miércoles , 22 mayo 2024

Estudio sobre el trigo transgénico HB4, toxicidad del glifosato y el glufosinato

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Ana P. Cuzziol Boccioni , Alemán Lener ,Julieta Peluso, Paola M. Peltzer , Andrés M. Attademo , Carolina Aronzón, María F. Simoniello, Luisina Demonteb ,María R. Repetti ,Rafael Lajmanovichb _ https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.136554

Antecedentes, nota del editor:

El 9 de octubre se publicó en el Boletín Oficial la Resolución 41/2020 del Ministerio de Agricultura. Informa la aprobación de la “semilla, de los productos y subproductos derivados provenientes del trigo IND-ØØ412-7” solicitada por el Instituto de Agrobiotecnología de Rosario (Indear S.A.). Indear pertenece a Bioceres, empresa que cotiza en la bolsa de Nueva York y que tiene como accionistas más conocidos a Gustavo Grobocopatel y Hugo Sigman.

Más de 1000 científicos del Conicet y de 30 universidad públicas nacionales expresaron su rechazo al trigo transgénico HB4 por ser riesgoso para la salud y el ambiente y cuestionan el uso masivo de agrotóxicos del actual modelo agropecuario y precisaron que el glufosinato de amonio, que se usará con el nuevo trigo, “es un herbicida 15 veces más tóxico que el glifosato, ampliamente cuestionado y prohibido en muchos países por su toxicidad aguda y sus efectos neurotóxicos, genotóxicos y alteradores de la colinesterasa». El compuesto «es letal para organismos que contribuyen naturalmente a mantener la dinámica de los agroecosistemas, deteriora enormemente la calidad del agua dulce acelerando procesos de eutrofización y penetra hacia napas subterráneas”.

Cientos de firmas del Conicet, tambien se oponen y figuran investigadores de casi todas las universidades públicas de Argentina: del Litoral (UNL), de Buenos Aires (UBA), La Plata (UNLP), Rosario, Río Cuarto, Córdoba, Comahue, San Martín, Luján, San Juan Bosco, del Centro (Unicen), de Tucumán, de Quilmes, de General Sarmiento y de Cuyo, entre otras. También firmaron investigadores del INTA

“Esta autorización remite a un modelo de agronegocio que se ha demostrado nocivo en términos ambientales y sociales, causante principal de las pérdidas de biodiversidad, que no resuelve los problemas de la alimentación y que amenaza además la salud de nuestro pueblo confrontando la seguridad y la soberanía alimentaria”, comienza el escrito, firmado por Alicia Massarini, Particia Kandus, Rafael Lajmanovich, Walter Pengue, Haydée Norma Pizarro, Elena María Abraham, Matías Blaustein, Damián Marino, Patricia Puntos, Guillermo Folguera, Maristella Svampa, Juan Wahren y Damián Verzeñassi, entre otros.

El glufosinato, prohibido en la Unión Europea, se utiliza en el trigo transgénico. Ya hay más de 60 cultivos transgénicos de soja, maíz, algodón y trigo aprobados en la Argentina, 31 son resistentes al glufosinato de amonio, en el listado de Organismos Genéticamente Modificados (OGM) comerciales de la Secretaría de Agricultura de Argentina. En la Argentina, a diferencia de otros países, nunca fue obligatorio identificar el origen transgénico de los granos que utiliza la industria alimentaria. Esto pone en evidencia la negligencia y complicida con las corporaciones de los funcionarios de turno en este pais.

La empresa agrícola argentina Bioceres confirmó que los consumidores argentinos ya están comiendo desde 2022 en diversos alimentos el trigo transgénico HB4, pues ya hay 25 molinos que en los últimos meses vienen mezclando esa variedad modificada.

En una presentación realizada porEzequiel Bosch, que trabaja en el área comercial del trigo genéticamente modificado cuya siembra se autorizó en la Argentina a partir de mayo de 2022, admitió que “efectivamente nosotros estamos trabajando con más de 25 molinos y hemos venido comercializando fluidamente el HB4”.  Luego agregó que “para muchos molinos nos hemos convertido en un proveedor estratégico (de trigo), porque saben que tenemos calidad y que tenemos materiales desagregados”.

Los transgénicos por lo general combinan material genético de dos seres vivos que no pueden combinarse por sí solos (por ejemplo ADN del trigo, y ADN del girasol) como en el caso del HB4. Tambien los transgénicos combinan elementos biológicos con elementos tecnológicos (no solo construcciones genéticas manufacturadas, sino también los agroquímicos que están a veces asociados a su uso)

Los seres con elementos biológicos y tecnológicos combinados generan incertidumbre porque, mientras un objeto creado por el hombre es algo cuyo comportamiento podemos más o menos predecir, los sujetos vivos tienen agencia propia y pueden comportarse de manera impredecible.

Resumen del Estudio

 El objetivo del presente estudio fue evaluar la ecotoxicidad de las mezclas de glifosato y glufosinato de amonio en los renacuajos de anfibios y el impacto potencial de la mezcla en la salud de los ecosistemas acuáticos . Se estudiaron las propiedades de unión de la mezcla con base en química computacional y un bioensayo experimental sobre morfología, daño en el ADN y biomarcadores bioquímicos en renacuajos del sapo común Rhinella arenarum. 

Los resultados de la teoría del funcional de la densidad del análisis mostró tendencias de agrupación de pesticidas para formar mezclas exotérmicas, lo que sugiere la probabilidad de puntos calientes de pesticidas en sistemas acuáticos reales. 

Además, se estudiaron los efectos biológicos de pesticidas individuales y la mezcla en renacuajos durante un bioensayo crónico de 45 días. 

El edema abdominal fue el tipo de anomalía más frecuente registrado a las 48 h, 10 y 45 días de exposición. Se registró daño en el ADN en todos los tratamientos con herbicidas. La tiroxina aumentó solo en el tratamiento con GABH. La acetilcolinesterasa (AChE) y la butirilcolinesterasa (BChE) aumentaron significativamente en el tratamiento con GBH, lo que indica un efecto neurotóxico de GBH

La glutatión S-transferasa disminuyó en los tratamientos con GABH y GBH-GABH, mientras que la catalasa disminuyó en los tratamientos individuales con GBH y GABH. En general, teratogenicidad , daño en el ADN, alteración hormonal (T4) y el estrés oxidativo fue mayor en los renacuajos tratados con GABH que en los renacuajos tratados con GBH. Este estudio también destaca la robusta interacción química entre los ingredientes activos de ambos herbicidas, lo que se refleja en los antagonismos en la mayoría de los biomarcadores analizados, así como en la potenciación y aditividad en otros. Según nuestros resultados, el GABH tuvo una toxicidad más alta que el GBH para los renacuajos de anfibios.

Introducción

El aumento de pesticidas químicos aplicados a cultivos genéticamente modificados (GM) tolerantes al herbicida glifosato (GLY), se ha convertido en una de las mayores amenazas para la conservación ecológica y la salud pública a nivel mundial (Landrigan y Benbrook, 2015). Los cultivos transgénicos tolerantes a herbicidas representan el 56% del uso de herbicidas a base de glifosato (GBH) en todo el mundo, como lo señala Duke (2018) para el contexto de los Estados Unidos (EE. UU.). En este sentido, el uso de GBH en hectáreas de cultivos de soja tolerantes a GLY en 2014 fue de 315,4 millones de toneladas métricas, con EE. UU. (108 millones de toneladas métricas), Brasil (94,5 millones de toneladas métricas) y Argentina (56 millones de toneladas métricas) representando el 82 %. de la producción global (Benbrook, 2016). El promedio de GLY utilizado en los cultivos de soja transgénica desde 1996 fue de 3 L/Ha. Sin embargo, los agricultores argentinos utilizan más de 12 L/Ha desde 2013, generalmente mezclados con otros herbicidas (Sly, 2017).

Además, los herbicidas a base de glufosinato de amonio (GA) (GABH) son un grupo de herbicidas de amplio espectro y su uso está aumentando en todo el mundo para controlar malezas resistentes a GLY (p. ej., trigo, soja, algodón y maíz; Áy et al., 2012). ; Ayala et al., 2019). Concentraciones de GLY y GA que superan los niveles máximos tolerables europeos se encontraron en ríos del noreste de Italia (Masiol et al., 2018). Del mismo modo, Geng et al. (2021) informaron sobre la amplia distribución espacial y estacional de GLY y GA en aguas subterráneas y superficiales en cuencas hidrográficas agrícolas de China. 

Estos autores destacaron el riesgo ambiental de GLY y GA para los organismos acuáticos que ocurren en los agroecosistemas y la posible contaminación del agua potable. Además, también se reportaron concentraciones de GLY y GA en menos del 60% de las muestras de agua de tanques de reservorio abierto del Medio Oriente de Argentina, que se encuentran en los campos agrícolas más cercanos y reciben agroquímicos por vía aérea (Demonte et al. ., 2018).

Como se mencionó anteriormente, GLY y GA se encuentran juntos en el medio ambiente, sin embargo, se sabe poco sobre su interacción a nivel químico. 

Un estudio reciente indica el riesgo ambiental del consumo de agua potable y la seguridad de los organismos acuáticos debido a la exposición a GLY y GA en aguas superficiales (Yan et al., 2022). Por lo tanto, es importante determinar las interacciones moleculares entre las estructuras de los plaguicidas cuando estos se combinan, mediante el estudio de los perfiles termoquímicos y las tendencias para formar mezclas (Dorofeeva y Moiseeva, 2006). 

Recientemente, la técnica de química computacional denominada Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) representa un excelente conjunto de herramientas para estudiar la termoquímica de mezclas e interfases, propiedades de equilibrio y mecanismos reactivos (Schleder et al., 2019; Li et al., 2021; Makkar y Ghosh, 2021, Mandal et al., 2021; Mo et al., 2021). 

En un estudio anterior, la mezcla de contaminantes interactuó y produjo efectos sinérgicos (Lajmanovich et al., 2022). Estos efectos incluyeron las energías de adsorción exotérmica y la interacción de la densidad electrónica para GLY y GA sobre interfaces de polietileno, lo que muestra la producción potencial de un nuevo complejo contaminante, que podría afectar a los organismos y al medio ambiente.

Es importante comprender los efectos de los pesticidas solos y mezclados en el ambiente acuático. Un estudio reciente en Argentina destacó los efectos de las mezclas de GLY y GA que se han encontrado en ambientes acuáticos sobre organismos centinelas como los renacuajos de anfibios, determinando la importancia de analizar las concentraciones relevantes (Peluso et al., 2019). 

El desarrollo y la metamorfosis de los anfibios incluye una serie de pasos de organogénesis caracterizados por un aumento en el metabolismo y el crecimiento, razones por las cuales algunos autores consideraron a los anfibios más sensibles que los mamíferos a los contaminantes (Quaranta et al., 2009). Además, la metamorfosis de los anfibios es similar al desarrollo de otros vertebrados, como en la remodelación intestinal, el desarrollo cerebral y la diferenciación ósea (Buchholz, 2015). La metamorfosis de anfibios es un modelo perinatal paralelo significativo a la endocrinología del nacimiento de mamíferos (Wada, 2008). Por lo tanto, la metamorfosis regulada por la tiroides es una característica ancestral de todos los cordados. Esta conservación de una red reguladora respalda la homología de la metamorfosis en el linaje cordado (Holzer y Laudet, 2013).

Los efectos teratogénicos en vertebrados debido a la exposición a herbicidas fueron informados por varios estudios científicos (por ejemplo, Alavanja, 2009; Araujo et al., 2016). Gly y GBH producen anomalías del eje branquial y corporal en R. arenarumembriones (Lajmanovich et al., 2003; Mottier et al., 2013; Bach et al., 2016; Babalola et al., 2019). De manera similar, las anomalías morfológicas de campo registradas en embriones de anfibios se vincularon con la actividad del ácido retinoico endógeno en anfibios en el medio este de Argentina (Peltzer et al., 2011; Teglia et al., 2015). 

Las concentraciones ambientales de GLY aumentaron la actividad del ácido retinoico endógeno en larvas de anfibios en sistemas acuáticos de Argentina (Paganelli et al., 2010). Además, se ha demostrado que la exposición materna a GBH produce anomalías congénitas intergeneracionales (Milesi et al., 2018).

De igual forma, en ratones perinatales expuestos a bajas dosis de GABH induce cambios en la morfología celular, proliferación, apoptosis y altera la neurogénesis (Herzine et al., 2016). Además, las concentraciones ambientalmente relevantes de GABH produjeron efectos embriotóxicos y teratogénicos en embriones de anfibios (Babalola et al., 2021a), y provocan una alteración potencial de la tiroides y el desarrollo larvario (Babalola et al., 2021b b). 

Los efectos de las larvas de anfibios expuestos a GABH también inhibieron las B-esterasas y produjeron daño genotóxico (Peltzer et al., 2013; Lajmanovich et al., 2014). Además, tanto GLY como GA afectaron biomarcadores de estrés oxidativo como la glutatión-S-transferasa (GST) y la catalasa (CAT; Murussi et al., 2016; Moura et al., 2018; Zhang et al., 2019).

El objetivo del presente estudio fue comparar y describir la interacción de GLY, GA y su combinación mediante modelado computacional. El estudio también tuvo como objetivo evaluar los efectos sobre la morfología, el ADN y los biomarcadores bioquímicos de esos herbicidas y su mezcla en renacuajos del sapo común Rhinella arenarum.

Modelado computacional de ingredientes activos de dos herbicidas

Según estudios previos (Hu et al., 2021; Kaczmarek et al., 2021; Mesnage et al., 2019, 2021; Lajmanovich et al., 2022) los principales principios activos GLY y GA fueron descritos como especies neutras.

Los cálculos de DFT se realizaron utilizando el código SIESTA con el conjunto de bases descrito por Soler et al. (2002). Los algoritmos funcionales y utilizados se describen en Lajmanovich et al. (2022)⁠. Todos los cálculos dinámicos se realizaron bajo la aproximación de Born-Oppenheimer durante 10-15 ps.

Modelado computacional de principios activos

El esquema termoquímico de reacción y la evolución dinámica molecular se muestran en la Fig. 1 y la Fig. S1 (datos complementarios), respectivamente. Después de la optimización de las moléculas individuales de GLY y GA, los grupos se construyeron colocando siete moléculas distanciadas 5 Å. La simulación de dinámica molecular mostró una tendencia a formar un grupo para ambos principios activos (ver Figs. S1 y S2 de Datos complementarios). Las energías de formación después de la relajación para los cúmulos fueron −1,01 eV y −1,29 eV.

Discusión

El glifosato y el glufosinato de amonio son los herbicidas más empleados en muchos países del mundo (Geng et al., 2021). Según la base de datos de ArgenBio (2022), actualmente existen 23 eventos transgénicos aprobados para tolerancia simultánea tanto para herbicidas GLY como GA, principalmente para maíz, soja y algodón. Sin embargo, el mayor riesgo ambiental por el uso de estos “evento de pilas” es el que conduce al uso masivo de estos dos herbicidas. 

Conclusiones

La mayor toxicidad y la implicación ecológica de GABH se determinaron en un estudio anterior (Lajmanovich et al., 2022), donde GABH fue quinientos por ciento más tóxico que GBH. En esta misma línea de evidencia, la presente investigación demostró que existe una fuerte interacción química entre los principios activos de ambos herbicidas, la cual se demuestra principalmente como antagónica en la mayoría de los biomarcadores analizados. 

Declaración de competencia de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia ni relaciones personales conocidas que pudieran haber influido en el trabajo informado en este documento.

Agradecimientos

Este trabajo está dedicado a la memoria de Carlos Vicente, (ONG Granos y fundador de la UCCSNAL), referente en la lucha por las semillas libres y la soberanía alimentaria. Sus luchas campesinas y ecológicas han promovido en las comunidades el cuidado de la biodiversidad y la defensa de sus territorios y la subsistencia, y han motivado a científicos comprometidos con la sociedad y la naturaleza.

Este estudio fue financiado en parte por la Agencia Nacional de Promoción de la Ciencia y la Tecnología (ANPCyT FONCyT PICT, 2019 Nº 3293, y 2017 Nº1069)

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Otros estudios:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721052542