Variedades Transgênica e Meio Ambiental

Variedades Transgênica e Meio Ambiental

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Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 91

MEIO AMBIENTE Segurança ambiental das variedades comerciais

As variedades geneticamente modificadas foram, pela primeira vez, comercialmente plantadas em 1994, com o lançamento do tomate Flavr Savr, nos Estados Unidos. Desde então, estas variedades vêm sendo cultivadas em áreas crescentes em diversos países, tanto nas Américas quanto na Europa, África e Oceania. A área cultivada com variedades transgênicas atingiu, em 2003, 67,8 milhões de hectares, envolvendo mais de 17 países e dezenas de espécies importantes na produção de víveres. Todos os grandes produtores e exportadores mundiais de alimentos já utilizam essa tecnologia.

A seguir são apresentadas, a título de ilustração, considerações sobre a segurança ambiental de algumas variedades geneticamente modificadas e que são plantadas em vários países. As considerações sobre a segurança alimentar de algumas delas são discutidas no livro Biotecnologia e Nutrição (Costa e Borém, 2003). O leitor poderá encontrar na literatura especializada, bem como em sites das agências reguladoras dos organismos geneticamente modificados, dados específicos referentes às demais análises de biossegurança realizadas com essas variedades.

Soja tolerante a herbicida – Evento GTS 40-3-2

A soja (Glycine max) é cultivada em mais de 80 países, gerando mais de 162 milhões de toneladas métricas de grãos. O Brasil é o segundo maior produtor e exportador dessa leguminosa. A soja é utilizada como constituinte em muitos alimentos pro- cessados e representa a principal fonte de óleo e de proteína para uso em rações destinadas à alimentação animal.

Plantas daninhas constituem um dos principais fatores limitantes na produção agrícola desta cultura. Tipicamente, elas são controladas com uma combinação de práticas culturais (aração e gradagem) e métodos químicos. Dependendo das espécies daninhas prevalecentes, herbicidas, como trifuralina, metribuzim e outros, são aplicados. A soja R, obtida via transformação gênica, evento GTS 40-3-2, foi desenvolvida pela Monsanto para ser tolerante ao herbicida glifosato, visando permitir seu uso no controle das plantas daninhas. Essas variedades de soja possuem uma forma modificada da enzima EPSPS (5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato sintase) que permite à planta sobreviver à aplicação do herbicida glifosato. O gene inserido nessas variedades foi extraído da bactéria natural do solo Agrobacterium tumefaciens estirpe CP4.

Resumo dos elementos genéticos introduzidos

Gene: cp4 epsps (5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato sintase) de Agrobacterium sp. cepa CP4.

Peptídeo de trânsito: ctp Promotor: E35S. Finalizador: nos 3’

Características da soja

Centro de origem: Sudeste da

Ásia; espécies de soja silvestre são endêmicas na China, na Coréia, no Japão, em Taiwan; raramente exibe

Aluízio Borém

Eng. Agrônomo, M.S., Ph.D. e Professor da Universidade Federal de Viçosa borem@ufv.br

Meio ambiente

92 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 qualquer característica de dormência de sementes, não é forte competidor com outras espécies silvestres ou cultivadas.

Modo de reprodução: autofecundação.

Características do organismo doador

Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria nativa do solo que vem sendo largamente utilizada em transformação gênica nos últimos 17 anos. É considerada segura para o homem e animais, não havendo nenhuma evidência ou relato de qualquer efeito adverso por ela causado.

Considerações sobre segurança ambiental

Testes em campo

A soja R, evento GTS 40-3-2, foi testada nos Estados Unidos, no Canadá, em Porto Rico, no México, na Argentina, na Costa Rica, e em outros países a partir do início da década de 90. No Brasil, esses estudos iniciaramse a partir de 1997. Estudos agronômicos de rendimento de grãos, adaptabilidade, estabilidade de comportamento, incluindo outras características agronômicas, foram conduzidos em diferentes ambientes e anos de plantio. Os dados coletados indicam que esta soja é tão segura para o plantio em escala comercial quanto as demais variedades convencionais e que ela não oferece nenhum risco para o meio ambiente ou para os sistemas agrícolas de se tornar uma planta invasora.

Taxa de fecundação cruzada

A introgressão do gene de tolerância ao glifosato da soja R é extremamente improvável de acontecer, uma vez que no Brasil e demais países da América nenhum parente da soja cultivada é encontrado, além de esta espécie ser autógama, isto é, de autofecundação, com taxa de fecundação cruzada em geral menor que 1% (Borém, 2000; Sediyama et al., 1999).

A soja cultivada (Glycine max) cruza naturalmente com a espécie silvestre G. soja. Porém, esta só ocorre naturalmente na China, na Coréia, no

Japão, em Taiwan e na Rússia e não é encontrada no meio ambiente no Brasil. Dessa forma, a probabilidade de transferência da característica tolerância ao glifosato da soja R para seus parentes ou para outras espécies, por fluxo gênico, é muito pequena.

Invasivilidade

O gene cp4 epsps do evento GTS 40-3-2 não conferiu nenhuma vantagem competitiva ou maior habilidade de sobrevivência à soja na natureza, características típicas de espécies invasoras e colonizadoras. A tolerância ao glifosato só confere vantagem competitiva às plantas submetidas a pulverizações com esse herbicida. Adicionalmente, a soja cultivada não exibe nenhuma característica típica de espécies daninhas, como dormência de sementes, desuniformidade de maturação, sistema de dispersão de sementes, hábito de crescimento trepador, dentre outras. Conclui-se, então, que a soja R não possui potencial para invadir e, ou, colonizar ecossistemas agrícolas ou silvestres, portanto é considerada segura para o plantio comercial.

Efeitos adversos secundários

Dados de campo da soja R, evento GTS 40-3-2, mostraram ausência de efeitos adversos em organismos-não-alvo, sugerindo que a proteína CP4 EPSPS modificada presente nos tecidos da planta transgênica não foi tóxica aos organismos benéficos encontrados na natureza. A proteína CP4 EPSPS não resultou em toxicidade alterada ou alergenicidade, como demonstrado em estudos com dose oral aguda e crônica com ratos e outros animais em laboratório (Costa e Borém, 2003). Adicionalmente, o fato de que proteínas homólogas a EPSPS são onipresentes na natureza e comuns em plantas, fungos e alguns outros micróbios indica sua segurança para organismos-não-alvo. A alta especificidade dessa enzima para seu substrato torna improvável que a enzima introduzida metabolize outros substratos endógenos para produzir compostos secundários tóxicos aos organismos benéficos. Todos os dados experimentais indicam que a soja ge- neticamente modificada, evento GTS 40-3-2, não possui nenhum efeito adverso sobre organismos benéficos ou em organismos-não-alvo.

Efeito sobre a biodiversidade

A soja R não possui nenhuma característica fenotípica nova que promoveria a extensão de seu plantio além das regiões geográficas onde atualmente se cultiva esta leguminosa. Como não há nenhum parente silvestre da soja no Brasil e esta não é uma espécie invasiva e colonizadora, a característica tolerância ao glifosato seguramente não será transferida a outras espécies, modificando a biodiversidade nativa presente no Brasil.

Milho resistente a lagartas – Evento MON810

O milho é cultivado comercialmente em mais de 100 países. Os três maiores produtores mundiais são Estados Unidos, China e Brasil. O milho é matéria-prima para a produção de amido, cuja maioria é transformada em adoçantes e produtos fermentados. Óleo de milho é extraído do germe dos grãos, sendo apenas pequena parte dos grãos inteiros utilizada diretamente na alimentação humana. Entretanto, derivados dessa espécie estão na mesa do brasileiro diariamente na forma de cereais (sucrilhos), pães, bolos e produtos indiretos, como laticínios, ovos etc.

As lagartas, da ordem dos

Lepidópteros, são as mais sérias pragas da cultura do milho. O uso de inseticidas químicos tem sido o método mais comum de controle dessas pragas nas últimas décadas. Dois importantes aspectos do controle químico das lagartas têm estimulado os cientistas a buscar formas alternativas de controle: poluição ambiental decorrente dos inseticidas e seu elevado custo.

O evento MON810 foi desenvolvido pela Monsanto, com a introdução do gene cry1Ab proveniente da bactéria do solo Bacillus thuringiensis (Bt). Esse gene codifica para a produção da proteína Cry1Ab, uma deltaendotoxina. MON810 produz essa proteína em uma dose efetiva durante

Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 93 o ciclo da cultura, controlando algumas lagartas-praga do milho.

A deltaendotoxina Cry1Ab vem sendo amplamente usada na agricultura, inclusive por produtores orgânicos, como formulações comerciais. O uso de Bt para controle biológico das pragas é um procedimento bem conhecido e aceito por mais de 30 anos. Adicionalmente, Bacillus thuringiensis é uma bactéria com disseminação natural no ambiente e em alimentos e completamente inócua aos mamíferos, inclusive ao homem.

Desde 1997, o evento MON810 é adotado com sucesso nos Estados Unidos, com a denominação YieldGard, sem que qualquer efeito adverso tenha sido observado, enquanto a produtividade aumenta por volta de 10%. Seu uso foi aprovado nos Estados Unidos, na Europa, no Japão, no Canadá e em alguns outros países. Todos aprovações sucederam a extensivos testes de biossegurança.

Resumo dos elementos genéticos introduzidos

Gene: cry1Ab, que codifica para a produção da proteína delta endotoxina Cry1Ab, de Bacillus thuringiensis subsp. Kurstaki. Promotor: E35S.

Características do milho

O milho (Zea mays L.) é uma gramínea monóica, isto é, tem órgãos masculino (pendão) e feminino (espiga) separados, porém na mesma planta. A inflorescência masculina (pendão) localiza-se na parte terminal do colmo, enquanto as femininas (espigas), nas axilas foliares. A quantidade de pólen produzida é muito acima da necessidade da planta. Há estimativas de que, para cada óvulo que se desenvolve em um grão, a planta produza de 9.0 a 50.0 grãos de pólen (Weatherwax, 1955). Depreende-se então que, se considerada a espiga com média de 500 grãos, tem-se cerca de 4,5 a 25 milhões de grãos de pólen por planta (Eastham e Sweet, 2002).

Modo de reprodução: Tipicamente fecundação cruzada, com taxa de alogamia em torno de 95%, sendo a dispersão do pólen feita pelo vento. A viabilidade do pólen é de cerca de

30 minutos após sua liberação em condições ambientais. O milho é sexualmente compatível com o teosinto e raramente com outras espécies do gênero Tripsacum.

Características de organismo do doador

Embora pragas-alvo, tipicamente lagartas, sejam suscetíveis a doses orais da proteína Bt, não há evidências de efeitos tóxicos a mamíferos ou pássaros à dose de até 10µg proteína/g de peso corporal. A proteína Bt tem sido considerada um dos bioinseticidas mais seguros, tanto que é facultado aos agricultores orgânicos o seu uso no controle de pragas.

Considerações sobre segurança ambiental

Testes em campo

Avaliações em campo de produtividade, adaptabilidade, estabilidade de comportamento, resistência ao acamamento e outras características agronômicas foram feitas em diferentes ambientes e anos de plantio com o milho Bt, evento MON810. Todos os dados indicam que variedades contendo este evento são tão seguras para o plantio comercial como as convencionais e que elas não oferecem riscos para o meio ambiente ou para os sistemas agrícolas.

Foi constatado nos experimentos conduzidos que o evento MON810 não alterou a produção, viabilidade e demais características do pólen. Foi também observado que a dispersão do pólen pelo vento e a taxa de fecundação cruzada não foram alteradas pela inserção do gene cry 1Ab. O fluxo de genes entre variedades contendo o evento MON810 e outras variedades deverá ser semelhante ao que já acontece naturalmente entre as variedades convencionais. No Brasil, onde não há nenhuma espécie silvestre sexualmente compatível com milho, a probabilidade de fluxo gênico para outras espécies é extremamente remota.

O milho (Zea mays ssp. mays) é sexualmente compatível e cruza livremente com o teosinto (Zea mays ssp. mexicana) quando florescendo simul- taneamente e em proximidade física. Esse parente de milho é nativo da América Central e não é encontrado no Brasil. Tripsacum, outro gênero filogeneticamente relacionado a Zea, contém 16 espécies, das quais 12 são nativas do México e da Guatemala.

Invasivilidade

MON810 não confere nenhuma vantagem competitiva. Assim, é extremamente improvável que o milho ainda que modificado com este evento consiga se estabelecer em ecossistemas silvestres, pois durante o seu processo de domesticação ele perdeu as características típicas de plantas invasoras e colonizadoras, tornando-se dependente do homem para completar seu ciclo de vida no meio ambiente. Todas as evidências experimentais indicam que o milho não sobrevive como uma planta daninha, pois é fraco competidor e possui dispersão de semente muito limitada.

Efeitos adversos secundários

A história de uso e os dados de pesquisa reportados na literatura científica mostram que a proteína Bt não é tóxica a humanos, outros vertebrados e insetos benéficos. A parte ativa desta proteína expressa no milho MON810 (Cry1Ab) é equivalente à proteína microbiana original, amplamente utilizada na agricultura nos últimos 30 anos. Esta proteína só é ativa contra insetos lepidópteros (lagartas).

Linhagens e híbridos de milho que produzem a proteína Cry1Ab foram comparados em experimentos de campo aos seus análogos convencionais (isogênicos). Os dados mostram que a população relativa de artrópodes benéficos foi similar entre os materiais geneticamente modificados e os convencionais. Esses estudos de campo mostraram que Cry1Ab não teve efeito adverso direto ou indireto nas populações artrópodes benéficas. Foram realizados experimentos de alimentação controlada e com várias espécies de insetos-não-alvo, incluindo abelha melífera, himenópteros benéficos, joaninhas, invertebrados aquáticos e do solo, bem como minhocas. Em todos os casos não houve nenhum efeito adverso sobre essas espécies

94 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento n.34 - janeiro/junho 2005 estudadas. Em resumo, quando comparado com variedades convencionais de milho, o MON810 não apresentou risco para organismos-não-alvo ou benéficos, inclusive o homem. Portanto, todos os dados experimentais indicam que o milho geneticamente modificado, evento MON810, é seguro sob o ponto de vista ambiental.

Efeito sobre a biodiversidade

O milho não possui nenhuma característica fenotípica nova que promoveria a extensão de seu plantio além das regiões geográficas onde atualmente é cultivado. Como não há nenhum parente silvestre desta leguminosa no Brasil e como esta não é uma espécie invasiva ou colonizadora, a característica resistência a lagartas seguramente não será transferida a outras espécies, modificando a biodiversidade nativa.

Outras considerações

Para se prolongar a efetividade da toxina Bt no milho e nas formulações comerciais, recomenda-se a implementação de Programas de Manejo da Resistência (PRM). Esses programas foram estabelecidos nos países que já cultivam variedades que produzem Bt em seus tecidos, inclusive o milho MON810, e requerem que produtores plantem determinada área com variedades convencionais, faixas de escape ou refúgio, para reduzir a pressão de seleção de insetos resistentes à proteína Bt. Detalhes específicos e exigências dos programas PMR são discutidos no capítulo 10 deste livro.

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