Producción de alimentos - El presente y las perspectivas futuras

Transcripción

1 Articub N 2 de la series: Los radioisótopos al servicio del hombre Producción de alimentos - El presente y las perspectivas futuras Por Carl G. Lamm Este año celebra su décimo aniversario la División Mixta FAO/OIEA de la Energía Atómica en la Agricultura y la Alimentación. El objetivo de estas dos organizaciones de las Naciones Unidas es velar por la perfecta coordinación de los servicios técnicos de la FAO y del OIEA, y por que la finalidad de sus programas sea ayudar a los Estados Miembros en desarrollo a Ityilicar las técnicas basadas en los isótopos y las radiaciones para resolver los problemas de alimentación y de agricultura. Dicho más exactamente, los objetivos a plazo medio de la División Mixta son aprovechar las posibilidades que ofrecen las técnicas nucleares en la investigación y el desarrollo para incrementar y estabilizar la producción agrícola, mejorar la calidad de los alimentos, evitar la descomposición y las pérdidas de productos agrícolas, y reducir al mínimo la contaminación de los alimentos y del medio agrícola. Por tanto, esta enumeración de los servicios que los radioisótopos pueden prestar al hombre en la esfera agrícola es, en buena medida, una reseña de las actividades de la División Mixta y una predicción de los centros de interés de sus trabajos futuros, especialmente en vista de la prolongada crisis alimentaria que se prevé para el mundo entero. La tecnología de ia energía atómica ofrece medios únicos en su género para estudiar y resolver los problemas agrícolas. Los isótopos y las radiaciones sirven con frecuencia para acelerar el progreso y, a veces, sólo ellos permiten la solución de esos problemas. El programa de la División Mixta se orienta hacia cuestiones concretas, prestando atención preferente a la coordinación y promoción de las investigaciones dirigidas a resolver los problemas de interés práctico para el progreso económico de los países en desarrollo. Actualmente, la División Mixta tiene a su cargo unos 20 programas coordinados de contratos de investigación, que comprenden unos 200 contratos con gastos y acuerdos libres de gastos. Los objetivos de cada programa coordinado de investigación son discutidos y definidos por grupos de expertos convocados especialmente. A continuación se establecen contactos con institutos competentes de investigación y se les invita a tomar parte en los programas que, normalmente, duran de tres a cinco años. En general, los institutos de los países en desarrollo reciben contratos de investigación con una ayuda financiera nominal, mientras que los institutos de los países desarrollados suelen participar en virtud de acuerdos de investigación sin gastos para el Organismo. Los participantes en un programa coordinados de investigación se reúnen periódicamente para examinar los resultados alcanzados y discutir y decidir la labor futura. El programa de la División Mixta comprende actividades de capacitación por medio de cursillos internacionales y de becas, así como una serie de reuniones científicas. Unas 80 publicaciones son el fruto de las mismas desde La Sección de Agricultura del Laboratorio de Seibersdorf del OIEA efectúa análisis de isótopos estables y radiactivos en muestras de plantas y de suelos que envían los contratistas; asimismo, aplica tratamientos radiológicos y químicos a semillas remitidas por los diversos cooperadores. También cría, esteriliza, etc. ciertos insectos destinados a laboratorios de investigación o a trabajos de campo. Cada vez se pide con más frecuencia al 15

2 Laboratorio que establezca métodos y materiales estándar, y que elabore e introduzca procedimientos estándar de análisis simplificados. El empleo de la tecnología nuclear en la agricultura se centra en seis esferas principales, cuyos aspectos más destacados se exponen a continuación: Fertilidad de suelos, riegos y producción agrícola Si se marca un elemento nutriente de un fertilizante con un isótopo, sea estable o radiactivo, es posible observar cuantitativamente su evolución en el suelo y su absorción por la planta. Este procedimiento permite determinar directamente en experimentos de campo la eficacia de los diversos métodos de aplicación de abonos, y evaluar la disponibilidad de nutrientes del suelo para las plantas. Los programas coordinados de investigación se han limitado al estudio de la eficacia del empleo de abonos y de agua en el caso de diversos cultivos alimentarios como el arroz, el trigo, el mai'z, y las leguminosas, y de cultivos arbóreos como el platanero, los cítricos, el cacao, el café, el coco y la palma aceitera. Los principales nutrientes estudiados han sido el nitrógeno y el fósforo, pero un nuevo programa incluirá áw oligoelementos como el cinc, que adquieren importancia económica con la introducción de * las variedades de alto rendimiento y de la agricultura intensiva. Para los experimentos con abonos nitrogenados marcados se precisa como trazador el isótopo estable 15 N, que resulta costoso. Sin embargo, recientemente se han iniciado en California y en Nebraska, con maíz híbrido, experimentos a largo plazo y en gran escala de marcación de abonos con nitrógeno. En este caso, el trazador empleado es el 14 N, es decir, nitrógeno del que se ha extraído su contenido normal de 15 N, lo que reduce notablemente el costo de la marcación. Consecuencia de ello es que las parcelas de cultivo marcadas tienen aproximadamente 300 m 2 de superficie, lo que permite obtener resultados más fidedignos. Gran parte de los trabajos que se desarrollen en el próximo decenio tendrán como fin la conservación del suelo y de las reservas escasas de agua y de fertilizantes, sin detrimento de la producción agrícola. Cabe citar como ejemplos importantes en este sentido la lucha contra la propagación de los suelos salinos y su recuperación. De todas formas, seguirán teniendo gran importancia las investigaciones destinadas a mejorar el aprovechamiento de los abonos y el agua en los cultivos. A este respecto, se intensificarán los estudios del proceso de fijación simbiótica y no simbiótica del nitrógeno, y de sus respectivos papeles en el suministro de nitrógeno al sistema suelo-planta. Es obvia la importancia práctica, sobre todo dada la actual escasez de abonos nitrogenados, que tiene el descubrimiento reciente g de que ciertos microorganismos, que viven libremente, son capaces de fijar cantidades ^ importantes de nitrógeno cuando se cultivan en asociación con hierbas tropicales. Finalmente, se prevé intensificar las investigaciones sobre los cultivos múltiples y los cultivos entre hileras, así como sus relaciones con el control de las enfermedades y de los insectos. Fitotecnia y f itogenética La dependencia del hombre respecto de las plantas verdes como fuentes de alimentos, de fibras y de combustibles no disminuirá sino que irá aumentando conforme se hagan más escasos otros recursos y aumente la población humana. Toda mejora de las plantas de cultivo en cuanto a rendimiento, calidad, resistencia a las enfermedades y otras características, depende de combinaciones genéticas nuevas. Como parte del programa de control de la mosca tsé-tsé en Africa, se toman muestras de cortezas de árbol y de suelos en una zona rociada con un insecticida marcado con el isótopo radiactivo carbono-14. Foto: OIEA 16

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4 Varios programas coordinados de contratos de investigación giran en torno a la producción y el empleo de mutaciones radioinducidas para mejorar diversos cultivos importantes, en especial cultivos de propagación vegetativa y cultivos arbóreos. Enfitotecnia, la inducción de mutaciones es una técnica que complementa los procedimientos clásicos y no está en oposición con ellos, pues las mutaciones inducidas pueden compensar la pérdida de determinados genes y, a veces, crear genes que no han sido favorecidos durante la evolución de las plantas, pero que son valiosos dadas las necesidades actuales del hombre. Todo trabajo de fitotecnia exige el análisis de un gran número de plantas para comprobar sus características visuales o no visuales, por ejemplo, el contenido y la calidad de las proteínas. La Sección de Agricultura del Laboratorio de Seibersdorf está ahora en condiciones, como servicio que presta a los contratistas, de realizar este tipo de análisis químico, a razón de casi un millar de muestras al día. Aparte de las radiaciones y de los productos químicos como medios para inducir mutaciones, existe toda una serie de métodos nuevos que ofrecen grandes posibilidades de ampliar los recursos genéticos. Entre ellos cabe citar el empleo de cultivos de células y tejidos vegetales,/! de cepas haploides y de extensos cruces genéticos, que brindan la oportunidad de manipular los materiales genéticos en un grado que no había sido posible hasta ahora. Se prevé que los nuevos recursos genéticos producidos gracias a estos trabajos estarán pronto a disposición de los f itotécnicos y vendrán a sumarse a los que se conservan en los centros de acumulación de dichos recursos (bancos de genes). Los beneficios que pueden aportar estas innovaciones tecnológicas son sobre todo variedades más productivas y mejores de plantas de mayor valor nutritivo o más adaptables a ambientes en los que antes no fuere posible el cultivo. Otros beneficios verosímiles son la incorporación de la capacidad de fijar nitrógeno en plantas que antes no lo hacían, o la mejora de la capacidad de las plantas de cultivo para aprovechar más a fondo los abonos, o la promoción de una mayor eficiencia fotosintética, o la inducción de la resistencia a la sequía, las plagas y las enfermedades, por no citar más que algunos de esos beneficios. Producción y sanidad pecuarias Las técnicas isotópicas se emplean en diversas esferas de la producción y sanidad pecuarias, y en la aplicación de radiaciones para obtener vacunas contra los parásitos de los animales. Los objetivos de los programas de la División Mixta FAO/OIEA se orientan principalmente hacia las necesidades de las regiones-del mundo en desarrollo, donde con tanta urgencia son precisas mejoras de la productividad y medidas sanitarias preventivas. Los estudios con ayuda de isótopos para conseguir un máximo de productividad se centran principalmente en i el metabolismo del calcio, del fósforo, del magnesio y de diversos oligoelementos en el * ganado mayor y menor y en las aves, así como en el empleo de compuestos nitrogenados no protein icos (por ejemplo, la urea) como complemento de las proteínas en la alimentación de los rumiantes. El objetivo de otro programa es evaluar la aptitud de diversas especies herbívoras para producir carne y/o leche en ambientes tropicales secos o húmedos, teniendo en cuenta la influencia de su metabolismo y sus necesidades de agua. En estos estudios se empleará agua tritiada. Finalmente, se proyecta un programa regional para estudiar la producción lechera del búfalo y alcanzar altos niveles de productividad a base de los alimentos hallados en la región. También se siguen empleando técnicas nucleares en los programas de sanidad pecuaria, es decir, en la producción de vacunas radioatenuadas a partir de las fases infecciosas de parásitos patógenos, en los estudios con trazadores de las interacciones huésped-parásito, y en el diagnóstico por radioinmunoanálisis de las enfermedades parasitarias. Se han realizado programas coordinados de investigación sobre el empleo de estas técnicas, en un esfuerzo para controlar las enfermedades parasitarias más importantes, y ahora se dispone ya 18

5 de vacunas producidas en escala industrial contra la bronquitis parasitaria de los bovinos, la estrongilosis pulmonar ovina y la anquilos tomiasis canina. A escala de laboratorio se han producido otras vacunas radioatenuadas y, en el futuro, los trabajos versarán sobre otras enfermedades parasitarias importantes, por ejemplo la tripanosomiasis, la esquistosomiasis, la fascioliasis, la helmintiasis gastrointestinal, la giroplasmosis y la cisticercosis. Lucha contra los insectos y las plagas Otro aspecto del incremento de la producción alimentaria es la necesidad de reducir a un mínimo las pérdidas ocasionadas en los cultivos y en los animales domésticos por los insectos y otras plagas. En el próximo decenio se producirán forzosamente cambios en la lucha contra las plagas, debido a los elevados precios y a la escasez de plaguicidas e insecticidas, así como a la preocupación en todo el mundo por la contaminación del medio ambiente resultante de la persistencia de estos productos. ^MJn medio de lucha contra los insectos, aparte del empleo de insecticidas, es el control ^w biológico, y la División Mixta se ocupa de la aplicación práctica de la técnica de los insectos estériles. Fundamentalmente esta técnica consiste en criar, esterilizar por irradiación gamma y liberar insectos machos estériles en cantidad tal que haya buena probabilidad de que las hembras salvajes copulen con machos estériles de la misma especie. Esta labor comprende también la investigación con ayuda de trazadores de la ecología y la fisiología de los insectos, así como la solución de problemas relacionados con la cría en masa, en condiciones económicas, de diversas especies de insectos con alimentos obtenidos localmente. Esta técnica ha demostrado ya su valor práctico y competitividad económica en la lucha contra la mosca tornillo, la mosca mexicana de la fruta y el gusano rosado del algodonero, y está a punto para emplearla contra varias especies de moscas de la fruta, mosquitos, piral del manzano, etc. Los actuales programas coordinados de investigación se centran principalmente en las diversas moscas de la fruta y en la mosca tsé-tsé. Las actividades futuras seguirán esta misma dirección, especialmente para superar los obstáculos actuales en la cría en masa de la mosca tsé-tsé, plaga sumamente grave en Africa. Un adelanto importante, conseguido recientemente en el Laboratorio de Seibersdorf, es la alimentación con membrana, que permitirá prescindir de los animales huésped y, así, reducir considerablemente el costo de la cría de moscas tsé-tsé. Las legislaciones futuras deben imponer a los terratenientes la obligación de controlar j ^ ciertos insectos nocivos, para evitar que se difundan a otros huéspedes de la misma región. I^P'La contaminación por plaguicidas se considerará análoga a la contaminación industrial y, por las razones indicadas más arriba, el control biológico específico de los insectos nocivos parece ser el procedimiento más viable en los casos en que puede aplicarse. Uno de los objetivos de la labor de desarrollo para producir agentes de control de las poblaciones de insectos, como son los insectos estériles, las sustancias patógenas, los parásitos, los predatores, las sustancias atrayentes y las hormonas, es que dicha producción debe ser lo suficientemente económica para tener interés comercial. Residuos químicos y contaminación Otro campo en el que se han mostrado indispensables las técnicas nucleares, en particular el empleo de radiotrazadores y el análisis por activación, son los programas comparativos referentes al origen, destino final y significación de los residuos químicos y radiactivos en los alimentos y el medio ambiente. Estos programas generales están siendo hoy sustituidos por otros más específicos, como el programa sobre los residuos del nitrógeno agrícola, que presta particular atención a su 19

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7 conservación como abonos y a su comportamiento como posibles contaminantes. Otro programa tiene por objetivo el estudio, con ayuda de trazadores isotópicos, de los efectos biológicos secundarios de los residuos de sustancias extrañas en los alimentos y en la agricultura, y se prevé otro programa para estudiar con ayuda de trazadores los residuos qui'micos en los diversos productos derivados del algodón. Su tema será la presencia de residuos de plaguicidas y de otros residuos químicos, por ejemplo, disolventes procedentes de procesos de extracción, que puede haber en el aceite de la semilla de algodón y en otros aceites importantes desde el punto de vista de la alimentación en muchos países en desarrollo. La producción en gran cantidad del isótopo estable 13 C a precio muy razonable hace posible predecir diversas aplicaciones ambientales, como son los estudios de campo sobre la persistencia de compuestos orgánicos en la naturaleza. Así, recientemente se ha sintetizado en el Los Alamos Scientific Laboratory el herbicida 2,4,5T marcado con 13 C en diez posiciones y con 18 0 en tres posiciones. Esto tiene importancia porque el 13 C de los metabolitos o productos de descomposición puede, en general, ser fácilmente identificado por espectroscopia RMN, evitando los métodos tan lentos y complicados de degradación que son necesarios par aislar el 14 C empleado como trazador. I Conservación de alimentos Una vez recolectados, los alimentos pueden estropearse por germinación y por acción de los insectos y microorganismos durante el almacenamiento y la venta. Este problema adquiere gravedad especial en muchos países en desarrollo debido a su clima caluroso y a sus escasos medios de almacenamiento y conservación. Por tanto, para resolver los problemas alimentarios del mundo es importante evitar las pérdidas de alimentos aplicando métodos de conservación. Además de los métodos tradicionales de conservación de alimentos como la cocción, el enlatado, la refrigeración la congelación, el secado al sol, la deshidratación, la salazón, la fermentación, el ahumado o la adición de diversas sustancias químicas, el tratamiento de alimentos con radiaciones ionizantes es una técnica nueva y muy prometedora. Desde que surgió este método hace unos 25 años, 17 países permiten la venta restringuida o sin restricciones de 19 productos alimentarios irradiados. La energía nuclear aplicada a la conservación de alimentos y productos agrícolas ofrece las ventajas del ahorro de energía clásica y de la reducción de los problemas de contaminación, al eliminar parcialmente los productos químicos de conservación. Se prevén trabajos futuros para evaluar la viabilidad técnica y económica de la irradiación de alimentos para prolongar el período de conservación de alimentos importantes. En íntima colaboración con la OMS y otros órganos internacionales se está estudiando la aceptación, desde el punto de vista de la sanidad pública, de los procesos de irradiación, y se dedicará atención especial a la eliminación de los organismos nocivos presentes en los alimentos. Como puede verse por lo antedicho, el objetivo primordial de todas las aplicaciones de la tecnología nuclear a la agricultura consiste en ayudar a los países en desarrollo a ayudarse a sí mismos a conseguir la autarquía agrícola por medio de la colaboración internacional en investigaciones prácticas de los problemas de la producción. Para hacerlo existe una perfecta coordinación no sólo entre las diferentes secciones de la División Mixta, sino también con otros organismos de las Naciones Unidas y con los Gobiernos nacionales. A Vista aérea del Centro de la Energía Nuclear en la Agricultura (CENA) en Piracicaba (Brasil), un proyecto en gran escala del PNUD y del OIEA para extender las aplicaciones de la tecnología nuclear en agricultura. M Regularmente se organizan cursos internacionales de capacitación en técnicas radioisotópicas para la investigación en agricultura, silvicultura, pesquería y nutrición. Foto: Naciones Unidas. 21