Riesgos y daños asociados al maíz transgénico

Evaluamos si las mariposas europeas protegidas pueden estar potencialmente en riesgo si se cultiva maíz transgénico extensivamente en Europa Central. Exploramos las posibles consecuencias del maíz transgénico resistente a insectos (IR) y resistente a herbicidas (HR). El maíz IR puede producir polen que es tóxico para las larvas de lepidópteros, y esto pone en posible riesgo a las especies de mariposas si la presencia de larvas jóvenes coincide con la floración del maíz, durante la cual se pueden depositar grandes cantidades de polen de maíz en la vegetación. Al considerar el momento de la floración del maíz en Europa y la fenología de las especies protegidas de Lepidoptera, encontramos que 31 especies tuvieron al menos una generación en la que el 50% del estadio larvario se superpuso con la floración del maíz, y 69 especies en las que estaban presentes larvas de primer estadio. durante la eliminación del polen del maíz. El maíz HR permite tratamientos herbicidas de alta concentración en los campos sin limitación estacional, lo que puede reducir drásticamente las densidades de malezas. En los casos en que dichas especies de malezas sean plantas hospedantes de mariposas protegidas, puede resultar en una reducción de la disponibilidad de plantas hospedantes y alimentos, lo que provocará una disminución de la población. Utilizando información publicada, identificamos por primera vez las especies de malezas importantes en los principales países europeos productores de maíz. Posteriormente, comprobamos si las plantas hospedantes de los lepidópteros protegidos incluían especies que son malezas comunes del maíz. Identificamos 140 especies protegidas que tienen plantas alimenticias que son malezas comunes en uno o más de los principales países europeos productores de maíz. Si se cultiva maíz HR en Europa, existe el riesgo potencial de que sus plantas alimenticias disminuyan gravemente, provocando una posterior disminución de estas especies protegidas.

We evaluated whether protected European butterflies can potentially be at risk if transgenic maize is extensively grown in Central Europe. We explored potential consequences of both insect resistant (IR) and herbicide resistant (HR) transgenic maize. IR maize can produce pollen that is toxic to lepidopteran larvae, and this puts butterfly species at possible risk if the presence of young larvae coincides with maize flowering, during which large quantities of maize pollen can be deposited on vegetation. By considering the timing of maize flowering in Europe and the phenology of the protected Lepidoptera species, we found that 31 species had at least one generation where 50% of the larval stage overlapped with maize flowering, and 69 species for which first instar larvae were present during maize pollen shedding. HR maize allows high concentration herbicide treatments on fields without seasonal limitation, which can drastically reduce weed densities. In cases where such weed species are host plants for protected butterflies, reduced host plant/food availability can result, causing population decreases. By using published information, we first identified the important weed species in major maize-growing European countries. Subsequently, we checked whether the host plants of protected Lepidoptera included species that are common maize weeds. We identified 140 protected species having food plants that are common weeds in one or more of the major European maize-growing countries. If HR maize is grown in Europe, there is a potential hazard that their food plants will seriously decline, causing a subsequent decline of these protected species.

Los cultivos genéticamente modificados (GM) que contienen la proteína fosfinotricina acetiltransferasa (PAT) se han plantado ampliamente en todo el mundo. El desarrollo de un método rápido para detectar proteína PAT es de gran importancia para la supervisión de alimentos. En este estudio, se construyó un inmunosensor electroquímico simple sin etiquetas para la detección ultrasensible de la proteína PAT usando tionina (Thi)/nanopartículas de oro (AuNP) como moléculas de amplificación de señal y sustancias electroquímicamente activas. En condiciones óptimas, los límites de detección del sensor para soja A2704-12 y maíz BT-176 fueron 0,02% y 0,03%, respectivamente. El sensor pudo detectar cultivos que contenían proteína PAT y no tuvo reacción cruzada con otras proteínas. Después de un almacenamiento a 4 °C durante 33 días, el sensor aún conservaba el 82,5 % de la señal original, con una desviación estándar relativa (RSD) de 0,92%. Las recuperaciones del sensor para soja A2704-12 y maíz BT-176 fueron 85%-108% y 98%-113%, respectivamente. El inmunosensor PAT-target desarrollado con alta sensibilidad, especificidad y reproducibilidad y precisión satisfactorias será una herramienta útil en la detección de rastros de cultivos GM. Además, este concepto de diseño se puede extender a otras proteínas simplemente cambiando el anticuerpo.

Genetically modified (GM) crops containing phosphinothricin acetyltransferase (PAT) protein has been widely planted worldwide. The development of a rapid method for detecting PAT protein is of great importance to food supervision. In this study, a simple label-free electrochemical immunosensor for the ultrasensitive detection of PAT protein was constructed using thionine (Thi)/gold nanoparticles (AuNPs) as signal amplification molecules and electrochemically active substances. Under optimum conditions, the limits of detection of the sensor for soybean A2704-12 and maize BT-176 were 0.02% and 0.03%, respectively. The sensor could detect crops containing PAT protein and had no cross-reaction with other proteins. After storage at 4°C for 33 days, the sensor still retained 82.5% of the original signal, with a relative standard deviation (RSD) of 0.92%. The recoveries of the sensor for soybean A2704-12 and maize BT-176 were 85%–108% and 98%–113%, respectively. The developed PAT-target immunosensor with high sensitivity, specificity, and satisfactory reproducibility and accuracy will be a useful tool in the trace screening of GM crops. Moreover, this design concept can be extended to other proteins by simply changing the antibody.

Los organismos agrícolas genéticamente modificados (OGM) son plantas obtenidas mediante transferencia de genes o, más recientemente, mediante edición de genes. Su principal rasgo fenotípico común, por el cual se ha modificado el 99%, es que están diseñados para ser cultivados con pesticidas, que pueden bioacumularse en las plantas y/o el consumidor, y/o expresar insecticidas en sus células. Ejemplos de ambos tipos son la soja y el maíz tolerantes al Roundup y las plantas insecticidas Bt. Recientemente, Steinberg et al. concluyó que no hubo efectos adversos en ratas por el consumo de un maíz transgénico tolerante al Roundup, llamado NK603, y que no se justifican otros estudios a largo plazo. Esto contradice varios de nuestros estudios in vivo sobre los efectos toxicológicos a corto y largo plazo del mismo OGM, de otros OGM o del pesticida Roundup. Nuestros resultados se atribuyeron en particular a los efectos a largo plazo in vivo de los residuos de Roundup, que también presentan efectos tóxicos y alteradores endocrinos in vitro. Estos efectos estaban claramente relacionados con los formulantes del pesticida, como residuos de petróleo y metales pesados, y no solo con el glifosato. De hecho, las ratas tratadas en el experimento de Steinberg et al. mostraron muchos efectos adversos, algunos de los cuales, incluido el aumento de la mortalidad en los machos alimentados con maíz transgénico + Roundup, fueron estadísticamente significativos. Otros efectos adversos afectaron tanto a los grupos tratados como a los de control. Esta última tendencia puede deberse a la contaminación del alimento de los animales de control con muchos contaminantes cancerígenos, incluidos pesticidas, pero también con residuos de Roundup y OGM tolerantes al Roundup. Por ejemplo, se encontró que el glifosato contenido en Roundup era entre 300 y 1400 veces más elevado en su alimento de control que en nuestro grupo tratado. En conclusión, el estudio de Steinberg et al. queda invalidado por los alimentos contaminados, las interpretaciones sesgadas y los importantes conflictos de intereses no declarados.

Agricultural genetically modified organisms (GMOs) are plants obtained by gene transfer or more recently by gene-editing. Their major common phenotypic trait for which 99% have been modified is that these are designed to be grown with pesticides, which may bioaccumulate in the plants and/or the consumer, and/or express insecticides in their cells. Examples of both types are Roundup-tolerant soy and corn and Bt insecticidal plants. Recently, Steinberg et al. concluded that there were no adverse effects in rats from consumption of a GM corn tolerant to Roundup, called NK603, and that no other long-term studies are justified. This contradicts several of our in vivo studies on the short- and long-term toxicological effects of either the same GMO, other GMOs, or the pesticide Roundup itself. Our results were attributed in particular to the long-term in vivo effects of Roundup residues, which also present toxic and endocrine-disrupting effects in vitro. These effects were clearly linked to the formulants of the pesticide, such as petroleum residues and heavy metals, and not to glyphosate alone. In fact, the treated rats in Steinberg et al.’s experiment showed many adverse effects, some of which, including increased mortality in males fed GM corn + Roundup, were statistically significant. Other adverse effects affected both treated and control groups. The latter trend may be due to contamination of the feed of the control animals by many carcinogenic pollutants, including pesticides, but also by Roundup residues and Roundup-tolerant GMOs. For instance, glyphosate contained in Roundup was found to be 300–1400 times more elevated in their control feed than in our treated group. In conclusion, Steinberg et al.’s study is invalidated by the contaminated feed, biased interpretations, and major undeclared conflicts of interest.

El gusano del maíz, Helicoverpa zea (Boddie) (Lepidoptera: Noctuidae), es una plaga objetivo principal del maíz Bt piramidado y el algodón en los EE. UU. En 2017 y 2018, se observó un daño notable en el oído y la supervivencia larvaria de H. zea en el maíz piramidado Cry1A105/Cry2Ab2 en algunos campos en el noreste de Louisiana, EE. UU. El objetivo de este estudio fue determinar si el problema de control de campo se debió al desarrollo de resistencia a las proteínas Bt en las plantas. Se recolectaron un total de 15 poblaciones de H. zea de plantas de maíz Bt y no Bt en 2017 y 2018 en varias ubicaciones en Louisiana, Florida y Georgia. Los bioensayos con superposición de la dieta mostraron que los LC50 de Cry1A.105 y Cry2Ab2 para las poblaciones recolectadas de las áreas con problemas de control en el noreste de Louisiana fueron tanto como> 1623 y 88 veces mayores que las de una cepa susceptible, respectivamente. Además, dos ensayos de campo en 2018 validaron que el maíz Cry1A.105/Cry2Ab2 fracasó en el manejo de las poblaciones naturales de H. zea, mientras que el maíz Bt que contiene Vip3A fue efectivo en el noreste de Louisiana. Los resultados del estudio documentaron que los problemas observados de control de campo del maíz Cry1A.105/Cry2Ab2 contra H. zea en el noreste de Louisiana se debieron al desarrollo de resistencia del insecto a las proteínas Bt en las plantas. Esta es la primera documentación de resistencia desarrollada en el campo al maíz Bt piramidal en una especie objetivo de insecto en el sur de los EE. UU. Sin embargo, los niveles de susceptibilidad a Cry1A.105 y Cry2Ab2 variaron enormemente entre las poblaciones recolectadas de los tres estados, lo que sugiere distribuciones desiguales de la resistencia en el región.

The corn earworm, Helicoverpa zea (Boddie) (Lepidoptera: Noctuidae), is a major target pest of pyramided Bt maize and cotton in the U.S. In 2017 and 2018, notable ear damage and larval survival of H. zea were observed on pyramided Cry1A.105/Cry2Ab2 maize in some fields in northeast Louisiana, U.S. The objective of this study was to determine if the field control problem was due to resistance development to the Bt proteins in plants. A total of 15 H. zea populations were collected from Bt and non-Bt maize plants in 2017 and 2018 in multiple locations in Louisiana, Florida, and Georgia. Diet-overlay bioassays showed that LC50s of Cry1A.105 and Cry2Ab2 for populations collected from the areas with control problems in northeast Louisiana were as much as >1623- and 88-fold greater than that of a susceptible strain, respectively. In addition, two field trials in 2018 validated that Cry1A.105/Cry2Ab2 maize failed in managing natural H. zeapopulations, while Bt maize containing Vip3A was effective in northeast Louisiana. Results of the study documented that the observed field control problems of Cry1A.105/Cry2Ab2 maize against H. zea in northeast Louisiana were due to resistance development of the insect to the Bt proteins in plants. This is the first documentation of field-evolved resistance to pyramided Bt maize in a target insect species in southern U.S. However, susceptibility levels to Cry1A.105 and Cry2Ab2 varied greatly among populations collected from the three states, suggesting uneven distributions of the resistance in the region.

Revisamos los procesos de amenaza postulados que pueden haber afectado la disminución de la población oriental de la mariposa monarca, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Nymphalidae), en América del Norte. Aunque es probable que haya múltiples factores contribuyentes, como el clima y los efectos relacionados con los recursos en las poblaciones reproductoras, migratorias y de hibernación, el cambio clave a nivel de paisaje parece estar asociado con el uso generalizado de cultivos genéticamente modificados resistentes a herbicidas que rápidamente han llegado a dominan la extensa área de reproducción de verano central. Descartamos las interpretaciones erróneas de la aparente falta de cambio de población en los datos de conteo de adultos de verano como lógicamente defectuosas. La soja y el maíz tolerantes al glifosato han permitido el uso extensivo de este herbicida, generando pérdidas generalizadas de algodoncillo (Asclepias spp.), las únicas plantas hospedantes para las larvas de la monarca. Los estudios de modelado que simulan la fecundidad realizada a lo largo de la vida a escala de paisaje, los conteos directos de algodoncillo y los extensos datos de ciencia ciudadana en todo el rango de reproducción sugieren que una reducción del algodoncillo a nivel de paisaje inducida por herbicidas ha precipitado la disminución de las monarcas. Una recuperación probablemente requerirá un esfuerzo monumental para el restablecimiento de los recursos de algodoncillo a una escala de paisaje proporcional.

We review the postulated threatening processes that may have affected the decline in the eastern population of the monarch butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Nymphalidae), in North America. Although there are likely multiple contributing factors, such as climate and resource?related effects on breeding, migrating, and overwintering populations, the key landscape?level change appears to be associated with the widespread use of genetically modified herbicide resistant crops that have rapidly come to dominate the extensive core summer breeding range. We dismiss misinterpretations of the apparent lack of population change in summer adult count data as logically flawed. Glyphosate?tolerant soybean and maize have enabled the extensive use of this herbicide, generating widespread losses of milkweed (Asclepias spp.), the only host plants for monarch larvae. Modeling studies that simulate lifetime realized fecundity at a landscape scale, direct counts of milkweeds, and extensive citizen science data across the breeding range suggest that a herbicide?induced, landscape?level reduction in milkweed has precipitated the decline in monarchs. A recovery will likely require a monumental effort for the re?establishment of milkweed resources at a commensurate landscape scale.

Se exponen resultados de investigación sobre los campesinos maiceros de Tlaxcala. El objetivo fue situar las características campesinas de estos productores en el marco de la discusión teórica sobre la nueva cuestión agraria y relacionarlas con los efectos sociales de una posible liberación comercial de maíz transgénico. En Tlaxcala se aprobó en 2011 una ley de protección de los maíces nativos, que prohíbe la siembra comercial de maíz transgénico, promovida por una legisladora, diversos actores sociales y el Grupo Vicente Guerrero (gvg), que ha hecho labor de conservación de los maíces nativos. La ley no se aplica por no estar aprobado el reglamento, pero es un precedente y el gvg, con otros actores sociales, presionan para la aprobación faltante. Se parte de una breve reflexión sobre la vigencia del campesinado, y se exponen hallazgos que fundamentan por qué no favorece a los productores de Tlaxcala la liberación de la siembra comercial de maíz transgénico, en relación con sus características campesinas.

Mexico, as a center of origin of maize, presents a high diversity of maize races. With the objective of spatially demarcating regions with high concentration of intraspecific diversity in Mexico, as a fundamental measure for the in situ conservation of their agrobiodiversity, Geographic Information Systems (GIS) tools have been used to generate diversity and richness indexes for 64 maize races cultivated in Mexico, using indexes to demarcate relationships to environmental factors such as temperature, precipitation, and altitude; the presence of indigenous groups; and the type of maize used. These relations allowed defining seven environmental units spatially, with characteristic maize races in each of them, which constitute priority areas for in situ conservation. In addition, a close relationship was found between the diversity of maize races and of ethnic groups, from the center to the south of the country, associated with the differences in maize use in different ethnic groups. This geographical demarcation of races and uses of maize will favor food security through specific measures of in situ conservation, as well as an increase in added value of maize by-products based on specific maize races conserved by local ethnic groups.

La modificación genética (GM) representa nuevas oportunidades para mejorar las características de los cultivos, como una mayor resistencia a los insectos y tolerancia a los herbicidas. La tecnología permite alteraciones entre especies, lo que potencialmente permite una amplia gama de rasgos novedosos. Muchos cultivos transgénicos han sido desarrollados y aprobados para consumo humano y animal. El presente estudio investigó una variedad de maíz transgénico de triple apilamiento que contenía modificaciones para la resistencia a insectos (a través de los genes cry1Ab y cry3Bb1) y la tolerancia a herbicidas (a través de un gen EPSPS), con el que se alimentó a ratas durante seis meses. El estudio investigó la mucosa del estómago. Se observaron alteraciones en la aposición de las uniones estrechas, dilataciones de las glándulas con elongación epitelial y displasia en las ratas alimentadas con transgénicos. Estos resultados indican que el maíz transgénico puede tener un efecto sobre la mucosa del estómago de las ratas, lo que puede tener implicaciones para la salud.

Genetic modification (GM) represents new opportunities for enhanced crop features such as improved insect resistance and herbicide tolerance. The technology allows for cross-species alterations, therefore potentially allowing a vast array of novel traits. Many GM crops have been developed and approved for human and animal consumption. The present study investigated a triple-stacked GM corn variety containing modifications for insect resistance (via cry1Ab and cry3Bb1 genes) and herbicide tolerance (via an EPSPS gene), which was fed to rats for six months. The study investigated the mucosa of the stomach. Alterations to tight junction apposition, gland dilatations with epithelial elongation and dysplasia in the GM-fed rats were observed. These results indicate that GM-corn may have an effect on rat stomach mucosa, which may have health implications.

En México, Centro de origen y diversidad del maíz, se consume un promedio diario per cápita de 0.5 kg de alimentos a base de maíz. Aproximadamente 10 millones de toneladas de maíz se producen en pequeñas propiedades campesinas. Sin embargo, en los últimos años ha comenzado a aparecer una mayor proporción de productos derivados del maíz producidos industrialmente. Rastreamos la presencia de transgenes y glifosato en alimentos a base de maíz recolectados en México y en otros lugares como un medio para describir el panorama de distribución, abundancia y tipos de transgenes en alimentos derivados del maíz en México. Las secuencias transgénicas estaban presentes en el 82 % de las categorías de alimentos analizadas; mientras que el maíz de mayor consumo en México, la tortilla, presentó secuencias recombinantes en 90.4% de las muestras. Es más, encontramos distribuciones de frecuencia estadísticamente indistinguibles de transgenes en muestras de México y otros países. Además, se detectó glifosato en aproximadamente el 27,7 % de las muestras positivas para eventos transgénicos tolerantes a este herbicida.

In Mexico, the Center of origin and diversity of maize, a daily per capita average of 0.5 kg of maize-based foods are consumed. Approximately 10 million tons of maize is produced in small peasant holdings. Nevertheless, a greater proportion of industrially produced maize-derived products have started to appear in recent years. We traced the presence of transgenes and glyphosate in maize-based foods collected in Mexico and elsewhere as a means to describe the landscape of distribution, abundance, and types of transgenes in maize-derived food in Mexico. Transgenic sequences were present in overall 82% of assayed food categories; while the most widely form of maize consumption in Mexico, tortillas, had recombinant sequences in 90.4% of the samples. Furthermore, we found statistically indistinguishable frequency distributions of transgenes in samples from Mexico and other countries. Additionally, glyphosate was detected in approximately 27.7% of the samples rendered positive for transgenic events tolerant to this herbicide.

Los cultivos transgénicos han revolucionado el control de plagas de insectos, pero su eficacia se ha visto reducida por la evolución de la resistencia a las plagas. Analizamos los datos de monitoreo global reportados durante las dos primeras décadas de cultivos transgénicos, y cada caso representa las respuestas de una especie de plaga en un país a una proteína insecticida de Bacillus thuringiensis.(Bt). Los casos de resistencia de plagas a las proteínas cristalinas de Bt (Cry) producidas por cultivos transgénicos aumentaron de 3 en 2005 a 16 en 2016. Por el contrario, en otros 17 casos no hubo disminución en la susceptibilidad de plagas a cultivos Bt, incluido el maíz transgénico recientemente introducido. que produce una proteína insecticida vegetativa Bt (Vip). La herencia recesiva de la resistencia a las plagas ha favorecido la susceptibilidad sostenida, pero incluso cuando la herencia no es recesiva, los abundantes refugios de plantas hospedadoras no Bt han retrasado sustancialmente la resistencia. Estos conocimientos pueden informar las estrategias de manejo de la resistencia para aumentar la durabilidad de los cultivos transgénicos actuales y futuros.

Transgenic crops have revolutionized insect pest control, but their effectiveness has been reduced by evolution of resistance in pests. We analyzed global monitoring data reported during the first two decades of transgenic crops, with each case representing the responses of one pest species in one country to one insecticidal protein from Bacillus thuringiensis (Bt). The cases of pest resistance to Bt crystalline (Cry) proteins produced by transgenic crops increased from 3 in 2005 to 16 in 2016. By contrast, in 17 other cases there was no decrease in pest susceptibility to Bt crops, including the recently introduced transgenic corn that produces a Bt vegetative insecticidal protein (Vip). Recessive inheritance of pest resistance has favored sustained susceptibility, but even when inheritance is not recessive, abundant refuges of non-Bt host plants have substantially delayed resistance. These insights may inform resistance management strategies to increase the durability of current and future transgenic crops.

La liberación al ambiente de maíz genéticamente modificado en el Centro de Origen y Diversidad representa un riesgo debido a que se ha comprobado que existe flujo génico hacia las variedades nativas y por lo tanto no es posible la coexistencia entre ambos tipos de cultivo. El flujo génico ha añadido un nivel extra de riesgo a la biodiversidad, se debe reforzar el principio precautorio para proteger la integridad ecológica y evolutiva de la biodiversidad natural, mediante la prevención de la propagación de OGM en el ambiente. También son necesarias herramientas regulatorias más severas para rechazar la liberación de organismos transgénicos que no pueden ser controlados en su dimensión espacio-temporal, especialmente si tienen consecuencias no intencionadas a largo plazo.

The release of genetically modified corn into the environment at the Center of Origin and Diversity represents a risk because it has been proven that there is gene flow towards native varieties and therefore coexistence between both types of crops is not possible. Gene flow has added an extra level of risk to biodiversity, the precautionary principle must be reinforced to protect the ecological and evolutionary integrity of natural biodiversity, by preventing the spread of GMOs in the environment. More severe regulatory tools are also necessary to reject the release of transgenic organisms that cannot be controlled in their spatio-temporal dimension, especially if they have unintended long-term consequences.