Evaluación de riesgos de los efectos no-objetivo en cultivos transgénicos - 2° parte

EVALUACIÓN DE RIESGOS de LOS EFECTOS NO-OBJETIVO EN CULTIVOS TRANSGÉNICOS


David A. Andow y Angelika Hilbeck
2da. Parte

EL MODELO DE ESPECIES NO-NATIVAS PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGOS

Se ha propuesto de manera repetida utilizar la metodología usada para evaluar los impactos de las invasiones de especies no nativas como un modelo útil para entender los efectos ambientales de cultivos transgénicos (Sharples 1983,Regal 1986, Andow et al. 1987,Tiedje et al. 1989), pero muy poca consideración se ha dado a la aplicabilidad de los métodos de evaluación de riesgos. En la actualidad la evaluación de riesgos ambientales de especies no nativas está basada en un modelo desarrollado por Orr y sus colegas (1993). Este es un modelo no jerárquico y no escalonado, que está dirigido a generar una evaluación completa de los riesgos ambientales no mitigados, asociada con la introducción no intencionada de especies no nativas. La evaluación de riesgos es iniciada al identificar un bien comercial agrícola involucrado en el comercio internacional. Artículos de alto volumen o alto valor son usualmente el foco de la evaluación de riesgos, debido a que el costo de evaluarlos está justificado. El siguiente paso está en identificar todas las especies no nativas que estén asociadas con el bien o artículo y que podrían presentar un riesgo ambiental, tales como potenciales pestes en el país de importación. Una vez que estas especies son identificadas, la evaluación concluye con una evaluación de sus potenciales efectos ambientales. La incertidumbre no esta explícitamente incorporada en el análisis; en su lugar, la evaluación se enfoca en desarrollar la mejor estimación de los riesgos. Si este modelo fuera usado para plantas transgénicas, las plantas no nativas serían las plantas transgénicas.

SELECCIÓN DE ESPECIES NO-OBJETIVO PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGOS DE ESPECIES NO ABORÍGENES.

Los únicos riegos a especies no-objetivo que son evaluados usando este modelo son potenciales riesgos de pestes para las plantas (por ejemplo, si es que especies no nativas dañarían directamente a las plantas económicamente importantes). Por ejemplo, una evaluación de riesgos asociada con la importación de madera de pino o de abeto desde México hacia los Estados Unidos se enfocó en las especies no nativas de insectos y plantas patógenos asociados con el pino o el abeto que acompañarían la importación. El riesgo “no-objetivo” era que estas especies de pestes consumirían otras plantas económicamente importantes en los Estados Unidos. Estas incluyen pinos o abetos en la silvicultura, coníferas naturales, coníferas ornamentales, y árboles de Navidad (Thacz et al. 1998).

También se espera que estas evaluaciones consideren una potencial desestabilización ecológica, reducción de la biodiversidad, reducción o desestabilización de especies de importancia ecológica o de especies en peligro o amenazadas, y efectos no-objetivo de las medidas de control (Orr et al. 1993). Sin embargo, las evaluaciones publicadas consideran estos otros efectos “no-objetivo” solo superficialmente. Al evaluar el posible impacto de cultivos transgénicos, probablemente será insuficiente considerar solo riesgos potenciales de pestes a plantas.

PUNTO META PARA EL MODELO DE ESPECIES NO-NATIVAS.

La evaluación de riesgos para especies no nativas tiene como finalidad determinar el potencial impacto económico, ambiental, social y político de las especies no nativas (Orr et al. 1993). El punto meta del modelo es la capacidad de invasión; una especie es invasiva si es que puede causar alteraciones significativas en la estructura de la comunidad, tales como reemplazar una de las especies más dominantes en la comunidad, o si es que puede alterar la función del ecosistema. La invasividad es un punto meta que incluye todos los efectos del organismo a través de toda su vida y a través de varias generaciones. Sin embargo, este punto meta es ambiguo. Por ejemplo, la invasividad de la planta puede estar relacionada con la fijación del nitrógeno, colonización de disturbios, tamaño de la semilla, y muchos otros factores (Vitousek and Walker 1989,Rejmánek and Richardson 1996).

Consecuentemente, aunque la invasividad es un punto meta ecológico global que se relaciona directamente con el riesgo ambiental, es evaluado únicamente de manera cualitativa, como bajo, medio, o alto (Orr et al. 1993). Esta cruda aproximación es caso-específica y toma en cuenta tanto las especies como su ambiente, pero probablemente es insuficiente para cumplir los requerimientos de una evaluación “no-objetivo” de organismos transgénicos.

METODOLOGÍA PARA EVALUAR EL PUNTO META PARA RIESGOS DE ESPECIES NO-NATIVAS

Debido al significado multifacético de la invasividad, la evaluación de riesgos para especies no nativas es conducida usando métodos sistemáticos para sintetizar la experticia científica (Orr et al. 1993). Un equipo de expertos es convocado para identificar las especies no nativas y las especies nativas en riesgo, y luego convenir en evaluaciones subjetivas, y cualitativas sobre la probabilidad de establecimiento, y de las consecuencias adversas resultado de este establecimiento, para cada una de las especies no nativas. La final evaluación de riesgo, la cual combina estas dos evaluaciones, tiende a ser dominada por consideraciones sobre un potencial daño económico. Ya que está basado en experticia y no en información científica, los resultados de la evaluación son inciertos y depende de los expertos que se empleen. Ya que los asuntos relacionados con organismos transgénicos son tan contenciosos, una metodología de evaluación de riesgos basada solamente en una opinión científica es poco probable que satisfaga a alguien.

RELEVANCIA DEL MODELO DE ESPECIES NO-NATIVAS PARA LOS CULTIVOS TRANSGÉNICOS

Varios departamentos y ministerios de agricultura, incluido el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, utilizan el riesgo de especies no nativas como la única o parcial justificación legal para regular la liberación de organismos transgénicos.

El modelo actual para la evaluación de riesgos de especies no nativas, sin embargo, es demasiado crudo para ser satisfactorio para organismos transgénicos. Sus fortalezas están en ser específico a cada caso y en confiar enteramente en evaluaciones basadas en el organismo y en su potencial nuevo medioambiente.

Comparado con el modelo ecotoxicológico, el modelo de las especies no nativas no es tan científicamente objetivo, pero aborda más directamente preocupaciones medioambientales del mundo real. Sin embargo, no está diseñado para tratar con la incertidumbre involucrada en el proceso de evaluación y no incorpora una metodología preventiva a la evaluación de riesgos.

UN MODELO ECOLÓGICO PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGOS “NO-OBJETIVO”

Proponemos un tercer modelo para la evaluación de riesgos de los cultivos transgénicos, que se apoya en principios ecológicos para seleccionar especies, especificar un punto meta, y desarrollar protocolos de evaluación. La selección de especies es hecha caso por caso, tomando en consideración el transgen, el organismo, y el medioambiente relevante; los puntos meta son concretos y relevantes al riesgo ambiental; y los protocolos de evaluación están basados en principios científicos transparentes.

Las comparaciones de riesgo relevantes son desarrolladas al principio del análisis de riesgo, el cual amplia su alcance para incluir algunas comparaciones que no serían consideradas bajo el modelo ecotoxicológico.

Este método evita algunas de las potenciales arbitrariedades relacionadas con el modelo de especies no nativas. Aquí nos enfocamos en los estadios iniciales de la evaluación de riesgos. Los costos son reducidos al enfocar la evaluación en unas pocas especies “no-objetivo”, y la incertidumbre es abordada al escoger especies relevantes, ampliando la lista de especies, y usando metodologías de pruebas múltiples y factores de incertidumbre.

SELECCIÓN DE ESPECIES NO-OBJETIVO PARA UNA EVALUACIÓN ECOLÓGICA DE RIESGOS.

La selección de especies en el modelo ecológico es específica para cada caso, dependiendo del cultivo transgénico y del contexto de su cosecha, y prioriza especies que podrían ser afectadas adversamente por el cultivo transgénico. La selección de las especies sigue cuatro pasos: (1) establecimiento de grupos funcionales de acuerdo a su papel ecológico o función en el ecosistema, (2) clasificación de las especies “no-objetivo”, encontradas en el medioambiente relevante, en estos grupos funcionales, (3) priorización de estas especies en base a principios ecológicos, y (4) seleccionar un número de especies de alta prioridad para la prueba.

ESTABLECIMIENTO DE GRUPOS FUNCIONALES

Al usar la función ecológica, es posible evitar conclusiones inapropiadas asociadas con las especies indicador usadas en el modelo ecotoxicológico, para enfocar las pruebas en procesos ecológicos críticos, y para limitar el número de especies que deberán ser probadas.

Two types of functional criteria, anthropocentric and ecological, can be used (table 3). Groups whose function is anthropocentric, or related directly to human goals, include secondary pest species, natural enemies, rare or endangered species, species used to generate income, and species of social or cultural value. Ecological functions relate to ecosystem processes and are independent of human goals. Groups with ecological functions include nontarget primary consumers, secondary consumers, pollinators, decomposers, and seed dispersers. These functional groups are not mutually exclusive. For example, many species are both secondary pests and nontarget primary consumers, and others are both natural enemies and secondary consumers.

Pueden ser usados dos tipos de criterios funcionales, el antropocéntrico y el ecológico, (tabla3). Los grupos cuya función es antropocéntrica, o directamente relacionado con metas humanas, incluyen especies secundarias de pestes, enemigos naturales, especies raras o en peligro, especies usadas para generar un ingreso, y especies de valor social o cultural. Las funciones ecológicas se relacionan con procesos del ecosistema y son independientes de las metas humanas. Los grupos con funciones ecológicas incluyen consumidores primarios no-objetivo, consumidores secundarios, polinizadores, descomponedores, y dispersadores de semillas estos grupos funcionales no se excluyen mutuamente. Por ejemplo muchas especies son tanto pestes secundarias como consumidores primarios no-objetivo, y otras son tanto enemigos naturales como consumidores secundarios.

CLASIFICANDO LAS ESPECIES “NO-OBJETIVO”

Como un segundo paso, las especies no-objetivo que acontecen en asociación con el cultivo en la región en donde se intenta liberar el cultivo transgénico, son clasificadas en grupos funcionales usando la información disponible y la experticia. La inclusión de especies que en realidad acontecen en la región, genera un set caso-específico de potenciales especies no-objetivo. Algunos ejemplos de los tipos de especies no-objetivo que serían clasificadas en los grupos funcionales están listados en la tabla 3, aunque obviamente estos ejemplos no son específicos para ninguna región.

Un basto número de especies encontradas en los campos agrícolas probablemente no pueden ser clasificadas en uno de esos grupos funcionales. En el caso del maíz en los Estados Unidos, el 4% de la especies artrópodas sobre el nivel del suelo son pestes de maíz, aproximadamente el 8% son enemigos naturales, menos del 2% son polinizadores, probablemente 20 % a 30% son organismos del suelo (Warters 1969), y probablemente menos del 5% son especies de conservación o de preocupación cultural. Esto deja aproximadamente 45% de la comunidad de artrópodos sobre el nivel del suelo sin una función conocida. Una precaución crítica, por lo tanto, es considerar una categoría de especies con función desconocida para que estas especies no sean ignoradas inadvertidamente.

Tabla 3. Clasificación funcional de organismos no-objetivo terrestres dentro o cerca de sistemas agrícolas para la experimentación preliberación de plantas transgénicas.

Grupo funcional
Ejemplos
Antropocéntrico
Pestes alternas o secundariasEnemigos naturales Especies raras o en peligro de extinción Especies que generan gananciasEspecies con valor social o cultural Pestes esporádicas, pestes inducidasPredadores, parasitoides, parásitos, competidores, hormigas, herbívoros comedores de hierba. Especies de la lista roja o especies de valor general para la conservación de la biodiversidad. Abejas, mariposas de sedaMariposas monarca, abejas

Ecológica
CompetidoresConsumidores primarios (excluyendo especies blanco) Consumidores secundarios Polinizadores Descomponedores Dispersadotes de semillasEspecies sin una funciónconocidaHierbasEspecies consumidoras de plantas que no son el blanco del transgenEspecies que comen consumidores primarios (predadores, parasitoides, parásitos)Insectos sociales y solitarios (abejas, moscas, escarabajos)Insectos carroñeros, hormigas, colembolas, microorganismos, gusanos de tierra, acaros (arañas y garrapatas)Aves, pequeños mamíferos, hormigasCerca de la mitad de las especies de artrópodos en un habitat

PRIORIZANDO ESPECIES USANDO PRINCIPIOS ECOLÓGICOS

Muchas especies son clasificadas en cada grupo funcional. Se pueden usar varios criterios para priorizar las especies “no-objetivo” incluido una máxima exposición posible, potenciales efectos adversos, y exposición potencial (caja 1).

Una posible exposición puede ocurrir por muchos caminos. El material de plantas transgénicas y productos transgénicos y los metabólicos pueden afectar a las especies no-objetivo directamente a través de los residuos de la planta (sobre o bajo el suelo; Zwahlen et al. 2003); hojas viejas y tejido viejo de semillas; exudación de semillas (Saxena and Stotzky 2000); polen (Losey et al. 1999); y otras partes de la planta que expresan el transgen (Hilbeck 2002), tales como semillas, néctar, fluidos de gutación, y savia de floema.

Cualquier organismo no-objetivo alimentándose de la planta transgénica o parte de la planta entrará en contacto con el transgen y su producto.

Además, el producto transgen podría interactuar con compuestos existentes de la planta afectando a los organismos no-objetivo. El material de la planta transgénica y los productos transgénicos pueden afectar a las especies no-objetivo indirectamente a través de otros organismos, tales como herbívoros (Hilbeck et al. 1999) o homoptera (áfidos, escalas, y moscas blancas, cuyo zumo de miel puede contener material transgenico; Raps et al. 2001).

Por lo tanto las especies no-objetivo podrían ser afectadas:
(a) por los productos transgénicos en el cultivo original del transgen, en las secreciones de la planta, en herbívoros, en las excreciones de los herbívoros o en las especies que contengan productos transgénicos
(b) por metabólicos de los productos del transgen
(c) por interacciones con otros compuestos de la planta o de los herbívoros que alteran la composición o fisiología de la planta o del herbívoro (e.g., Saxena and Stotzky 2001, Birch et al. 2002).

El número de caminos posibles es inmenso; estimamos que hay más de 250 diferentes maneras de exposición por las cuales un producto transgénico o sus metabólicos podrían afectar un consumidor secundario, de los cuales solo unos pocos son efectos directos del producto transgénico. Esta multitud de caminos potenciales para la exposición o contacto tienen implicaciones importantes para la metodología de la prueba. (ver abajo) y complica el análisis de exposiciones potenciales (Hilbeck 2002).

A pesar de que muchas especies tienen una función ecológica desconocida, esto no implica que su función ecológica sea insignificante. Por ejemplo, el significado ecológico de microorganismos simbióticos está apenas empezando a ser apreciado (e.g., Werren 1997). De las especies con una función ecológica desconocida, sugerimos que aquellas con una alto estado de biomasa o aquellas que son encontradas en asociación frecuente con el hábitat del cultivo transgénico también deberían ser seleccionados para las pruebas. Al considerar explícitamente tales especies para una prueba no-objetivo inicial, estamos introduciendo a la evaluación de riesgos una metodología preventiva, científicamente justificada.

SELECCIONANDO ESPECIES DE ALTA PRIORIDAD PARA PRUEBAS

Aquellas especies a las que se les ha dado alta prioridad se mantienen como candidatas para la prueba. Este proceso de selección final no es un proceso puramente científico, pero debería ser transparente. Sugerimos que varias especies por cada grupo funcional sean seleccionadas. Claramente, experimentando con más especies mejora el nivel de precaución en la evaluación. Sin embargo, el número de especies probadas posiblemente estén influenciado por otros factores, incluidos los económicos y los políticos.

PUNTO META PARA EL MODELO ECOLÓGICO

Un punto meta experimental apropiado para una experimentación inicial es la adaptabilidad relativa generacional o algún componente de la adaptabilidad relativa.

La adaptabilidad relativa generacional es la relativa supervivencia vitalicia y la reproducción de las especies no-objetivo. Así, los experimentos de supervivencia deberían durar por lo menos una generación completa, incluyendo todas las etapas de inmadures de las especies no-objetivo.

Los parámetros de la etapa-edad adulta, incluida la edad-específica de mortalidad y fecundidad femenina, deberían ser medidos. Por principio, la duración de la prueba deberá corresponder al tiempo en que la especie no-objetivo estaría expuesta a las plantas transgénicas, partes de la planta y residuos y al patrón temporal de expresión y persistencia del producto trangen y sus metabólicos. Por ejemplo si el producto transgen está expresado a través de toda la etapa de crecimiento y la especie no-objetivo tiene un tiempo generacional de un mes, esta estará expuesta por lo menos en una generación completa.

La adaptabilidad relativa generacional es un punto meta particularmente útil, porque se relaciona directamente con el riesgo. Si la planta transgénica afecta de manera adversa a una especie no-objetivo, sus efectos se llevarán a cabo a través de algún componente de adaptabilidad relativa. Por lo tanto, los resultados de estas pruebas motivarán la creación y guiarán el diseño de pruebas subsiguientes a través de la identificación de los componentes de adaptabilidad que podrían estar afectados por la planta transgénica en el ambiente.

Para obtener estimaciones útiles de adaptabilidad relativa, se deberá llevar a cabo replicaciones reales del experimento (por e.j., todo el experimento deberá ser repetido con plantas nuevas e individuos no-objetivo a través del tiempo).

Nosotros sugerimos que, cuando los factores de incertidumbre puedan ser diseñados dentro de los experimentos, los experimentos deberían detectar diferencias, por lo menos, de entre 25% y 30% entre tratamientos, con un valor P de 0.05.

El factor de incertidumbre probablemente deberá ser mayor que 10 y menor que 10.000, y un factor de incertidumbre más alto deberá ser usado cuando se conozca menos sobre el producto transgen. Cuando los factores de incertidumbre no puedan ser usados, como en el caso de las pruebas en las que se usan plantas intactas, los experimentos deberán ser diseñados para detectar una diferencia del 10% entre tratamientos, con un valor de P de 0.05.

Un análisis prospectivo de poder estadístico puede ayudar en el diseño de estos experimentos, y se puede usar pruebas de equivalencia para analizar los resultados (Andow 2003). Los resultados que excedan estas mínimas diferencias necesitarán pruebas adicionales.

Caja 1 Criterios para el ordenamiento de especies no-objetivo en cada grupo funcional para facilitar la selección de especies a ser evaluadas en pruebas iniciales no-objetivo

Máxima exposición posible La máxima exposición posible de una especie no-objetivo a un cultivo transgénico está basada en el ámbito geográfico, especificidad del habitat, abundancia local (Rabinowitz 1981), prevalencia (proporción del espacio adecuado que es ocupado por las especies) y asociación temporal con el cultivo. Estos criterios pueden ser evaluados independientemente del cultivo transgénico específico. Especies con un amplio alcance geográfico, especificidad al hábitat del cultivo, alta abundancia local, alta influencia (prevalencia), y alta superposición temporal con el cultivo transgénico son más probables de tener una mayor exposición. Potenciales efectos adversos Las potenciales consecuencias de un efecto adverso en una especie no-objetivo son consideradas mas serias si la especie tiene una importancia ecológica o económica, está en peligro o es rara, o tiene un valor simbólico. Especies ecológicamente significativas tienen funciones ecológicas específicas, tales como control biológico, polinización, o descomposición. Es probable que las especies económicamente significativas tengan un impacto económico si su abundancia cambia. Especies en peligro incluyen aquellas que constan en la lista roja o azul o que de alguna manera están amenazadas o propiamente en peligro; que co-habitan los mismos hábitats que los cultivos; y que entran en contacto con el cultivo, con sus partes, o con sus secreciones o excreciones que contienen su material genético. Otras especies raras tienen algún valor en la biodiversidad pero no están en las listas. Las especies simbólicas aparecen repetidamente en público de maneras simbólicas (e.g., banderas, logotipos, propagandas, noticias); ellas pueden ser especies con un significado cultural o especies con atributos únicos (por ejemplo, organización social, migración masiva, de una belleza abrumadora o rara, fortaleza). Potencial exposición Al evaluar si es probable que una especie está expuesta al producto transgénico o a los metabólicos en el ecosistema del cultivo, es necesario tomar en consideración el cultivo transgénico específico. Es menos probable que sean afectadas especies no-objetivo que no están expuestas directamente o indirectamente por el cultivo transgénico, y si están afectadas, probablemente será a través de otra especie que estuvo expuesta al producto transgénico o sus metabólicos.

Nota: Todos los criterios siguientes son consistentes con el anexo 3 del Protocolo de Cartagena.
FUENTE: July 2004 / Vol. 54 No. 7 • BioScience 637

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