Agricultura y Mejora

Vivimos rodeados de una enorme variedad de productos agrícolas, de entre los cuales, casi siempre sin conocerlos, preferimos unos y rechazamos otros, por puro gusto.

El concepto de variedad, en mejora vegetal, se entiende como el conjunto de individuos no uniformes para varios caracteres.

En tiempos pasados, el agricultor y el ganadero hacían su propia selección, quedándose con los granos y con los sementales que preferían. El agricultor o ganadero se limita ahora a utilizar aquello que los mejoradores le suministran.

El ser humano ejerce una labor continua de selección para obtener un beneficio. Las variedades que aparecen debido a las mutaciones en la naturaleza pueden permanecer o no. La agricultura debe entenderse como un sistema que mantiene o no dichas variedades.

Las funciones del mejorador-agricultor han sido de las más tardías en separarse, pero lo hicieron para adaptarse una vez más a un cambio de situación: la motivada por la aparición en el siglo XVIII de una nueva agricultura (más tecnificada, desarrollada, contaminante…) frente a la de subsistencia.

El mejorador debe trabajar para hacer más fáciles las tareas del agricultor y el ganadero; puede no ser agricultor.

La disociación permite una mayor especialización. El agricultor moderno puede prestar la máxima atención a su explotación y el mejorador crea las variedades ofreciendo un mayor número para que elija a satisfacción.

La Mejora como Actividad

La mejora se ha aplicado sobre un mayor número de especies, y la ingeniería puede abrir campos no sospechados al prescindir de barreras entre especies.

El material vegetal objeto de la mejora lo constituyen tanto las formas cultivadas como las silvestres relacionadas con ellas:

• Los productos de la labor del agricultor y del mejorador: razas locales, variedades modernas, híbridos…
• Las formas de las que derivan: especies o razas silvestres o espontáneas.
• Los materiales de todo tipo de los que extraer caracteres útiles y por tanto, gracias a la ingeniería, cualquier material biológico.

Paso de Silvestre a Cultivada: Proceso de Domesticación

El paso del régimen de vida cazador-recolector al agrícola pudo estar motivado por diferentes circunstancias, aunque predominara la necesidad, pero solo pudo realizarse porque algunas plantas (silvestres) y animales (salvajes) se modificaron fuertemente en su contacto permanente con el ser humano.

La agricultura existió porque esas modificaciones se transmitieron de generación en generación, aunque el ser humano no supiera la razón.

El simple hecho de sembrar unos granos recogidos de una planta silvestre los pone en una situación diferente de la natural (más agua, tierra mullida, protección de parásitos, más compañeras = especies…).

La planta responderá de otra manera a como lo harán sus hermanas en la naturaleza.

La planta cultivada es, pues, sinónimo de planta modificada a favor de las necesidades del ser humano.

• Supóngase que se recoge un gran número de granos de plantas silvestres y que se siembran en el origen de la agricultura, los granos se esparcen en algún sitio cercano al poblado y se los cubre de tierra. Se recoge en una determinada fecha, por lo que sólo se recogerán las que hayan germinado, florecido y madurado más o menos al mismo tiempo.

Si de estas se destina una parte a la siembra del año próximo, el cultivador habrá escogido una parte de la población primitiva que se caracteriza por una constitución genética peculiar en lo que se refiere al ciclo de siembra-madura.

En unos ciertos ciclos de siembra y recogida se habrá conseguido un período de maduración determinado: se crea un fuerte potencial de selección que hace pasar una especie silvestre a cultivada.

A la selección que ocurre sin que nadie haya tenido conciencia de hacerlo se le llama selección automática.

A este proceso se le denomina domesticación, y a la planta que surge de la silvestre, domesticada.

Cambio en la Arquitectura de la Planta

La domesticación causa un cambio drástico en la arquitectura de la planta. Dependiendo de cual sea el orgánulo o parte de la planta el objeto de la selección automática, los resultados pueden ser diferentes:

• Pérdida del período de latencia en la semilla.
• Frutos o infrutescencias indehiscentes.
• Crecimiento determinado.
• Hábito de crecimiento erecto.
• Maduración sincrónica.
• Transferencia de flores estériles a fértiles.
• Aumento del tamaño de la inflorescencia.
• Disminución del número de inflorescencias.
• Mayor tamaño de las semillas.

Plantas y Animales

Las plantas se han domesticado con mayor facilidad que los animales. Cabe pensar que se precisa, por parte del material, una cierta capacidad de ser domesticado.

En las plantas existe un espectro de diferentes grados de domesticación. El ser humano debió tratar de domesticar muchas especies de ambos reinos y debió seguir con las que mejor respondieron. Materiales de interés para el futuro próximo se encuentran entre plantas ornamentales, medicinales e industriales, grupos que van desde algas a orquídeas y los microorganismos de todo tipo.

Evolución de la Domesticación

La biología molecular está poniendo de manifiesto la estrecha base genética de las plantas cultivadas, en especies de las autógamas, no tanto de las alógamas, que permiten un flujo génico casi ilimitado dentro de la especie. Parece que la domesticación tuvo lugar en una sola población silvestre o como mucho en unas pocas.

Sin embargo, la realidad es que una colección de formas cultivadas de una especie tiene una diversidad increíble. La fuente principal está en la mutación, recombinación y segregación, y luego la deriva genética y selección.

En las zonas en que se domesticó una especie hay otra fuente de genes: las poblaciones silvestres de las que se obtuvieron las cultivadas. Incluso en autógamas los cruzamientos se producen, lo que permite la formación de híbridos.

Las semillas de los híbridos se cruzarán con plantas cultivadas y silvestres, produciendo una introgresión de genes “domesticados” en el mundo natural y de genes “silvestres” (riqueza génica) en el cultivado, que en generaciones posteriores segregarán y se fijarán por deriva y selección.

Además, se produce otra forma que se caracteriza porque se adaptan al medio agrícola; se parecen a la planta cultivada pero siguen reteniendo características típicamente silvestres (dehiscencia, semilla pequeña, latencia…). Se reproducirá como planta silvestre pero pareciendo cultivada sin presentar ningún provecho para el agricultor, pero sí un inconveniente, puesto que se aprovecha de los recursos del cultivo.

Se crea una mala hierba compañera. Es un buen motor para la evolución, pero también un enemigo difícil de combatir. Ejemplo: arroz silvestre.

Sólo se puede eliminar una mala hierba compañera mediante una selección cuidadosa, y su siembra en una zona que nunca se haya cultivado la especie correspondiente con anterioridad.

Cultivos Primarios, Secundarios y Transdomesticación

Los primeros agricultores no eran muy exigentes en cuanto a la pureza de sus cultivos. Un ejemplo es el trigo, los primeros estarían mezclados con cebada y otras gramíneas. La especie en el uso permitió la separación de especies diferentes.

Una de las impurezas del trigo era un cereal que actualmente llamamos centeno. Coexistían en Oriente Próximo y emigraron a otras zonas. Cuando llegaron a sitios como las estepas asiáticas o al ascender por las montañas centroeuropeas, cambiaron las condiciones de cultivo (suelos poco calizos y frío), las proporciones de centeno que se recogían fueron creciendo hasta que se domesticó una nueva especie por selección automática, pero ya en material domesticado.

En este caso el trigo es un cultivo primario y el centeno un cultivo secundario. Otros ejemplos son: melón (secundario) y pepino (primario), naranjo dulce (secundario) y amargo (primario).

Se habla de transdomesticación cuando la nueva planta domesticada aparece en un lugar diferente al de origen real de la especie. Se menciona especialmente cuando surge en un continente distinto al de partida.

Ejemplo: tomate de origen suramericano: nunca se cultivó allí y se domesticó realmente en Europa a partir del siglo XVII.

Todo esto ilustra el hecho de que el ser humano domesticó lo que pudo en donde pudo.

Especies Domesticadas y Protegidas

No existe una separación drástica entre plantas cultivadas y silvestres (diferentes grados de domesticación, malas hierbas compañeras…). Las especies protegidas son aquellas que acompañan al ser humano sin que haga ningún esfuerzo por domesticarlas.

Ejemplo: Rosa gallica, es asilvestrado por dejarse de cultivar.

Los Precursores: Darwin y Decandolle

Darwin creó la expresión selección natural, según sus propias palabras, por paralelismo con la selección artificial de agricultores y ganaderos. El origen de las especies por selección natural muestra una extraordinaria exposición sobre la selección artificial en animales y plantas. En La variación de animales y plantas en domesticación, analiza la variedad de domésticos y plantas cultivadas, sugiriendo en algunos casos el posible origen a partir de especies salvajes.

• Como causas de evolución en domesticación sugirió:
• Segregación, aparición de nuevas formas vegetales, fijación de caracteres por selección artificial.
• Temperatura de selección natural: cuando hay un exceso de individuos, solamente los más adaptados sobreviven.
• Hoy sabemos que las diferencias entre individuos se deben a mutaciones, sin embargo, él las basaba en la acumulación y el aislamiento reproductivo y geográfico.
• Parte de la temperatura del uso y desuso (Lamarckismo), según la cual los genes se formaban por unas corrientes que influían en los gametos sexuales.

Decandolle escribió El origen de las plantas cultivadas, en ella integró datos de botánica, arqueología, historia, lingüística y etnología.

Fue el primero en señalar que el proceso de domesticación de las plantas no había sido uniforme ni en el espacio ni en el tiempo (Australia, Patagonia vs Próximo Oriente, China…) anticipaba la idea a los centros de Vavilov.

Criterios que seguía para el estudio del origen de una planta cultivada:

• Que exista una planta silvestre en zona hipotética de origen.
• Que se encuentren restos arqueológicos o paleontológicos de la especie.
• Que la historia y la lengua confirmen las consecuencias a que llega con los puntos anteriores. Explicó el origen de 244 especies.

Vavilov

Reunió grandes colecciones de variedades, y al estudiarlas observó gran variabilidad para una especie dada en una o muy pocas regiones en el mundo, sugirió que en esos puntos se podía haber originado como cultivo. Los denominó centros de origen para la especie considerada. Vavilov entendía como variedad la diferencia en formas endémicas, es decir, las que no existían más que en esa región (ejemplo: trigo, Península Ibérica y el Próximo Oriente).

A las regiones ricas en formas endémicas las denominó centros de origen y a las ricas en formas no endémicas, centros secundarios.

Los criterios de Vavilov fueron:

• Conocimiento previo de la clasificación botánica.
• Localización de las áreas geográficas ocupadas por la especie en el pasado y de las regiones con mayor número de formas endémicas.
• Examen de los caracteres desde el punto de vista genético. En los centros primarios se ha domesticado la especie y en los secundarios se ha diversificado.

Dedujo dos conclusiones:

• La ley de las variedades homólogas (un carácter de una especie se encuentra en una especie relacionada) à ancestro común.
• Emancipación de los recesivos. En el centro de origen están los alelos dominantes y en la periferia o zonas aisladas, los recesivos.
• Al representar los centros de origen de muchos cultivos, vio que existen zonas privilegiadas. Estableció centros de origen primarios (con sus criterios se ha domesticado la especie) y secundarios (se ha diversificado, pero no domesticado).

Se produjeron ciertas equivocaciones al asignar, por ejemplo, varios centros de origen para una misma especie (ejemplo: trigo). Hoy se habla de centros de diversidad à quedaron zonas del planeta sin prosperar.

Moderno

Harlan analizó un centro de origen de Próximo Oriente y observó elevada heterogeneidad con zonas de gran riqueza que las denominó microcentros.

El estudio detallado del patrón de variedad de ciertos cultivos (sorgo en África), le sugirió que la domesticación no era focal sino difusa y acéntrica.

Simplificó los centros de Vavilov a 3 centros y 3 áreas extensas en las que la domesticación se produjo en toda la región.

• Centro Oriente y no centro africano.
• Centro Norte China y no centro sudeste asiático y sur del Pacífico.
• Centro Mesoamericano y no centro sudamericano.

En el sistema de Harlan se puede ver que los centros coinciden con lugares en los que queremos el efecto del ser humano.

Los imperios agrícolas de Oriente Próximo, Valle de México o la vertiente andina de Perú.

En zonas del planeta en las que no existen densas poblaciones no se observan centros, sino una labor de domesticación difusa entre tiempo y especie (sabanas africanas, Polinesia)

Conclusión

El número y densidad de especies domesticadas es función de la actividad humana y no de una predisposición de la tierra y el clima. Para ser más ricos en especies agrícolas:

• Plantas y animales domesticados se originaron en función de las necesidades del ser humano.
• Se domesticó lo que se pudo y donde se pudo.
• Lugares de origen:
  • China à soja, albaricoque.
  • Próximo Oriente à Trigo, cebada, olivo.
  • Mediterráneo à Lechuga, zanahoria, ajos.
• Interés:

Además de por la búsqueda de formas y caracteres interesantes, las razas primitivas o especies silvestres poseen elevada riqueza que se encuentra en primer lugar en los centros de diversidad.

En principio se buscaba mejorar otras cosas (resistencia a enfermedades, vitaminas, fácil recolección).

Brücher

Los orígenes de un cultivo son difusos tanto en espacio como en tiempo. Un cultivo que se origina en un área limitada, puede cambiar radicalmente a medida que se dispersa de su cultivo de origen, debido a introducción de germoplasma por parte de especies silvestres relacionadas y las presiones de selección aplicadas por los diferentes pueblos.

Ejemplo de ello es el maíz, cuyo lugar de domesticación fue el sur de México y presenta gran diversidad de tipos a los de su origen en Guatemala, Colombia y Perú.

Llegó a la conclusión de que la domesticación no ocurrió tan fácilmente.

Clasificación de Cultivos según su Evolución

• Endémicos: originados en un área limitada y se han expandido poco.
• Semiendémicos: originados en un centro definible con una dispersión limitada.
• Monocéntricos: centro de origen definible y con una dispersión amplia.
• Oligocéntricos: centro distinto al definible, una dispersión amplia y uno o más centros secundarios de diversidad.
• Nocéntricos: Su patrón de variedad muestra domesticación en un área amplia.

Períodos de la Mejora

• Selección automática.

Produjo las primeras variedades casi idénticas a sus padres silvestres, pero diferentes en caracteres fundamentales, con su reproducción controlada por el ser humano.

Existe un número inmenso de individuos entre los que aparecían numerosas diferencias por mutación natural y por cruzamientos con sus parientes silvestres.

Se escogerían las plantas que tenían ciertas ventajas como tallos más fuertes, semillas más grandes, espigas firmes… o simplemente más bonitas.

Es una mejora intuitiva que produce diferentes variedades en diferentes ámbitos, con diferente material de partida y los diferentes gustos de poblaciones humanas.

Se produjeron las razas o variedades locales obtenidas por el propio agricultor que las obtuvo, conservó y mejoró.

Presentan elevada variabilidad genética (mezcla de plantas) lo que representa un banco de genes para el futuro, de ahí el interés por su conservación. En este período el agricultor es a la vez mejorador.

• Mejora científica.

Se basa en el descubrimiento de la reproducción sexual de las plantas, se realizan cruzamientos entre variedades.

A finales del siglo XVIII existe constancia de que ya se hibridaban trigos.

Se investigan nuevos métodos de selección y se comienza a estudiar la base biológica de la herencia (Mendel).

De elevada importancia resultó la creación de casas comerciales para la producción de semillas y plantas de vivero.

Las casas comerciales eliminan la necesidad del agricultor de conservar su propia semilla para la siembra del año siguiente, y actúa sobre la cantidad de variedades locales existentes puesto que solo por venderlas se obtendrán mejores rendimientos.

Se crea la profesión del mejorador desligada a la del agricultor.

• Mejora genética.

El redescubrimiento de las leyes de Mendel permite el desarrollo de la mejora genética.

Se plantea la posibilidad de crear nuevas variedades rentables y competitivas, con técnicas como la manipulación cromosómica o la mutagénesis.

Se introduce el término cultivar para diferentes variedades altamente uniformes.

El mejorador elige un carácter y lo introduce por cruzamiento en su variedad o línea, seleccionando a continuación la forma que tiene.

En 1970, con el ADN recombinante (ADNr) se aisla un gen del organismo y se transfiere a la especie que nos interesa (revolución verde).