Pasado, presente y futuro de la Fitovirología en Colombia

Francisco José Morales Garzón, Ph.D.

Granadilla (Passiflora ligularis) con síntomas causados por el Soybean mosaic virus (SMV). Tomada por el Dr. Francisco Morales

Pocas disciplinas en el área de Protección Vegetal han avanzado tanto en las últimas décadas como la Fitovirología o Virología Vegetal. Este hecho se debe principalmente a los sorprendentes avances realizados en el campo de la Biotecnología, y a su adopción por las diversas ciencias de la microbiología. Este avance tecnológico es aún más aparente en el campo de la virología, hasta hace poco, considerada una “ciencia oscura” debido a la dificultad para aislar, identificar y caracterizar los diversos agentes causales. Aún en la segunda mitad del siglo XX se continuaba usando la antigua nomenclatura binomial en latín para virus como el del mosaico del tabaco (Marmor tabaci Holmes), el primer virus aislado de plantas hacia 1930 [1, 2]. En 1970 persistían siete sinónimos de este virus y la lista de sus ´variantes´ o cepas ocupaban cuatro páginas en la publicación de Martyn [3], lo cual ilustra la dificultad que todo virólogo enfrentaba hasta hace relativamente pocas décadas para identificar un patógeno de naturaleza viral. A esta falta de conocimiento y recursos técnicos, se sumaba la necesidad de adquirir equipos de altísimo costo, tales como centrífugas refrigeradas, ultracentrífugas, rotores, espectrofotómetros, ultra-micrótomos y, con mucha suerte y dinero, un microscopio electrónico, para crear un laboratorio de virología.

En la publicación “Trayectoria de la Fitopatología en Colombia” [4], escrita por uno de nuestros primeros doctores en fitopatología, J.J. Castaño, se describe la historia y logros de esta disciplina en Colombia desde aproximadamente 1920 hasta 1974. Aquí se nombran 83 especies cultivadas susceptibles a enfermedades, y aproximadamente 490 patógenos entre hongos y bacterias. Esta publicación solo nombra 26 patógenos de posible naturaleza viral, entre los cuales solo hay 12 especies de virus reconocidas. Entre estos ´virus´ se encontraban agentes no caracterizados, como los causantes de la hoja blanca del arroz, la macana del fique, la rayadilla del banano y plátano, la psorosis de los cítricos, la mancha anillada del tomate, el amarillamiento de nervaduras de la papa, y el enanismo de los cereales; así como fitoplasmas, y problemas fisiológicos que inducen síntomas similares a virosis. El resto eran los virus clásicos, como el mosaico del tabaco, el mosaico de la caña, la tristeza de los cítricos, mosaico de la soya y mosaicos de la papa.

Se puede decir que la fitovirología como especialidad y área específica de investigación en Colombia nace en la década de los 1970s, gracias a la formación de especialistas en fitovirología, como los doctores Guillermo Gálvez y Gerardo Martínez López, y a la adquisición de equipos básicos para la investigación de virus vegetales. Estos virólogos se encontraban inicialmente en el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) en Tibaitatá, Cundinamarca, pero el Dr. Gálvez pasó luego a ser el virólogo-patólogo del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) en Palmira, Valle del Cauca. Al citar solo estos dos ejemplos, se debe reconocer el aporte a la virología nacional de fitopatólogos como V. Alba, J.J. Castaño y D. Ríos, entre otros, en los años que precedieron el inicio de la fitovirología especializada en Colombia [4]. Pero, de nuevo, es en la década de los 1970s cuando se publican en Colombia los resultados de las primeras investigaciones sobre la identificación y caracterización parcial de virus vegetales, realizadas por especialistas en fitovirología, utilizando metodologías adecuadas, como la microscopía electrónica, la ultra-centrifugación,  inmunología, transmisión biológica y los métodos físico-químicos elementales disponibles en esa época (e.g. determinación de la longevidad in vitro, el punto de dilución y el de la inactivación térmica del virus). Como ejemplos de estas investigaciones, se pueden mencionar los trabajos sobre el “rayado colombiano del maíz” del Dr. Gerardo Martínez López [5] y la “llaga macana del fique” del Dr. Guillermo Gálvez [6]. Estas investigaciones se realizaban con grandes dificultades, siguiendo metodologías de “ensayo y error” en el caso de la purificación de virus, en un momento histórico en el cual la taxonomía de virus se encontraba en su infancia, precisamente debido a la dificultad de aislar y caracterizar la gran mayoría de los virus vegetales detectados.

Personalmente, regresé a Colombia en 1978 para trabajar en el Programa de Fríjol del CIAT, en calidad de pos-doctorado y en reemplazo del Dr. Gálvez, quién asumía la dirección de un proyecto de mejoramiento del fríjol en la América Central. El principal problema del Programa de Fríjol en la década del 1970 era la dificultad para evaluar materiales de mejoramiento por su resistencia al Virus del mosaico común del fríjol (BCMV), algo que parece muy sencillo de hacer actualmente, ya que este es un virus que se transmite mecánicamente con relativa facilidad. Pero el problema no era transmitir el virus sino evitar la contaminación de las plantas inoculadas con el BCMV por otros virus que se trasmiten fácilmente al fríjol en condiciones de campo e invernadero, como el Virus del mosaico sureño y el Virus del mosaico suave del fríjol. Desafortunadamente, este último virus era desconocido hasta la segunda mitad de los 1970s [7], pero el problema se pudo resolver y pronto se diseñó un método masivo de evaluación de miles de líneas de fríjol generadas por los mejoradores del CIAT, que poseían resistencia al mosaico común del fríjol en todo el mundo. Este trabajo fue posible gracias a las investigaciones sobre la interacción genética entre las 10 cepas conocidas del BCMV y el fríjol común (Phaseolus vulgaris L.), realizadas por el Dr. Eelco Drijfhout en Holanda, por espacio de 15 años [8]. Este es talvez el estudio genético más completo que se ha realizado sobre la interacción entre un virus vegetal y su principal hospedero, en la historia de la fitovirología.

 

 

El reto personal fue llegar a Colombia después de trabajar cuatro años en un laboratorio de virología de los más completos y avanzados en Estados Unidos (Laboratorio de Virología Vegetal en Gainesville, Florida), a trabajar sin equipo alguno en condiciones de campo, ya que la posición de virólogo en el CIAT era una pieza más en el engranaje de un equipo multidisciplinario cuya misión era exclusivamente producir variedades de fríjol mejoradas, qcon resistencia múltiple a las principales plagas y enfermedades que afectan esta leguminosa a nivel global. Así, el trabajo de virología en el CIAT, entre los años 1974 y 1990, se centraba en la identificación e introgresión de genes de resistencia a los principales virus que afectan la producción del fríjol común, en estrecha relación con los genetistas y fitomejoradores. Fue un trabajo arduo de varios años inoculando manualmente miles de plantas diariamente, hasta lograr llevar nuevas variedades de fríjol a los campos de los agricultores de escasos recursos de la América Latina y África oriental. Nada más gratificante que ver el fruto de tanto trabajo en las manos de los productores de fríjol, y haber podido resolver problemas reales de producción como una contribución de la fitovirología a la lucha global contra el hambre y la pobreza. Sin embargo, quedaban otros problemas virales por resolver que requerían investigación básica y equipo especializado.

Una vez se pudo demostrar que la virología podía hacer una contribución real y tangible a los objetivos del CIAT, se inició una campaña de concientización sobre la necesidad de crear una Unidad de Virología con los equipos necesarios para atender los problemas virales de los cuatro programas del CIAT: Fríjol, Yuca, Arroz y Forrajes Tropicales. El principal reto que atacó la nueva Unidad de Virología creada en los 1980s, fue el de la Hoja blanca de arroz, una enfermedad descrita por primera vez en Colombia en 1935, y que a pesar de numerosas investigaciones realizadas en Colombia, Venezuela, Cuba, Estados Unidos y Japón, no se había logrado identificar y caracterizar el virus causal. La identificación de este elusivo patógeno se logró en menos de un año, en 1983 [9], con la colaboración del fitomejorador de arroz, Dr. Peter Jennings, lo cual ayudó a completar el equipo de laboratorio con un microscopio electrónico donado por el Gobierno del Japón. Pero este logro no consistió en una importante publicación y la adquisición de nuevos equipos de laboratorio, sino en el uso de los resultados obtenidos, especialmente la producción de un antisuero específico para la detección del virus causal (aún no clasificado en esa época como una especie de un nuevo género de virus, Tenuivirus) en plantas e insectos (sogata) vectores, para mejorar el método de tamizado de material genético de arroz por su resistencia al Virus de la hoja blanca. Los logros del Programa de Arroz del CIAT y del ICA en esos tiempos, son nacional e internacionalmente reconocidos.

Pero no todos los problemas que enfrentó la Unidad de Virología del CIAT, eran factibles de resolver con buenos equipos y trabajo constante, por lo que se llegó a la conclusión de que necesitábamos un virólogo entrenado en las nuevas técnicas moleculares disponibles a partir de los 1980s. Consecuentemente, en la segunda mitad de los 1980s, se incorporó a la Unidad de Virología del CIAT el Dr. Lee Calvert, proveniente de la Universidad de Florida, Estados Unidos. El principal reto de investigación en el área de virología molecular era la enfermedad conocida como el “Cuero de Sapo” de la yuca, problema que tomó más de 20 años en resolverse, pero que permitió el entrenamiento del personal de asociados y asistentes de investigación de la Unidad de Virología en la aplicación de técnicas moleculares a la fitovirología. A pesar de esta nueva capacidad de investigación y de cierta independencia de los Programas de Investigación del CIAT, al ser un laboratorio centralizado de uso general, la Unidad de Virología nunca perdió su misión original de resolver los problemas que afectan a los productores de alimentos, en especial los de escasos recursos económicos.

Desafortunadamente, los Centros Internacionales y la mayoría de los Programas Nacionales de Investigación Agropecuaria en la América Latina fueron severamente afectados por las crisis económicas globales ocurridas en los años 1980s, lo cual redujo considerablemente el apoyo a la investigación orientada a la producción de alimentos. Como paliativo y excusa para una menor inversión en agricultura, se introdujo el concepto de ´sostenibilidad´ y ´manejo de recursos naturales´ con el fin de atender problemas reales del medio ambiente, pero, desafortunadamente, a expensas de la investigación y transferencia de tecnología al sector agropecuario. Tal vez la única disciplina que no sufrió cortes presupuestales importantes, fue la Biotecnología. Estos cambios de política de investigación, causaron no solo serios problemas socio-económicos al agro colombiano y latinoamericano, sino que condujo a una intensificación del uso y abuso de agro-químicos en detrimento del medio ambiente y la salud humana de productores y consumidores. Lo correcto hubiera sido incorporar especialistas en el manejo de recursos naturales en los programas existentes de producción de alimentos.

Al disminuir la demanda de servicios de apoyo técnico a los diezmados programas de producción de alimentos del CIAT, y los presupuestos operacionales, la Unidad de Virología abrió sus puertas al sector privado colombiano para solucionar problemas de producción en cultivos como palma africana, caña de azúcar, fique, ají, tomate, papa, y varias especies frutales (papaya, maracuyá, badea, granadilla, lulo, uchuva, piña, cítricos, tomate de árbol, feijoa, etc.). Esta demanda de servicios demostraba la necesidad de tener un laboratorio especializado en Virología Vegetal en Colombia; y no solamente laboratorios de biotecnología donde se pueden manipular genomas virales o usar antisueros importados a gran costo para dar diagnósticos a menudo equívocos, debido a la imposibilidad de importar controles positivos. Sin embargo, a pesar de la importancia de diagnosticar correctamente un problema de naturaleza viral, quedaba faltando un elemento crítico en el manejo y control de enfermedades virales de plantas: seres vivos que carecen de un verdadero sistema inmunológico cuando son infectados sistémicamente por un virus que no es susceptible a agro-químicos, como los hongos o bacterias. Esto es, el apoyo del genetista y fitomejorador para tratar de introducir resistencia genética en las especies vegetales afectadas. La ausencia de un equipo multidisciplinario en el manejo de cualquier problema fitosanitario causado por virus se manifiesta igualmente en la imposibilidad de aplicar otros métodos de control integrado (e.g. manejo de vectores, sistemas de producción, aspectos socio-económicos, mercadeo, epidemiología, etc.).

He mencionado algunos casos personales porque lo considero pertinente debido a los cambios que ocurrieron posteriormente. Primero, existe una diferencia importante entre los estudiantes de virología de los años 1970s y los de décadas posteriores o recientes: la mayoría de los fitopatólogos anteriores a los 1980s, eran agrónomos. Ellos poseían una educación integral en ciencias agrícolas, la cual incluía conocimientos de botánica, taxonomía, genética, fisiología, mejoramiento, producción y protección (fitopatología y entomología), entre otras disciplinas. Actualmente, la mayoría de los fitopatólogos tienen por lo general una formación en ciencias  biológicas, o vienen de facultades de agronomía donde la fitopatología y otras disciplinas básicas se han convertido en ´electivas´. Estos estudiantes se forman en el área de biología molecular, y al graduarse pueden dedicarse a la micología, bacteriología, virología o a investigaciones genéticas, sin necesidad de comprender a fondo la complejidad de un grupo de patógenos o los problemas de producción de un cultivo dado. Así, los primeros virólogos vegetales fueron reemplazados por biólogos moleculares que simplemente trabajaban con ácidos nucléicos de origen viral. La primera consecuencia de este cambio radical fue un notable énfasis en la caracterización molecular de virus vegetales, gracias a la facilidad de las nuevas biotecnologías disponibles para la caracterización de ácidos nucléicos, como la clonación y amplificación (PCR) del genoma viral o parte de este, algo supremamente difícil de hacer en la década de los 1970s. Esta situación llevó en los 1990s a algunas de las revistas más tradicionales en el campo de la Fitopatología, como Plant Disease, a rechazar artículos de caracterización de virus que no incluyeran secuencias completas del genoma viral, mientras que revistas como Virology  o el Journal of general Virology, solo estaban disponibles para investigaciones altamente complejas de virología molecular. Sin embargo, la proliferación de artículos que describían secuencias completas de virus vegetales, llevó en el nuevo milenio a algunas revistas, como Archives of Virology, a crear una categoría especial para ese tipo de información, y así poder retomar el camino de la verdadera virología vegetal, con énfasis en la solución de problemas fitopatológicos de importancia socio-económica. Desafortunadamente, ya no existía esa formación integral en ciencias agronómicas en el  fitopatólogo profesional, y la biología molecular continuaba su arrollador paso hacia la creación de organismos genéticamente modificados.

El increíble progreso en la biotecnología es indudablemente un crédito a la capacidad intelectual de nuestra especie, pero dejó en el camino muchas víctimas, incluyendo el mejoramiento genético tradicional y la misma fitopatología general, en lo que respecta a su contribución a la solución de problemas de producción de cultivos dentro de un enfoque multidisciplinario, absolutamente necesario para la resolución sostenible de problemas de producción de cultivos. Básicamente, los mejoradores tradicionales que seleccionaban sus materiales en condiciones de campo en un proceso laborioso pero ajustado a la realidad del medio ambiente, se convirtieron en mejoradores ´moleculares´ o fueron reemplazados por estos, bajo la justificación de acortar el proceso de selección de variedades resistentes a plagas y altamente productivas, mediante el uso de marcadores moleculares. Este cambio también significó la disolución de los equipos multidisciplinarios, y de los especialistas en protección vegetal, los cuales fueron reemplazados por unos cuantos marcadores moleculares que solo requerían espacio en un laboratorio de biotecnología. Obviamente, estas promesas no se han materializado en un 90%, y el desarrollo y uso de variedades transgénicas se ha visto seriamente afectado por el movimiento ambientalista, basado en consideraciones tanto racionales como irracionales aún no resueltas.

¿Cuál es mi visión personal del futuro de la Fitovirología en Colombia? Ante todo, se necesitan más recursos y apoyo gubernamental para rescatar la investigación agrícola en Colombia, en cabeza de un Programa Nacional de Investigación Agrícola con científicos a nivel de doctorado y maestría, y un equipo material e infraestructura de última generación, como tenía Colombia en los años 1960s. La crisis económica de los 1980s y la deuda externa cuando el dólar era fuerte, causó recortes en sectores críticos, como el de la investigación agrícola, ignorando la importancia que esta tiene para un país donde la exportación y producción de productos agrícolas pesa mucho en el PIB nacional. La división del Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) en dos institutos: ICA y CORPOICA, con el fin de atraer recursos del sector privado a esta última corporación, fue una utopía que no funcionó por razones obvias: el sector privado sabía que muchos de los científicos nacionales de experiencia, optaron por quedarse en el ICA por razones laborales, y que la infraestructura del antiguo ICA ya se encontraba en franco deterioro. Otra razón por la falta de apoyo del sector privado a la nueva CORPOICA, radica en la situación especial del agro colombiano, donde existen numerosas federaciones o asociaciones de  productores con sus propios entes de investigación, como CENICAÑA, CENIPALMA, CENICAFÉ, FEDEALGODÓN, FEDEARROZ, etc. El ´cuello de botella´ de esta situación no es solo la falta de apoyo a CORPOICA, sino que el personal de estas entidades gremiales de investigación agrícola, generalmente no cuenta con la preparación necesaria para atender problemas fitosanitarios complejos de los cultivos de alto valor en Colombia.

En el campo de la Fitovirología, el Laboratorio de Virología del CIAT es uno de los más completos de la América Latina, pero nunca hubo interés de parte del  gobierno nacional por apoyarlo o adoptarlo, una vez el CIAT optó por dar énfasis a los problemas del medio ambiente; lo cual redujo los recursos humanos del laboratorio en un 70%. Esto demuestra la falta de comprensión por parte de nuestras autoridades sobre la importancia y valor de un laboratorio único en el país que siempre se autofinanció gracias a su productividad. Felizmente, las nuevas técnicas de biología molecular le han permitido a muchas instituciones de investigación y enseñanza, como anoté anteriormente, trabajar con virus vegetales con un simple aparato de PCR, pero la Fitovirología va mucho más allá de la simple amplificación y manipulación de genomas virales. Colombia tiene muchísimos problemas de naturaleza viral en sus principales cultivos de exportación y consumo interno, que le cuestan al país millones de dólares anuales, pero no se dedica ni siquiera el 1% de las pérdidas sufridas por los productores, a la investigación y solución de problemas virales en  cultivos tan importantes como los cítricos; las numerosas especies frutales cultivadas en Colombia (e.g. papaya, maracuyá, granadilla, piña, banano, tomate de árbol, lulo, etc.); leguminosas; solanáceas, como la papa, tomate y pimentones dulces y picantes; el maíz, arroz, plátano, palma africana, etc. Resolver problemas de campo no es la labor de un biólogo molecular, sino de todo un equipo de especialistas expertos en todas las áreas de la producción agrícola, incluyendo economistas, ambientalistas y sociólogos.

¿Cuál es la propuesta para que la Fitovirología y la Fitopatología colombianas tengan un futuro exitoso, viable y sostenible? Ante todo, reconstruir el Programa Nacional de Investigación Agropecuaria así sea en su mínima expresión, es decir, centralizado en algún lugar de Colombia, como Tibaitatá, Palmira o Rionegro, donde se pueda concentrar una masa crítica mínima de investigadores altamente calificados que trabajen interdisciplinariamente; con los cuales Colombia ya cuenta, pero quienes se hallan dispersos en diversas instituciones del país. Segundo, reconstruir o crear la infraestructura necesaria para realizar investigación agrícola de alto nivel, pero con un enfoque práctico y objetivos claros, dictados por una Junta Directiva constituida por el Ministerio de Agricultura y los Directores de las federaciones o agremiaciones de productores que contribuyan junto con el fisco nacional al sostenimiento del nuevo Programa Nacional y sus instalaciones. Tercero,  las universidades colombianas tienen la responsabilidad de formar profesionales competentes en el área de la biología molecular, pero igualmente bien formados en los aspectos básicos de las ciencias agrícolas. Es necesario recuperar el prestigio de nuestras facultades de agronomía y la calidad de educación impartida en estos claustros, para volver a formar agrónomos con un conocimiento general y práctico sobre la producción sostenible de productos agrícolas. Facultades donde la Protección Vegetal recobre su papel crítico en la producción de alimentos y productos de exportación, utilizando la biotecnología para fines prácticos. Esta iniciativa, relativamente simple de implementar, ahorraría millones de dólares al país, a los productores y exportadores de productos agrícolas, y permitiría a las universidades y entes de investigación, mejorar su infraestructura y recursos humanos. Tampoco se puede pensar en la exportación de productos agrícolas a los países industrializados donde no se aceptan productos contaminados con múltiples pesticidas tóxicos.

La Fitovirología es un área de investigación importante a la cual se le debe prestar el apoyo necesario para que responda a la solución de los problemas virales que afectan tantos cultivos importantes para la economía nacional. El Gobierno, a través del Ministerio de Agricultura y de entidades de apoyo a la investigación, como COLCIENCIAS, debería asegurarse de que los recursos destinados a la investigación agropecuaria, se orienten a unir los eslabones críticos en este proceso, como son las universidades, los gremios de productores, el programa nacional y los laboratorios y científicos especializados en el área de la virología vegetal o fitovirología.

 

Referencias

1.      Thornberry, H.H. y Nagaich, B.B. 1962. Stability of tobacco-mosaic virus, Marmor tabaci H, in solutions diluted beyond the end point of infectivity. J. Bacteriol. 83:1322-1326.

2.   Wikipedia. 2011. es.wikipedia.org/TMV

3.   Martyn, E.B. 1968. Plant virus names. Phytopathology paper No. 9, Commonw.

          Mycol. Inst.

4.   Castaño, J.J. 1978. Trayectoria de la Fitopatología en Colombia (1571-1974). Editorial

          Letras, Medellín, Colombia. 164 p.

5.   Martínez López, G., y Rico, L.M. 1977. Caracterización parcial del virus del rayado

          colombiano del maíz. Fitopatología Colombiana 6:57-66.

6.   Gálvez, G.E. 1977. Necrotic streak mosaic, a virus disease of cabuya (Furcraea spp.) in

          Colombia. Plant Dis. Reptr. 61: 1017-1021.

7.   Waterworth, H.E, Meiners, J.P., Lawson, R.H. y Smith, F.F. 1977. Purification and

          properties of a virus from El Salvador that causes mild mosaic in bean cultivars.

     Phytopathology 67: 169-173.

8.  Drijfhout, E. 1978. Genetic interaction between Phaseolus vulgaris and bean common

         mosaic virus, with implications forstrain identification and breeding for resistance. Thesis,       University of Wageningen. 98 p.

9. Morales, F.J. y A.I. Niessen.  1983.  Association of spiral filamentous virus-like particles

        with rice hoja blanca.  Phytopathology 73: 971-974.