La criopreservación asegura un futuro para las plantas en peligro de extinción

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La criopreservación asegura un futuro para las plantas en peligro de extinción
Fotomontaje: Fusión Asturias
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En los últimos años las técnicas de almacenamiento ultrafrío o criopreservación se han desarrollado enormemente. Desde la década de los 50 del siglo pasado la ultracongelación de células e incluso seres vivos completos ha pasado de ser casi ciencia ficción a una realidad. La idea detrás de estas técnicas de preservación es conservar el tejido o material orgánico durante un periodo de tiempo determinado, que puede ser en ocasiones muy largo, en las mismas condiciones del momento en que se congeló. Pensar en este proceso pronto nos lleva a pensar en situaciones hollywoodenses, pero en realidad hoy en día se utiliza de forma rutinaria en situaciones mucho más cotidianas de lo que parece.

Uno de estos usos, que cada vez está tomando mayor importancia, es el de la preservación de la biodiversidad vegetal, muchas veces en peligro por las distintas circunstancias climáticas actuales. Existen actualmente varias iniciativas de conservación de semillas, pero destaca por encima de todas el Banco Mundial de Semillas de Svalbard o Cámara Global de Semillas que se encuentra situado en la isla de Spitsbergen, en el archipiélago noruego de Svalbard, cerca de su capital, Longyearbyen. Con una extensión de más de mil metros cuadrados repartidos entre tres almacenes, es el depósito de semillas más grande del mundo. Fue inaugurado en 2008 para salvaguardar la biodiversidad de las especies de cultivos que sirven como alimento en caso de una catástrofe local o mundial. En este caso, la cámara está construida a prueba de erupciones volcánicas, terremotos o radiación solar. Los almacenes subterráneos están construidos en permafrost (capa de suelo permanentemente congelada) que ayuda a mantener una temperatura natural constante de entre -3 y -6 °C. Sin embargo, para aumentar la conservación de las semillas mucho más tiempo, la cámara cuenta con una refrigeración artificial hasta los -18 °C. La ubicación a 130 metros sobre el nivel del mar garantiza que el suelo esté seco y que la humedad sea baja.

Esquema de la Cámara Global de Semillas situada en la isla de Spitsbergen, en el archipiélago noruego de Svalbard.
Esquema de la Cámara Global de Semillas situada en la isla de Spitsbergen, en el archipiélago noruego de Svalbard.

La estrategia de preservación en el Banco de Germoplasma de Especies Silvestres de China, en el Instituto de Botánica de Kunming, es un tanto diferente. En este caso se preservan las semillas a temperaturas criogénicas. Denominamos criogenia al conjunto de técnicas utilizadas para enfriar un material a temperaturas menores o iguales a la de ebullición del nitrógeno (temperaturas criogénicas), es decir, 77 K (K=grados Kelvin, una escala de temperaturas en la que los 0 °C equivalen a aproximadamente 273 K) o -196 °C. Al congelar estas semillas a estas temperaturas, se consigue una conservación casi infinita en el tiempo. Lo que se consigue al disminuir la temperatura es reducir lo más posible la actividad metabólica de las células y, por lo tanto, retrasar el envejecimiento de las semillas. En el Banco Mundial de Svalbard las semillas están a -18 °C mientras que en el banco Germoplasma a -180 °C con lo que la duración en el segundo puede ser casi eterna si se mantienen esta temperatura.

Lo que se consigue al disminuir la temperatura es reducir lo más posible la actividad metabólica de las células y, por lo tanto, retrasar el envejecimiento de las semillas.

El proceso de congelación, ya sea a temperaturas, digamos, más altas como en el Banco Mundial de Semillas o a temperaturas criogénicas, implica la congelación del agua de los tejidos y las células. En el caso de un organismo, el hielo que se forma conlleva un aumento del volumen que inicialmente ocupaba el agua y la generación de cristales. Estos dos factores destruyen los tejidos. Es decir, la congelación rompe las células, lo que hace que nuestros órganos se vuelvan inservibles y sean imposibles de recomponer. Esta limitación hace que en muchos casos se utilicen los bancos de semillas tradicionales en las que las semillas se conservan en una atmósfera controlada (baja en oxígeno y humedad) por un tiempo. El problema es que aquí la duración de las semillas es limitada y se deben reponer constantemente. Los procesos de congelación llegaron más tarde e implican la deshidratación de las semillas, pero no en todos los casos se puede hacer esto.

Ejemplo de un protocolo de criopreservación. En este caso se aplica a yemas de crisantemo. En resumen, las yemas se deshidratan y se congelan en nitrógeno líquido (NL) para después ser descongeladas y utilizadas para generar nuevas plantas madre (A. Osorio Sáenz et al., Revista Chapingo Serie Horticultura, Vol. XVII, Edición Especial 2, 2011: 33-43).
Ejemplo de un protocolo de criopreservación. En este caso se aplica a yemas de crisantemo. En resumen, las yemas se deshidratan y se congelan en nitrógeno líquido (NL) para después ser descongeladas y utilizadas para generar nuevas plantas madre (A. Osorio Sáenz et al., Revista Chapingo Serie Horticultura, Vol. XVII, Edición Especial 2, 2011: 33-43).

La criopreservación de semillas o plantas es la única indicada en tres casos particulares en los que los bancos de semillas tradicionales no son una opción:

-El primer caso es el de cultivos que simplemente no se propagan por semillas, como la patata o el banano. En estos casos la propagación es “clonal”, ya que a partir de una pequeña parte de la planta se producen copias idénticas. En estos casos la planta tiene yemas, que son las zonas por donde empieza a brotar la planta. Al cortar la planta en varias partes, y cada una con una yema, esas partes tienen la capacidad de generar otras plantas que son clones, es decir, idénticos en su ADN.

-El segundo caso es el de plantas que sí producen semillas, pero éstas son «recalcitrantes», es decir, que no toleran ser desecadas con métodos usuales. En los bancos de semillas convencionales, para que las semillas perduren el mayor tiempo posible, éstas son secadas hasta que su contenido de agua interna está en torno del 3 al 7%. Luego son preservadas a unos 20 grados bajo cero. Pero en el caso de las semillas recalcitrantes, si son desecadas por debajo del 20% de contenido de agua mueren. Almacenarlas sin secar tampoco es una opción ya que se deterioran rápidamente.

-El tercer caso de plantas que requieren criopreservación es el de cultivos como el café, los cítricos o la papaya, así como el de muchas orquídeas, cuyas semillas no son recalcitrantes y sí pueden secarse por debajo del 20% de contenido de agua. Pero al ser almacenadas a 20 grados bajo cero tienen problemas de longevidad y se deterioran muy rápido.

Al final, la idea es que, si se vuelven a plantar estas semillas en cientos de años, las plantas crecerán como si fueran semillas “nuevas”.

Hemos de tener en cuenta que, en estos grupos, en particular el segundo, entran cerca de la mitad de los árboles de selvas húmedas tropicales, como la Amazonia, el cacao y árboles como los robles, que tienen una gran importancia económica en España por producir no solo corcho sino las bellotas que alimentan a los cerdos para el jamón ibérico. Todos ellos producen semillas recalcitrantes y, por lo tanto, solo pueden ser conservadas mediante la criopreservación.

Al final, la idea es que, si se vuelven a plantar estas semillas en cientos de años, las plantas crecerán como si fueran semillas “nuevas”. Por un lado, esta preservación permite salvar de la extinción a muchas plantas raras o valiosas. Pero, por otro lado, sirven también para conservar plantas silvestres que tienen genes que las ayudan a sobrevivir en ambientes hostiles y las hacen resistentes, por ejemplo, a enfermedades o sequías. Dichos genes pueden ser extremadamente valiosos en un futuro para generar nuevos cultivos que puedan adaptarse mejor al clima cambiante. Por lo tanto, estos bancos son extremadamente valiosos para las generaciones futuras.

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