La contaminación genética es un término para referirse al flujo incontrolado de genes [1] [2] hacia poblaciones silvestres. Se define como "la dispersión de genes alterados contaminados de organismos genéticamente modificados a organismos naturales, especialmente por polinización cruzada", [3] pero ha llegado a usarse de maneras más amplias. Está relacionado con el concepto de genética de poblaciones de flujo de genes y rescate genético , que es material genético introducido intencionalmente para aumentar la aptitud de una población. [4] Se denomina contaminación genética cuando afecta negativamente la aptitud de una población, como por ejemplo a través de la depresión exogamia y la introducción de fenotipos no deseados que pueden conducir a la extinción.
Los biólogos conservacionistas y los conservacionistas han utilizado el término para describir el flujo de genes desde especies domésticas, salvajes y no nativas hacia especies nativas silvestres , que consideran indeseables. Promueven la conciencia sobre los efectos de las especies invasoras introducidas que pueden " hibridarse con especies nativas, causando contaminación genética ". En los campos de la agricultura , la agrosilvicultura y la ganadería , la contaminación genética se utiliza para describir los flujos de genes entre especies genéticamente modificadas y parientes silvestres. El uso de la palabra "contaminación" pretende transmitir la idea de que mezclar información genética es malo para el medio ambiente, pero debido a que la mezcla de información genética puede conducir a una variedad de resultados, "contaminación" puede no siempre ser la descripción más precisa. .
Algunos biólogos conservacionistas y conservacionistas han utilizado la contaminación genética durante varios años como un término para describir el flujo de genes desde una subespecie invasora no nativa , una población doméstica o genéticamente modificada a una población indígena silvestre . [1] [5] [6]
La introducción de material genético en el acervo genético de una población mediante intervención humana puede tener efectos tanto positivos como negativos en las poblaciones. Cuando se introduce material genético intencionalmente para aumentar la aptitud de una población, a esto se le llama rescate genético . Cuando material genético se introduce involuntariamente en una población, esto se denomina contaminación genética y puede afectar negativamente la aptitud de una población (principalmente a través de la depresión exogamia ), introducir otros fenotipos no deseados o, en teoría, conducir a la extinción.
Una especie introducida es aquella que no es nativa de una población determinada y que se introduce intencionalmente o accidentalmente en un ecosistema determinado. Los efectos de la introducción son muy variables, pero si una especie introducida tiene un impacto negativo importante en su nuevo entorno, puede considerarse una especie invasora. Un ejemplo de ello es la introducción del escarabajo asiático de cuernos largos en América del Norte, que se detectó por primera vez en 1996 en Brooklyn, Nueva York. Se cree que estos escarabajos fueron introducidos a través de cargamentos en los puertos comerciales. Los escarabajos son muy dañinos para el medio ambiente y se estima que causan riesgo al 35% de los árboles urbanos, excluyendo los bosques naturales. [7] Estos escarabajos causan graves daños a la madera de los árboles por canalización de las larvas. Su presencia en el ecosistema desestabiliza la estructura comunitaria, teniendo una influencia negativa sobre muchas especies del sistema.
Sin embargo, las especies introducidas no siempre son perjudiciales para el medio ambiente. Tomás Carlo y Jason Gleditch de la Universidad Penn State descubrieron que la cantidad de plantas de madreselva "invasoras" en el área se correlacionaba con la cantidad y diversidad de aves en la región de Happy Valley de Pensilvania, lo que sugiere que las plantas de madreselva introducidas y las aves formaban una relación mutuamente beneficiosa. . [8] La presencia de madreselva introducida se asoció con una mayor diversidad de las poblaciones de aves en esa área, lo que demuestra que las especies introducidas no siempre son perjudiciales para un entorno determinado y dependen completamente del contexto.
Los biólogos conservacionistas y los conservacionistas han utilizado, durante varios años, el término para describir el flujo de genes desde especies domésticas, salvajes y no nativas hacia especies nativas silvestres , que consideran indeseables. [1] [5] [6] Por ejemplo, TRAFFIC es la red internacional de monitoreo del comercio de vida silvestre que trabaja para limitar el comercio de plantas y animales silvestres para que no sea una amenaza para los objetivos conservacionistas. Promueven la conciencia sobre los efectos de las especies invasoras introducidas que pueden " hibridarse con especies nativas, causando contaminación genética ". [9] Además, el Comité Conjunto para la Conservación de la Naturaleza , asesor legal del gobierno del Reino Unido , ha declarado que las especies invasoras "alterarán el acervo genético (un proceso llamado contaminación genética ), lo cual es un cambio irreversible". [10]
Las especies invasoras pueden invadir poblaciones nativas tanto grandes como pequeñas y tener un efecto profundo. Tras la invasión, las especies invasoras se cruzan con especies nativas para formar híbridos estériles o más aptos evolutivamente que pueden superar a las poblaciones nativas. Las especies invasoras pueden provocar la extinción de pequeñas poblaciones en islas que son particularmente vulnerables debido a su menor diversidad genética. En estas poblaciones, las adaptaciones locales pueden verse alteradas por la introducción de nuevos genes que pueden no ser tan adecuados para los entornos de las pequeñas islas. Por ejemplo, el Cercocarpus traskiae de la isla Catalina frente a la costa de California se ha enfrentado al borde de la extinción y solo queda una población debido a la hibridación de su descendencia con Cercocarpus betuloides . [11]
Un mayor contacto entre poblaciones de organismos silvestres y domesticadas puede conducir a interacciones reproductivas que son perjudiciales para la capacidad de supervivencia de la población silvestre. Una población silvestre es aquella que vive en áreas naturales y no es cuidada regularmente por los humanos. Esto contrasta con las poblaciones domesticadas que viven en áreas controladas por humanos y están en contacto regular e históricamente con los humanos. Los genes de poblaciones domesticadas se añaden a las poblaciones salvajes como resultado de la reproducción. En muchas poblaciones de cultivos, esto puede ser el resultado del viaje del polen desde los cultivos hasta las plantas silvestres vecinas de la misma especie. En el caso de los animales de granja, esta reproducción puede ocurrir como resultado de animales que se escaparon o fueron liberados.
Un ejemplo popular de este fenómeno es el flujo genético entre lobos y perros domesticados. El New York Times cita, según las palabras del biólogo Dr. Luigi Boitani, "Aunque los lobos y los perros siempre han vivido en estrecho contacto en Italia y presumiblemente se han apareado en el pasado, el nuevo elemento preocupante, en opinión del Dr. Boitani, es la creciente disparidad en las cantidades, lo que sugiere que el mestizaje se volverá bastante común. Como resultado, "la contaminación genética del acervo genético del lobo podría alcanzar niveles irreversibles", advirtió, "mediante la hibridación, los perros pueden absorber fácilmente los genes del lobo y destruir al lobo". , tal como es', dijo. El lobo podría sobrevivir como un animal más parecido a un perro, mejor adaptado a vivir cerca de las personas, dijo, pero no sería 'lo que hoy llamamos lobo'".
La acuicultura es la práctica de criar animales o plantas acuáticos con fines de consumo. Esta práctica es cada vez más común para la producción de salmón . Esto se denomina específicamente acuicultura de salmónidos . Uno de los peligros de esta práctica es la posibilidad de que el salmón domesticado se libere de su confinamiento. Los incidentes de fuga se están volviendo cada vez más comunes a medida que la acuicultura gana popularidad. [12] [13] [14] Las estructuras agrícolas pueden ser ineficaces para albergar la gran cantidad de animales de rápido crecimiento que albergan. [15] Los desastres naturales, las mareas altas y otros sucesos ambientales también pueden provocar fugas de animales acuáticos. [16] [17] La razón por la que estos escapes se consideran peligrosos es el impacto que representan para la población salvaje con la que se reproducen después de escapar. En muchos casos, la población silvestre experimenta una menor probabilidad de supervivencia después de reproducirse con poblaciones domesticadas de salmón. [18] [19]
El Departamento de Pesca y Vida Silvestre de Washington cita que "las preocupaciones comúnmente expresadas en torno al salmón del Atlántico que se escapó incluyen la competencia con el salmón nativo, la depredación, la transferencia de enfermedades, la hibridación y la colonización". [20] Un informe realizado por esa organización en 1999 no encontró que el salmón escapado representara un riesgo significativo para las poblaciones silvestres. [21]
Los cultivos se refieren a grupos de plantas cultivadas para el consumo. A pesar de la domesticación durante muchos años, estas plantas no están tan alejadas de sus parientes silvestres como para no poder reproducirse si se juntaran. Muchos cultivos todavía se cultivan en las áreas donde se originaron y el flujo de genes entre cultivos y parientes silvestres impacta la evolución de las poblaciones silvestres. [22] Los agricultores pueden evitar la reproducción entre las diferentes poblaciones programando la siembra de sus cultivos de manera que los cultivos no florezcan cuando lo harían sus parientes silvestres. Los cultivos domesticados han sido modificados mediante selección artificial e ingeniería genética. La composición genética de muchos cultivos es diferente de la de sus parientes silvestres, [23] pero cuanto más cerca crecen unos de otros, más probabilidades hay de que compartan genes a través del polen. El flujo de genes persiste entre cultivos y contrapartes silvestres.
Los organismos genéticamente modificados se modifican genéticamente en un laboratorio y, por lo tanto, son distintos de aquellos que fueron creados mediante selección artificial. En los campos de la agricultura , la agrosilvicultura y la ganadería , la contaminación genética se utiliza para describir los flujos de genes entre especies transgénicas y parientes silvestres. [24] Un uso temprano del término " contaminación genética" en este sentido posterior aparece en una amplia revisión de los posibles efectos ecológicos de la ingeniería genética en la revista The Ecologist en julio de 1989. También fue popularizado por el ambientalista Jeremy Rifkin en su Libro de 1998 El siglo de la biotecnología . [25] Mientras que el cruce intencional entre dos variedades genéticamente distintas se describe como hibridación con la posterior introgresión de genes, Rifkin, que había desempeñado un papel destacado en el debate ético durante más de una década antes, utilizó la contaminación genética para describir lo que él consideraba problemas que podrían ocurrir debido al proceso involuntario de (modernamente) organismos genéticamente modificados (OGM) que dispersan sus genes en el ambiente natural mediante la reproducción con plantas o animales silvestres. [24] [26] [27]
Las preocupaciones sobre las consecuencias negativas del flujo de genes entre organismos genéticamente modificados y poblaciones silvestres son válidas. La mayoría de los cultivos de maíz y soja que se cultivan en el medio oeste de Estados Unidos están modificados genéticamente. Hay variedades de maíz y soja que son resistentes a herbicidas como el glifosato [28] y maíz que produce pesticidas neonicotinoides en todos sus tejidos. [29] Estas modificaciones genéticas están destinadas a aumentar el rendimiento de los cultivos, pero hay poca evidencia de que el rendimiento realmente aumente. [29] Si bien a los científicos les preocupa que los organismos genéticamente modificados puedan tener efectos negativos en las comunidades vegetales y animales circundantes, el riesgo de flujo de genes entre los organismos genéticamente modificados y las poblaciones silvestres es otra preocupación más. Muchos cultivos agrícolas pueden ser resistentes a las malezas y reproducirse con parientes silvestres. [30] Se necesita más investigación para comprender cuánto flujo de genes se produce entre los cultivos genéticamente modificados y las poblaciones silvestres, y los impactos de la mezcla genética.
Las mutaciones dentro de los organismos se pueden ejecutar mediante el proceso de exposición del organismo a sustancias químicas o radiación para generar mutaciones. Esto se ha hecho en plantas para crear mutantes que tengan un rasgo deseado. Estos mutantes luego pueden cruzarse con otros mutantes o individuos que no estén mutados para mantener el rasgo mutante. Sin embargo, de manera similar a los riesgos asociados con la introducción de individuos en un determinado entorno, la variación creada por individuos mutados también podría tener un impacto negativo en las poblaciones nativas.
Desde 2005 existe un Registro de Contaminación GM, lanzado por GeneWatch UK y Greenpeace International, que registra todos los incidentes de liberación intencional o accidental [31] [32] de organismos genéticamente modificados utilizando técnicas modernas. [33]
Las tecnologías de restricción del uso genético (TRGU) se desarrollaron con el propósito de proteger la propiedad, pero podrían ser beneficiosas para prevenir la dispersión de transgenes. Las tecnologías GeneSafe introdujeron un método que se conoció como "Terminator". Este método se basa en semillas que producen plantas estériles. Esto evitaría el movimiento de transgenes hacia poblaciones silvestres ya que la hibridación no sería posible. [34] Sin embargo, esta tecnología nunca se ha implementado, ya que afecta de manera desproporcionada y negativa a los agricultores de los países en desarrollo, quienes guardan semillas para usar cada año (mientras que en los países desarrollados, los agricultores generalmente compran semillas de compañías productoras de semillas). [34]
También se ha utilizado la contención física para evitar el escape de transgenes. La contención física incluye barreras como filtros en laboratorios, pantallas en invernaderos y distancias de aislamiento en el campo. Las distancias de aislamiento no siempre han sido exitosas, como el escape de transgenes de un campo aislado a la naturaleza en el pasto bentgrass resistente a herbicidas Agrostis stolonifera . [35]
Otro método sugerido que se aplica específicamente a los rasgos de protección (por ejemplo, resistencia a patógenos) es la mitigación. La mitigación implica vincular el rasgo positivo (beneficioso para la aptitud física) con un rasgo que es negativo (perjudicial para la aptitud física) para los individuos salvajes pero no domesticados. [35] En este caso, si el rasgo de protección se introdujo en una maleza, el rasgo negativo también se introduciría para disminuir la aptitud general de la maleza y disminuir la posibilidad de reproducción del individuo y, por lo tanto, de propagación del transgén.
No todos los organismos genéticamente modificados causan contaminación genética. La ingeniería genética tiene una variedad de usos y se define específicamente como una manipulación directa del genoma de un organismo. La contaminación genética puede ocurrir en respuesta a la introducción de una especie que no es nativa de un ambiente particular, y los organismos genéticamente modificados son ejemplos de individuos que podrían causar contaminación genética después de la introducción. Debido a estos riesgos, se han realizado estudios con el fin de evaluar los riesgos de contaminación genética asociados a organismos que han sido modificados genéticamente:
No sólo existen riesgos en términos de ingeniería genética, sino que también existen riesgos que surgen de la hibridación de especies. En Checoslovaquia, se introdujeron cabras montesas desde Turquía y el Sinaí para ayudar a promover la población de cabras montesas allí, lo que provocó que los híbridos produjeran descendencia demasiado pronto, lo que provocó que la población general desapareciera por completo. [4] Los genes de cada población de cabras montesas en Turquía y el Sinaí se adaptaron localmente a sus entornos, por lo que cuando se los colocó en un nuevo contexto ambiental no prosperaron. Además, el costo ambiental que puede surgir de la introducción de una nueva especie puede ser tan perjudicial que el ecosistema ya no sea capaz de sustentar ciertas poblaciones.
El uso de la palabra "contaminación" en el término contaminación genética tiene una connotación negativa deliberada y pretende transmitir la idea de que mezclar información genética es malo para el medio ambiente. Sin embargo, debido a que la mezcla de información genética puede conducir a una variedad de resultados, "contaminación" puede no ser el descriptor más preciso. El flujo de genes es indeseable según algunos ambientalistas y conservacionistas , incluidos grupos como Greenpeace , TRAFFIC y GeneWatch UK. [44] [31] [33] [45] [5] [9] [46]
" Las especies invasoras han sido una de las principales causas de extinción en todo el mundo en los últimos cientos de años. Algunas de ellas se alimentan de la vida silvestre nativa, compiten con ella por los recursos o propagan enfermedades, mientras que otras pueden hibridarse con especies nativas, causando " contaminación genética . ". En este sentido, las especies invasoras representan una amenaza tan grande para el equilibrio de la naturaleza como la sobreexplotación directa de algunas especies por parte de los humanos. " [47]
También puede considerarse indeseable si provoca una pérdida de aptitud física en las poblaciones silvestres. [48] El término puede asociarse con el flujo de genes desde un organismo creado con mutación , un organismo sintético o un organismo modificado genéticamente a un organismo no transgénico, [24] por quienes consideran que dicho flujo de genes es perjudicial. [44] Estos grupos ambientalistas se oponen completamente al desarrollo y producción de organismos genéticamente modificados.
Desde una perspectiva gubernamental, la contaminación genética se define de la siguiente manera por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación :
"Difusión incontrolada de información genética (frecuentemente refiriéndose a transgenes) en los genomas de organismos en los que dichos genes no están presentes en la naturaleza". [49]
Los científicos están debatiendo el uso del término "contaminación genética" y frases similares como deterioro genético , inundación genética , toma de posesión genética y agresión genética , ya que muchos no lo encuentran científicamente apropiado. Rhymer y Simberloff sostienen que estos tipos de términos:
...implican que los híbridos son menos aptos que los padres, lo que no tiene por qué ser el caso, o que existe un valor inherente en los acervos genéticos "puros". [47]
Recomiendan que el flujo de genes de especies invasoras se denomine mezcla genética ya que:
La "mezcla" no tiene por qué estar cargada de valores, y la usamos aquí para denotar la mezcla de acervos genéticos asociados o no con una disminución de la aptitud física. [47]
Aunque los lobos y los perros siempre han vivido en estrecho contacto en Italia y presumiblemente se han apareado en el pasado, el nuevo elemento preocupante, en opinión del Dr. Boitani, es la creciente disparidad en números, lo que sugiere que el mestizaje se volverá bastante común. Como resultado, la contaminación genética del acervo genético del lobo podría alcanzar niveles irreversibles, advirtió. Mediante la hibridación, los perros pueden absorber fácilmente los genes del lobo y destruir al lobo tal como es, dijo. El lobo podría sobrevivir como un animal más parecido a un perro, mejor adaptado a vivir cerca de la gente, dijo, pero no sería lo que hoy llamamos lobo.