Dinamismo del maíz en México

Aunado a la diversificación racial primordial ^{(Kato, 1984}; ^{Kato et al., 2009}; ^{McClintock, 1978}; ^{McClintock et al., 1981)}, se conoce que la distribución del maíz en México es muy amplia, por lo que la variación se incrementó produciendo no sólo la diversidad dentro de cada raza sino también entre razas mediante poblaciones intermedias entre ellas. El mecanismo de este proceso de diversificación es el siguiente: a) los productores mexicanos tradicionales acostumbran sembrar en sus parcelas diversas variedades, inclusive de varias razas, como un seguro contra las variaciones ambientales; b) ellos también mueven la semilla del maíz mediante intercambio entre comunidades por venta o donaciones. Este movimiento de semilla muchas veces se lleva a cabo a grandes distancias; por ejemplo, cuando los agricultores viajan y visitan ferias agrícolas o mercados locales, cada vez que encuentran semilla de maíz que les llama la atención, llevan muestras a sus lugares de origen con el objeto de probarlas en sus terrenos. Esto ocasiona cruzamientos con sus variedades locales, que con frecuencia resultan en combinaciones favorables, los comienzan a adoptar y siguen cultivándolos junto con sus variedades locales. Así, el germoplasma del maíz está constantemente en proceso de hibridación y selección; es decir, de evolución ^{(Bellon y Brush,1994}; ^{Louette, 1996}; ^{Louette et al. 1997}; ^{Louette y Smale, 2000)}.

Diferencias entre maíz transgénico y nativo

Como es de esperar, por ser el maíz nativo una especie típicamente alógama, sus poblaciones contienen una gran cantidad de genes recesivos que son letales o que expresan una viabilidad variable. Usualmente las líneas endogámicas de poblaciones nativas ya probadas se transforman en transgénicas y, de esta manera, son las que se usan para la producción de híbridos transgénicos comerciales, que ahora poseen genes (transgenes) que les dan ventajas adicionales como resistencia a plagas y herbicidas especiales, que actualmente se cultivan en grandes extensiones en muchos países del mundo. De esta manera, todo el maíz transgénico comercial que existe se encuentra en un genoma de maíz del cual se han eliminado los alelos recesivos letales de muchos genes. Esta gran diferencia entre el maíz transgénico y el nativo implica que no sería igual observar el comportamiento de los transgenes en campos sembrados con híbridos transgénicos y tradicionales; por ejemplo, de los Estados Unidos de Norteamérica donde ya no se cultivan las variedades de maíz nativo que existieron en épocas pasadas y prosperaron por las etnias que poblaban esos territorios. En los dos casos, aun cuando hay contaminación entre ellos, no hay consecuencias posteriores, ya que cada año se hacen siembras con semilla nueva y toda la contaminación se canaliza al mercado, tanto de la cosecha de transgénicos como de la no transgénica.

La situación es completamente diferente en México, donde la mayoría del maíz es nativo (excepto los híbridos convencionales que se han sembrado en las últimas décadas) y existe una gran variación genética, seguramente con gran cantidad de genes recesivos con letalidad variable, que se encuentran en condición heterocigótica. Por otro lado, la constante creación, aunque en frecuencias muy bajas, de mutaciones genéticas espontáneas, generalmente recesivas, permite que se substituyan las variantes alélicas que se van perdiendo por homocigosis inducida por el proceso natural de alogamia y, de esta manera, se mantiene la gran variación fenotípica racial y varietal del maíz en México ^{(Acosta-D., et al., 2014}; ^{Aragón et al., 2006}; ^{Hernández y Alanís, 1970}; ^{Herrera et al., 2004}; ^{Ortega, 2003}; ^{Ortega et al., 1991}; ^{Ortega y Sánchez, 1989}; ^{Preciado y Montes, 2011}; ^{Sánchez et al., 2000}; ^{Rocandio et al., 2014}; ^{Wellhausen et al., 1951)}.

Los híbridos convencionales que se siembran en México no constituyen un problema porque desde el punto de vista genético no contienen genes extraños (actualmente sólo genes tipo Cry, introducidos en los llamados variedades Bt de resistencia a insectos o genes EPSPS CP4, introducidos en las variedades llamadas RR, que confieren resistencia a glifosato), genes que provienen de otros organismos de distintas especies, géneros, familias y aún grupos taxonómicos superiores y transferidos al genoma de maíz, que solamente está conformado por el complejo genético que tradicionalmente posee la especie.

Estas diferencias son las que hacen que la introgresión con transgenes podría presentar riesgos de afectación a las poblaciones de maíz nativo en caso de permitir la entrada libre de maíz transgénico como cultivo comercial en México. Existen evidencias de que las poblaciones de maíz nativo se encuentran contaminadas con transgenes, empezando con el trabajo de ^{Quist y Chapela (2001)} y seguido por otros como los de ^{Bellon y Berthaud (2004)}, ^{Serratos et al. (2004}, ²⁰⁰⁷⁾, ^{Mercer y Weinwright (2008)}, ^{Dyer et al. (2009)} y ^{Piñeyro-Nelson et al. (2009b)}, entre otros.

Cultivo de tejidos y variación somaclonal

En los cultivos de células y tejidos en medios artificiales, de los cuales se regeneran plántulas en diferentes especies (una clase de reproducción vegetativa), las plántulas pueden tener una morfología normal. o aparentemente normal, pero generalmente muestran lo que se denomina como variación somaclonal; es decir, contienen una gran variación de modificaciones epigenéticas, muchas de ellas transmisibles a generaciones posteriores, y que con frecuencia se mantienen en esas generaciones; sin embargo, también pueden presentar anormalidades morfológicas y reproductivas como son plantas deformes, semillas que no germinan o que si lo hacen mueren durante diferentes etapas de crecimiento, esterilidad, silenciamiento de genes, etc. Las mutaciones pueden ser ocasionadas por diversas causas como: a) debido a que los componentes de los medios de cultivo como sales, azúcares, minerales, hormonas, aminoácidos, etc., funcionan como factores mutagénicos; b) el pH de los medios también es importante para causar modificaciones genéticas; c) otro factor que es importante es la heterocromatina, que generalmente se duplica tardíamente, y la división celular ocurre más temprano, lo que ocasiona la formación de puentes y fragmentos acéntricos y, como consecuencia, resultan nuevas uniones cromosómicas que conducen a la formación de aberraciones cromosómicas; d) aún más, hay la posibilidad de formación de estas aberraciones por la reactivación de transposones, que están silenciados, por ejemplo en los nudos cromosómicos en maíz, que causan rompimientos cromosómicos y por ende dichas aberraciones; y e) la reactivación de transposones y retrotransposones también pueden acarrear diversas mutaciones génicas ^{(D’Amato, 1991}; ^{Duncan, 1997}; ^{Hang y Bregitzer, 1993}; ^{Jain, 2001}; ^{Kaeppler et al., 1998}; ²⁰⁰⁰; ^{Kohli et al., 2010}; ^{Latham et al., 2006}; ^{Lee y Phyllips, 1988}; ^{McClintock, 1951}; ¹⁹⁸⁰; ¹⁹⁸⁴; ^{Mehlo et al., 2000}; ^{Sala et al., 2000}; ^{Stelpflug et al., 2014)}.

Proceso de transformación

Un transgén es un gen que se inserta en el genoma de un organismo y que proviene de otro completamente distinto, de cualquier nivel taxonómico, microorganismo, planta o animal, incluyendo al humano. Un organismo con un transgén es un organismo transgénico. Los dos métodos más usados de inserción de transgenes se describen en seguida:

Método de Agrobacterium tumefaciens

Este es el método biológico de transferencia ^{(Darbani et al., 2008)}. El plásmido Ti es desarmado; es decir, contiene los genes vir incapacitados para inducir los tumores que usualmente produce Agrobacterium, que se obtiene de poblaciones de esta bacteria en las que existe en baja frecuencia. Lo primero que es necesario hacer es integrar el gen de interés (ADN de transferencia, o T-DNA en inglés) en Agrobacterium tumefaciens y esta bacteria, así modificada, es la que se usa para integrar el ADN de transferencia a las células de la planta hospedera. El ADN de transferencia se construye dentro de un plásmido Ti desarmado de la bacteria y consta del gen de interés, su promotor y su terminador, los cuales están limitados por dos segmentos de ADN de 25 pb cada uno, los bordes derecho e izquierdo; actualmente, el gen de selección se localiza en otro plásmido Ti de Agrobacterium, independiente del de ADN de transferencia, con el fin de facilitar la eliminación del gen de selección por segregación meiótica una vez obtenida la planta transgénica y a esto se le llama sistema binario de transformación. Obtenido el vector ADN de transferencia, se procede a integrarlo al cromosoma de Agrobacterium mediante co-cultivo de la bacteria y el vector de ADN. Se infecta el cultivo del tejido de la planta (se ha encontrado que el cultivo más efectivo es el de células de embriones en suspensión, en el caso de maíz, porque producen más células embriogénicas y se recuperan más plantas transformadas) y las células hospederas lesionadas por la bacteria producen señales, generalmente fenoles y ciertos azúcares, que llegan al ADN de transferencia y se inicia la siguiente etapa. En esta etapa el ADN de transferencia interactúa con los diversos genes vir y es transportado a la célula de la planta para ser introducido en ella. Las células embriogénicas al ser lesionadas por la bacteria producen señales, que al ser recibidas por VirA y VirG, inducen la asociación del ADN de transferencia con VirD1 y VirD2, y éstas provocan el rompimiento de la hebra T; éste se cubre de moléculas proteicas específicas de varios vir formando el complejo-T que evita la desintegración de la hebra de transferencia hasta llegar al núcleo de la célula receptora, donde ocurre la integración de la hebra de transferencia al cromosoma de la planta ^{(Azpiroz-Leeman y Feldman, 1997}; ^{Gould et al. 1991}; ^{Hellens y Muilineaux, 2000}; ^{Ishida et al., 1996}; ^{Tinland, 1996}; ^{Yadava et al., 2017}; ^{Zambryski, 1988}; ¹⁹⁹²⁾

Método de biobalística

Este método es de transformación de tipo físico, no biológico ^{(Darbani et al., 2008)}, consiste en lanzar a grandes velocidades el gen de interés hacia las células que se quieren transformar. En este trabajo se incluye el método del protoplasto porque la vía de transporte del gen de interés a las células por transformar es el biobalísico. El ADN puede ser la molécula del gen de interés o éste forma parte de un plásmido vector. En el primer caso hay desventajas, el equipo necesario es costoso, ocurre fragmentación y reorganización del ADN introducido, mayor número de integración de lo introducido y co-integración entre el gene de interés y partes del plásmido vector. El ADN de transferencia, ya sea en forma de plásmido vector o solo, se coloca en la superficie de partículas de tungsteno o de oro y éstas se lanzan a gran velocidad, mediante aparatos especiales, hacia las células en cultivo de la planta que se desea transformar; así, el ADN de transferencia atraviesa paredes (excepto cuando las células receptoras son protoplastos) y membranas celulares (incluidas las nucleares que son dobles) hasta entrar en contacto con el genoma al que se integra, lográndose la transformación. El proceso de transformación así descrito luce muy sencillo y simple; sin embargo, es mucho más complejo porque deben tomarse en consideración diversos aspectos como los siguientes para tener éxito: a) la velocidad de lanzamiento de las partículas tiene efectos variables en la producción de plantas transgénicas; b) el metal debe ser químicamente inerte para evitar reacciones adversas con el ADN o componentes celulares y se permita una óptima disociación del metal-ADN una vez que las partículas cubiertas entren a la célula por transformar; el tungsteno y el oro son los más usados; c) el tamaño de las partículas es muy importante en la variación de penetración a través de paredes y membranas celulares que debe ser no letal; y d) factores biológicos como la naturaleza de los explantes y las condiciones pre- y post-bombardeo de los cultivos celulares ^{(Birch y Franks, 1991}; ^{Chrystou, 1992}; ^{Gordon-Kamm et al., 1990}; ^{Hansen y Chilton 1996}; ^{Kemper et al., 1996}; ^{Klein et al., 1989}; ^{Register III et al., 1994}; ^{Songstadt et al., 1996)}.

Una vez lograda la transformación, las células se transfieren a un medio que contiene el antibiótico o la proteína de selección (e.g. canamicina, herbicida, etc.) y las que sobrevivan serán las que han sido transformadas; es decir, las que contienen transgenes en sus cromosomas. Ahora, estas células transformadas se cultivan en medios que inducen la regeneración de nuevas plántulas, las que mediante técnicas moleculares especiales (PCR y Southern blot) se identifiquen como aquellas que solamente contengan un transgén en sus células. Algunas de estas plantas serán las que posteriormente formen las líneas que servirán en la formación de los híbridos que lleguen a las siembras comerciales. Las diferentes líneas así seleccionadas, aun cuando contengan un solo transgén, es muy probable que éste se encuentre insertado en distintos loci en el genoma de las líneas; es decir, los transgenes se insertan al azar en los cromosomas del genoma, independientemente del método usado para la transformación ^{(Hernández et al., 2003)}.

La inserción de un transgén en el genoma de la planta de maíz inevitablemente desorganiza la secuencia del ADN genómico al separar a los genes entre los cuales ocurre la inserción. Así, el mismo transgén puede quedar insertado en los cromosomas de la siguiente manera: en una línea puede estar localizado en un locus del brazo corto, otra línea puede tenerlo en un locus del brazo largo, y en una tercera línea el transgén podría estar localizado en el brazo largo del mismo cromosoma, pero en un locus distal o proximal con respecto al de la segunda línea, etc. La misma situación ocurriría si el transgén se insertara en cualquiera de los nueve cromosomas restantes del maíz. Por esta razón los diferentes híbridos de diversas empresas y, aún de la misma empresa, pueden ser diferentes en este aspecto, dependiendo de la línea que se utilice para formar un híbrido dado. Esto conduce a que diferentes empresas utilicen el mismo transgén y hagan sus propias transformaciones y selección de sus líneas para desarrollar varios híbridos de su propia manufactura. Esta variación de localización transgénica es de lo más importante a tomarse en cuenta cuando se trate de la contaminación del maíz nativo y acumulación de transgenes, como posteriormente se discutirá.

Por otro lado, la mayoría de los investigadores que han experimentado con estos métodos de transformación han mencionado que son métodos precisos y que el maíz transgénico producto de ellos no implica riesgo alguno ni para las poblaciones del maíz ni para el hombre y los animales que se alimentan con este cultivo; sin embargo, en la amplia revisión bibliográfica hecha por ^{Latham et al. (2006)}, y ^{Wilson et al. (2004}, ²⁰⁰⁶⁾ encuentran que esa suposición no es correcta porque el proceso de transformación, a la par que inserta el transgén, éste se acompaña de mutantes inesperados como segmentos de ADN de la planta hospedante, varias mutaciones cromosómicas como translocaciones, inversiones, duplicaciones, deficiencias y mutaciones génicas inducidas por el evento de trasformación, que son de dos tipos generales: a) las asociadas al T-ADN, que son causadas por el evento de inserción y b) las independientes del T-ADN, que son mutaciones genómicas inducidas por varios factores como el cultivo de tejidos, entre otros. Estas mutaciones, al ser transmitidas por los híbridos transgénicos a las poblaciones nativas de maíz, podrían ser motivo de diversos riesgos para ellas, por lo que los evaluadores deberían ser estrictos y obligar a las empresas semilleras a eliminar, al máximo posible, muchas de las mutaciones antes de someter las semillas a evaluación y conceder los permisos para cultivarlas comercialmente.

^{Schouten y Jacobsen (2007)} consideran que la serie de mutaciones génicas y cromosómicas mencionados en el párrafo anterior no pueden ser dañinas, ya que en las poblaciones nativas de maíz y de otros cultivos se han producido, espontáneamente o inducidas por radiaciones o substancias mutagénicas, y se han usado en el mejoramiento de cultivos cuyos productos obtenidos y cultivados han sido alimento del hombre y del ganado y no han causado daño alguno por miles de años; entonces, según estos autores puede concluirse que lo propuesto por ^{Latham et al. (2006)} y ^{Wilson et al. (2004}; ²⁰⁰⁶⁾ no es correcto; sin embargo, el autor del presente documento considera que los posibles mutantes que podrían ser transmitidos por híbridos transgénicos a las poblaciones de maíz nativo serían diferentes, aunque muchos sean similares o iguales a los espontáneos e inducidos, por su origen y modo de introducción al maíz nativo, y serían también distintos por su manera de comportarse en el nuevo ambiente genético de las poblaciones nativas. Un híbrido transgénico permitido para cultivarse comercialmente tendría un contenido variable de mutantes (es imposible dar números, pero pueden ser muchos, tal vez decenas o cientos), unos ligados estrechamente al transgén integrado y otros independientes del locus de integración y dispersos en el genoma; si este transgénico se cultiva por muchos años en una región dada, en cada generación de cultivo todo el grupo de mutantes sería depositado junto con el transgén en las poblaciones del maíz nativo; así, cada generación sumaría al del ciclo anterior y de esta manera todos los mutantes incrementarían su frecuencia al mismo tiempo, mientras en la región se cultive el mismo híbrido transgénico. De esta manera, la co-adaptación de cada uno de los mutantes al ambiente genético de las poblaciones nativas tendrían dificultades para lograrlo y las poblaciones podrían entrar a un estado de caos genético porque sería como si en cada generación se incrementara la necesidad de aumentar la velocidad de eventos co-adaptativos (de remediación), lo que podría ser explicado como sigue: el genoma de las poblaciones en cuestión perdería gradualmente la capacidad de enfrentarse a la presión de tantos mutantes tan diversos que en cada generación de cultivo entrarían a las poblaciones; en cambio, en las poblaciones nativas de forma natural las mutaciones se van originando y co-adaptándose gradualmente porque a) en cada generación las mutaciones ocurren en muy baja frecuencia, y b) así pueden disponer del tiempo requerido para su co-adaptación al genoma. Bajo esta óptica, las propuestas de ^{Latham et al. (2006)} y ^{Wilson et al. (2004}; ²⁰⁰⁶⁾ son correctas. Como en cada región se cultivarían varios híbridos transgénicos y como cada uno de ellos llevaría un conjunto diferente de mutaciones, el proceso arriba descrito resultaría más complejo y mucho más riesgoso.

Formación de transgénicos múltiples

Hasta aquí se han considerado solamente a los trangénicos que poseen un solo transgén; esto es, RR o cualquier variante de Bt (los genes Cry); sin embargo, desde hace algunos años se ha estado experimentando con transgenes múltiples; es decir, aquellos que contienen varios genes de interés que codifican para diferentes caracteres que otorgan ventajas a los organismos transformados y que todos están presentes en cada uno de ellos. Lo más fácil y rápido para obtener transgénicos múltiples con la tecnología actual es la de cruzar líneas de maíz con distintos transgenes individuales y formar, primero, un híbrido con dos construcciones; posteriormente, este doble transgénico se cruzaría con otro híbrido para tener uno con tres transgenes y, así sucesivamente se realizarían las hibridaciones necesarias para integrar en un individuo los transgenes deseados; esto es lo que se llama estrategia o proceso iterativo ^{(Dafny-Yelin y Tzfira, 2007}; ^{Halpin, 2005}; ^{Peng, et al., 2014}; ^{Que et al., 2010}; ^{Taverniers et al., 2008)}. En la actualidad se tienen al menos una docena de híbridos comerciales en maíz con dos y hasta cuatro transgenes distintos, combinaciones entre el gen EPSPS-CP4 de líneas RR y diferentes variantes Cry de Bt obtenidos mediante eventos iterativos ^{(Que et al., 2014)}; sin embargo, estos híbridos obtenidos mediante procesos iterativos tienen la desventaja de que por no tener ligados los trangenes apilados, en sus primeros cruzamientos en el proceso de formación de los híbridos, los diferentes transgenes tenderían a segregar meióticamente, lo cual ocasionaría problemas para mantener juntos a los diferentes trangenes; esto es, en las generaciones avanzadas habría que trabajar con grandes poblaciones de progenies con el fin de identificar aquellas que retienen todos los transgenes apilados en una misma planta.

Otra modalidad es la denominada co-tranformación, que consiste en que varios transgenes se insertan simultáneamente en un solo locus cromosómico. Lo ideal de estos transgénicos múltiples, es que además de tener los diferentes transgenes juntos en cada individuo, dichas construcciones deben estar concatenadas, unas seguidas de las otras y localizadas en un locus específico de los cromosomas; esto es, íntimamente ligados entre sí, aspecto que es difícil de obtener con la tecnología molecular actualmente disponible. Parece que aún tomará algún tiempo para que se logren híbridos comerciales con las características ideales ^{(Dafny-Yelin y Tzfira, 2007}; ^{Halpin, 2005}; ^{Peng et al., 2014}; ^{Que et al., 2010}; ^{Tavernier et al., 2008}; ^{Yau et al., 2013)}.

Entre las metodologías tendientes a insertar diferentes transgenes en un locus deseado están: a) la de formar minicromosomas; es decir cromosomas artificiales con todos los transgenes asociados en él y, por lo tanto, no modifica el genoma normal del cultivo ^{(Yu et al., 2007)} y b) el método que usa SSR (Site-specific recombination) ^{(Srivastava y Thompson, 2016)}, TALENs ^{(Yau et al., 2013)} y CRISPR/Cas9 ^{(Manghwar et al., 2019)} para lograr obtener transgénicos múltiples. No obstante, estas metodologías aún tienen el inconveniente de que para lograr la transformación múltiple de transgenes localizados en un solo locus es necesario utilizar el cultivo de tejidos para insertar los transgenes, uno por uno, y recuperar en cada paso las plantas transformadas con un transgén más. Como se ha explicado anteriormente, el cultivo de tejidos ocasiona variación somaclonal, y consecuentemente los nuevos híbridos contendrían diversas mutaciones y aberraciones cromosómicas que podrían causar los mismos daños ocasionados por los transgenes individuales distribuidos al azar en el genoma del maíz, pero posiblemente de forma más compleja y drástica, porque en cada evento de inserción de un nuevo transgén se adicionarían mutaciones somaclonales de nuevo cuño ^{(Yau et al., 2013)}.

Desde el punto de vista del mejoramiento genético parece muy convincente poder integrar simultáneamente varios transgenes ligados entre sí y localizados en un solo locus cromosómico; se comportarían como un gen simple, o supergen, con muy baja frecuencia de segregación, lo que haría más sencilla la introgresión y conversión de líneas endogámicas; sin embargo, la construcción de este complejo de caracteres múltiples muestra varias limitaciones, como el diseño y ensamblaje del vector, la transformación y el análisis de la expresión génica. Aun cuando existe un número razonable de promotores, no se sabe la respuesta que puede ocurrir cuando se combinan en un conjunto. Conforme se incrementa el tamaño del T-ADN se hace más difícil el diseñar la estructuración del único locus de inserción. Toda esta complicación ha resultado en la necesidad de hacer vectores de trasformación más eficientes, que sean apilamientos moleculares de menor tamaño con transgenes de expresión similar y enviarlos en combinaciones en los procesos de transformación, en lugar de ponerlos todos juntos. De esta forma habría más flexibilidad de combinación cuando se quieran enviar los productos que se adecuen a las necesidades de diferentes regiones ^{(Halpin, 2005}; ^{Que et al., 2010}; ²⁰¹⁴⁾.

Anormalidades cromosómicas por inserción transgénica

La inserción transgénica se lleva a cabo mediante una compleja interacción entre los bordes derecho e izquierdo del T-ADN y los extremos libres del genoma en su punto de inserción, según modelos desarrollados por ^{Gheysen et al. (1991)}, ^{Koncs et al. (1992)}, ^{Mayerhofer et al.(1991)} y ^{Tinland (1996)}. Esta compleja interacción proporciona evidencia de que en el evento de integración del transgén en los cromosomas de las plantas está involucrado un proceso de recombinación ilegítima. También se han observado casos más complejos de integración de transgenes, tales como deficiencias, duplicaciones e inversiones en los extremos de los transgenes o secuencias genómicas de origen desconocido y asociados con los transgenes y el ADN genómico ^{(Gheysen et al., 1991}; ^{Ohba et al., 1995)}.

Según ^{Kohli et al. (2010)}, muchos de los transgenes integrados poseen modificaciones estructurales menores difíciles de detectar con los métodos de poca resolución como la hibridación del Southern blot y FISH, por lo que deben usarse métodos de alta resolución como la secuenciación de ADN; entonces, el impacto que puedan tener las modificaciones cromosómicas sobre los transgenes, principalmente sobre genes vecinos, es desconocido; es decir, no se sabe sobre factores importantes como el efecto de posición que refleja la influencia del ADN endógeno a ambos lados del sitio de integración. La formación de modificaciones estructurales de los cromosomas también podría ocurrir por apareamiento no homólogo de cadenas largas que resultarían mediante la duplicación espontánea de transgenes en diferentes cromosomas (Figuras 1 y 3; ^{Kato-Yamakake, 2004)}.

Figura 1 Proceso general de contaminación del maíz nativo por diversos transgenes si los híbridos transgénicos son sembrados en los campos de México. 

Figura 2 Aumento de transgenes T por recombinación en el maíz nativo contaminado por transgenes introducidos al genoma mediante transformación independiente. 

Figura 3 Proceso general de contaminación del maíz nativo por diversos transgenes si los híbridos transgénicos se siembran en los campos de México. 

Silenciamiento de transgenes

La co-supresión es un tipo de silenciamiento que consiste en una represión coordinada (con frecuencia también reactivación coordinada) de un transgén y un gen endógeno homólogo o dos trangenes homólogos ^{(Matzke y Matzke, 1995)}.

La importancia de las secuencias homólogas en la inducción del silenciamiento transgénico se observa cuando está presente un segundo transgén que presenta homología con uno previamente insertado, ocasionando su inactividad en la región del promotor. A pesar de que son inactivadas copias simples, en el caso de integración de copias múltiples la eficiencia de la inactivación se incrementaría, especialmente si las secuencias se insertan concatenadas, y los transgenes homólogos son alélicos o no están ligados ^{(Meyer y Saedler, 1996)}.

Estos fenómenos de silenciamiento génico dependientes de la homología son caracterizados por una relación inversa entre el número de copias de una secuencia específica y su magnitud de expresión. El silenciamiento génico transcripcional frecuentemente está asociado con el incremento de la metilación, sobre todo en promotores, que es heredable mitótica y meióticamente. El silenciamiento génico postranscripcional involucra la degradación de secuencias específicas del ARN mensajero que ocurre predominantemente, pero no exclusivamente, en el citoplasma. En muchos casos de silenciamiento génico post-transcripcional, las regiones transcritas de transgenes son metiladas; sin embargo, esta metilación usualmente no conduce a silenciamientos meióticamente heredables, y queda incierto el papel del silenciamiento génico post-transcripcional ^{(Matzke et al., 2000)}. El silenciamiento de transgenes es un fenómeno bien documentado y puede ocurrir por diversos mecanismos; por lo tanto, las variedades e híbridos transgénicos usualmente contienen copias funcionales y no funcionales del mismo transgén ^{(Smith et al., 2001)}.

En vista de que no se ha detectado una relación positiva entre el número de copias del transgén y su expresión en eventos individuales, es muy posible que existan otros factores que influyen en el silenciamiento de esas construcciones, como la metilación, resultando en ADN modificado por cromatina estructural en áreas vecinas al locus de inserción del transgén ^{(Shou et al., 2004)}.

Los experimentos de transformación indican que la inserción de transgenes múltiples induce el silenciamiento de esas construcciones, con frecuencia asociada con la co-supresión de genes endógenos homólogos. Esta inactivación de transgenes también puede suceder mediante dos eventos sucesivos, a nivel de transcripción o de post-transcripción ^{(Kohli et al., 2010)}.

Los efectos epigenéticos de silenciamiento se logran mediante una variedad de mecanismos moleculares que conducen a la expresión génica, éstos incluyen modificaciones en las histonas de los nucleosomas, cambios en la estructura cromatínica de los cromosomas, metilación de ADN, ARN de interferencia, ARN no codificante y efectos de homología. Estos mecanismos se han observado en amplios grupos de organismos, desde levaduras hasta plantas y mamíferos, lo que sugiere que están ampliamente presentes y conservados desde el punto de vista evolutivo ^{(McEachern, 2012)}.

El silenciamiento de genes en la fase de transcripción (SGT) puede ser ocasionado por efectos epigenéticos debido a que las histonas de la cromatina son metiladas y ésto induce que el promotor del transgén en el T-ADN sea silenciado, evitando que el ADN del transgén sea transcrito y, por ende, no se produzca proteína alguna; otra opción es que la cromatina del T-ADN se convierta en heterocromatina por condensación; en este evento la heterocromatina formada puede afectar a otro gene o genes cercanos al loci de inserción transgénica, y así, esos genes endógenos también sean silenciados simultáneamente al silenciamiento del transgén. Una vez que el transgén se ha transcrito y se forma el ARNm, éste puede ser silenciado por producción de ARNi (ARN de interferencia) que lo inhibe o destruye, en silenciamiento post-transcripcional (SGPT) ^{(Vaucheret et al., 1998)}. Anteriormente se consideraba que el SGT y el SGPT ocurrían siempre de forma independiente; sin embargo, ahora se tienen evidencias de que ésto no siempre es cierto; se han encontrado casos en que los factores que inducen el SGT, ARNi y proteínas se conservan hasta después de terminada la fase de transcripción, dando oportunidad de afectar al ARNi post-trancripcional, haciendo que el SGPT sea incierto o variable ^{(Vaucheret y Fagard, 2001)}.

Proceso de contaminación de transgenes mediante polen y semilla

En páginas anteriores se ha mencionado que el maíz desde su origen y domesticación ha tenido una vida muy dinámica, acción que se ha mantenido hasta el presente. Si se toma en consideración dicho dinamismo, al permitirse el cultivo de híbridos transgénicos de forma comercial en México, es obvio que el maíz nativo sería contaminado de dos maneras: a) mediante el polen que fecundaría un sinnúmero de plantas nativas cultivadas en campos adyacentes a las de los híbridos transgénicos vecinos; y b) en muchos campos sembrados con híbridos transgénicos se deje de hacerlo, existiendo la posibilidad que en ese campo en algún momento vuelva a sembrarse maíz nativo y contaminarse por plantas provenientes de granos dejados por siembras transgénicas precedentes.

Habría muchas limitaciones para evitar que estas dos maneras de contaminación ocurran en la práctica, sin importar que teóricamente se haya definido una distancia determinada de separación entre parcelas de maíz nativo e híbrido y que sea cumplida como se establece en la ley. Por lo tanto, la contaminación del maíz nativo por transgenes, ya sea de forma anual o dos veces por año, sería un hecho irremediable si se revoca la acción preventiva de la moratoria de facto del cultivo de transgénicos en el territorio mexicano.

Los híbridos transgénicos serían cultivados en muchas regiones y campos del territorio mexicano, además de que las diversas semillas de las distintas empresas que las producen y comercializan contienen diversos transgenes distribuidos en distintos loci de los cromosomas del genoma del maíz. Se conocen decenas de híbridos transgénicos diferentes en el mercado: a) con un solo transgén RR resistente al herbicida glifosato y el que codifica resistencia a plagas Bt y sus variantes Cry; b) con dos y tres transgenes, combinaciones de las mencionadas en el punto anterior. Si llega el momento en que México permita el cultivo de maíz transgénico de forma comercial, estas combinaciones tendientes a apilar transgenes ocurrirían como se muestra de forma esquemática y simplificada en la Figura 1, diferentes híbridos transgénicos (círculos) se sembrarían en muchos sitios del país con semilla que proveniente de distintas empresas (HT1, 2, 3, etc. dentro de círculos) en campos vecinos sembrados con variedades de maíz nativo (cuadros pequeños); en cada región, estos híbridos contaminarían a las poblaciones nativas adyacentes mediante polinización, y algunas de estas poblaciones podrían ser contaminadas por más de un híbrido de tal manera que la población terminaría con diferentes transgenes (en la actualidad sólo dos transgenes RR y Bt con sus distintas variantes (Cry1, Cry2, etc.); a su vez, estas poblaciones intercambiarían los transgenes entre ellas (diferentes flechas) y posteriormente contaminarían, mediante la cadena de movimientos migratorios descritos en secciones anteriores, que finalmente formarían poblaciones contaminadas con todos los transgenes sembrados al inicio de la entrada de estos híbridos (Cuadro central, Figura 1). El tiempo requerido para llegar al final de este complejo flujo transgénico dependería de la rapidez e intensidad con la que interactúen las diferentes poblaciones y la tolerancia a la cantidad de transgenes contaminantes que pudieran mostrar distintas poblaciones en los diferentes ambientes regionales.