando el proceso de maduración. El Flavr Savr no logró alcanzar el éxito comercial y se retiró del mercado en 1997. Una tecnología similar, pero utilizando una versión truncada del gen de la poligalacturonasa, se utilizó para hacer una pasta de tomate . ^[8]

DNA Plant Technology (DNAP), Agritope y Monsanto desarrollaron tomates que retrasaron la maduración al prevenir la producción de etileno , ^[8] una hormona que desencadena la maduración de la fruta. ^[9] Los tres tomates inhibieron la producción de etileno al reducir la cantidad de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), el precursor del etileno. El tomate de DNAP, llamado Endless Summer, insertó una versión truncada del gen de la sintasa de ACC en el tomate que interfirió con la sintasa de ACC endógena . ^[8] El tomate de Monsanto fue diseñado con el gen de la desaminasa de ACC de la bacteria del suelo Pseudomonas chlororaphis que redujo los niveles de etileno al descomponer el ACC. ^[10] Agritope introdujo un gen codificador de la hidrolasa de S-adenosilmetionina (SAMase) derivado del bacteriófago T3 de E. coli , que redujo los niveles de S-adenosilmetionina, un precursor del ACC. ^[11] Endless Summer fue probado brevemente en el mercado, pero los argumentos sobre patentes obligaron a retirarlo. ^[12]

En la India, científicos han retrasado la maduración de los tomates silenciando dos genes que codifican enzimas modificadoras de la N -glicoproteína , la α-manosidasa y la β-DN-acetilhexosaminidasa. Los frutos producidos no sufrieron daños visibles tras ser almacenados a temperatura ambiente durante 45 días, mientras que los tomates no modificados se habían podrido. ^[13] En la India, donde el 30% de la fruta se desperdicia antes de llegar al mercado debido a la falta de refrigeración y a una infraestructura vial deficiente, los investigadores esperan que la ingeniería genética del tomate pueda reducir el desperdicio. ^[14]

Los factores de estrés abióticos como las heladas, la sequía y el aumento de la salinidad son un factor limitante para el crecimiento de los tomates. ^{[15] Aunque actualmente no se comercializan [ ¿cuándo? ]} plantas tolerantes al estrés modificadas genéticamente , se han investigado enfoques transgénicos . Se desarrolló un tomate temprano que contenía un gen anticongelante ( afa3 ) de la platija de invierno con el objetivo de aumentar la tolerancia del tomate a las heladas, que se convirtió en un icono en los primeros años del debate sobre los alimentos modificados genéticamente , especialmente en relación con el dilema ético percibido de combinar genes de diferentes especies. Este tomate ganó el apodo de "tomate de pez". ^[16] Se descubrió que la proteína anticongelante inhibía la recristalización del hielo en la sangre de la platija, pero no tuvo efecto cuando se expresó en tabaco transgénico. ^[17] El tomate resultante nunca se comercializó, posiblemente porque la planta transgénica no tuvo un buen desempeño en su tolerancia a las heladas u otras características agronómicas. ^[17] Otro tolerante al frío que fracasó es el transgénico GR de E. coli : otros habían producido con éxito Nicotiana tabacum tolerante al frío insertando varias enzimas en los plástidos que ya se había observado que eran más activos bajo estrés por frío en el organismo donante. Brüggemann et al. 1999 supusieron que lo mismo sucedería con una transferencia de la glutatión reductasa de E. coli a los cloroplastos de S. lycopersicum y S. peruvianum . Sobreexpresaron el GR donado, y esto complementaba al GR endógeno. Aunque la actividad total de GR aumentó, no se obtuvo ninguna mejora en la tolerancia al frío. ^[18]

Otros genes de varias especies han sido insertados en el tomate con la esperanza de aumentar su resistencia a varios factores ambientales. Un gen del arroz ( Osmyb4 ), que codifica un factor de transcripción , que se demostró que aumenta la tolerancia al frío y la sequía en plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana , fue insertado en el tomate. Esto resultó en una mayor tolerancia a la sequía, pero no pareció tener ningún efecto sobre la tolerancia al frío. ^[19] La sobreexpresión de un antipuerto vacuolar Na ⁺ /H ⁺ ( AtNHX1 ) de A. thaliana provocó la acumulación de sal en las hojas de las plantas, pero no en la fruta y les permitió crecer más en soluciones salinas que las plantas de tipo salvaje . ^{[20] [21] Los genes} osmóticos del tabaco sobreexpresados ​​en tomates produjeron plantas que tenían un mayor contenido de agua que las plantas de tipo salvaje, lo que aumentó la tolerancia a la sequía y al estrés salino. ^[22]

La toxina insecticida de la bacteria Bacillus thuringiensis se ha insertado en una planta de tomate. ^[23] Cuando se probaron en el campo, mostraron resistencia al gusano cuerno del tabaco ( Manduca sexta ), el gusano del fruto del tomate ( Heliothis zea ), el oxiuro del tomate ( Keiferia lycopersicella ) y el barrenador del fruto del tomate ( Helicoverpa armigera ). ^{[24] [25]} Un ensayo de alimentación de 91 días en ratas no mostró efectos adversos, ^[26] pero el tomate Bt nunca se ha comercializado. Se han creado tomates resistentes a un nematodo del nudo de la raíz insertando un gen inhibidor de la proteasa de cisteína del taro . ^[27] Un gen de cecropina B sintetizado químicamente , que generalmente se encuentra en la polilla de seda gigante ( Hyalophora cecropia ), se ha introducido en plantas de tomate y los estudios in vivo muestran una resistencia significativa al marchitamiento bacteriano y la mancha bacteriana . ^[28] Cuando se evita que las proteínas de la pared celular, poligalacturonasa y expansina , se produzcan en las frutas, estas son menos susceptibles al hongo Botrytis cinerea que los tomates normales. ^{[29] [30]} Los tomates resistentes a las plagas pueden reducir la huella ecológica de la producción de tomates y, al mismo tiempo, aumentar los ingresos agrícolas. ^[31]

Los tomates han sido alterados en intentos de añadir contenido nutricional. En 2000, la concentración de provitamina A se aumentó añadiendo un gen bacteriano que codifica la fitoeno desaturasa , aunque la cantidad total de carotenoides permaneció igual. ^[32] Los investigadores admitieron en ese momento que no tenía perspectivas de ser cultivado comercialmente debido al clima anti-OGM. Sue Meyer, del grupo de presión Genewatch , dijo a The Independent que creía que "si cambias la bioquímica básica, podrías alterar los niveles de otros nutrientes muy importantes para la salud". ^[33] Más recientemente, los científicos crearon tomates azules que han aumentado la producción de antocianina , un antioxidante en los tomates de varias maneras. Un grupo añadió un factor de transcripción para la producción de antocianina de Arabidopsis thaliana ^[34] mientras que otro utilizó factores de transcripción de boca de dragón ( Antirrhinum ). ^[35] Cuando se utilizaron los genes de boca de dragón, las frutas tenían concentraciones de antocianina similares a las de las moras y los arándanos . ^[36] Los inventores del tomate azul transgénico que utiliza genes de boca de dragón, Jonathan Jones y Cathie Martin del Centro John Innes , fundaron una empresa llamada Norfolk Plant Sciences ^[37] para comercializar el tomate azul. Se asociaron con una empresa de Canadá llamada New Energy Farms para cultivar una gran cosecha de tomates azules, a partir de la cual crear un jugo para probar en ensayos clínicos en el camino hacia la obtención de la aprobación regulatoria. ^{[38] [39]}

Otro grupo ha intentado aumentar los niveles de isoflavona , conocida por sus posibles propiedades preventivas del cáncer, introduciendo la isoflavona sintasa de soja en los tomates. ^[40]

En 2021, la empresa japonesa Sanatech Seed lanzó la variedad de tomate Sicilian Rouge High GABA con mayores niveles de GABA . ^[2]

Cuando se expresó la sintasa de geraniol de la albahaca limón ( Ocimum basilicum ) en frutos de tomate bajo un promotor específico de la fruta, el 60% de los catadores no entrenados prefirieron el sabor y el olor de los tomates transgénicos. Los frutos contenían aproximadamente la mitad de la cantidad de licopeno . ^[41]

Los tomates (junto con las patatas , los plátanos y otras plantas) se están investigando como vehículos para administrar vacunas comestibles . Se han realizado ensayos clínicos en ratones utilizando tomates que expresan anticuerpos o proteínas que estimulan la producción de anticuerpos dirigidos contra el norovirus , la hepatitis B , la rabia , el VIH , el ántrax y el virus respiratorio sincitial . ^[42] Los científicos coreanos están estudiando el uso del tomate para expresar una vacuna contra la enfermedad de Alzheimer . ^[43] Hilary Koprowski , que participó en el desarrollo de la vacuna contra la polio , dirigió a un grupo de investigadores en el desarrollo de un tomate que expresa una vacuna recombinante contra el SARS . ^[44]

Los tomates se utilizan como organismo modelo en la investigación científica y con frecuencia se modifican genéticamente para comprender mejor procesos particulares. Los tomates se han utilizado como modelo en la clonación basada en mapas , donde se deben crear plantas transgénicas para demostrar que se ha aislado con éxito un gen. ^[45] La hormona peptídica vegetal , la sistemina , se identificó por primera vez en plantas de tomate y se ha utilizado la modificación genética para demostrar su función, añadiendo genes antisentido para silenciar el gen nativo o añadiendo copias adicionales del gen nativo. ^{[46] [47]}