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Agrobiodiversidad

¿Qué es la agrobiodiversidad?

La agrobiodiversidad o diversidad agrícola engloba por un lado a las especies de plantas y animales, cultivadas y domesticadas para la alimentación y otros usos, así como sus parientes silvestres. Por el otro lado, incluye a los componentes que sostienen a los sistemas de producción agrícola o agroecosistemas (microorganismos del suelo, depredadores, polinizadores, etc.). En ambos casos la agrobiodiversidad incluye la diversidad a nivel ecosistema, especie y genes. Cuando hablamos de agrobiodiversidad también hablamos de las dinámicas y complejas relaciones entre las sociedades humanas, las plantas cultivadas y los ambientes en que conviven, lo que repercute en las políticas de conservación de los ecosistemas cultivados, de promoción de la seguridad alimentaria y nutricional de las poblaciones humanas, de inclusión social y del desarrollo local sustentable (Santilli, 2017).

Desde el inicio de la agricultura hace unos 10,000 años (Rapoport, 2007) se calcula que se han utilizado como alimentos cerca de 7,000 especies de plantas y varias miles de animales. Desafortunadamente esta gran diversidad ha disminuido durante los últimos 50 años, ocasionando que muchas variedades locales desaparecieran. Actualmente el 90% de los requerimientos calóricos y de proteínas de la dieta humana se cubren con sólo 15 tipos de cultivos de vegetales/plantas y ocho especies de animales domésticos, y la mitad de la ingesta de energía de origen vegetal proviene de tan sólo tres especies: trigo, arroz y maíz.

Pérdida de agrobiodiversidad

Entre los principales factores que han propiciado esta pérdida de agrobiodiversidad se encuentran la intensificación de la agricultura, la agroindustria, los cambios en los patrones de alimentación (simplificación de la dieta), la degradación de los suelos, la deforestación, el cambio climático, la inequidad socio-económica, los conflictos por los recursos y territorios, así como la migración y el envejecimiento de la población campesina.
Conservar la muy rica agrobiodiversidad mexicana es indispensable para asegurar la seguridad y soberanía alimentaria del país y es una tarea en la que tanto investigadores como productores y consumidores debemos participar.

Para saber más:





Domesticación de especies

"Domesticar” proviene del latín domus, que significa casa. El significado de domesticar implica humanizar o incorporar a la vida humana los elementos del entorno o al entorno mismo.

La domesticación puede ocurrir a nivel de paisajes, ecosistemas y especies. La domesticación de paisajes y ecosistemas involucra involucra al acondicionamiento de los componentes del ecosistema (especies y elementos físicos, como ríos o lagos) y procesos del sistema (como la inundación o desecación de una zona) a las necesidades humanas. La domesticación de especies es un proceso a través del cual se aprovecha la variabilidad genética de una especie silvestre mediante selección artificial, es decir por selección hecha por los seres humanos, para modificarla de acuerdo a las necesidades humanas. Esto es distinto de la selección natural, donde las condiciones naturales son las que rigen la evolución de las poblaciones (Casas y Parra, 2016).

¿Por qué ocurrió la domesticación de especies?

Los primeros humanos vivían en grupos de cazadores-recolectores, se alimentaban principalmente de los animales que cazaban y de frutos, semillas, tallos y hojas de plantas que recolectaban del ambiente. El conocimiento del medio circundante así como la merma en los recursos de los ambientes de los cuales estos eran extraídos y la ocurrencia de cambios climáticos drásticos (sequías por ejemplo), llevaría a muchos grupos humanos a encontrar una forma de producir alimento a mayor escala y a desarrollar formas para mantener estos alimentos en épocas difíciles, para asegurar de esta manera el suministro constante de alimento a la población. Esta pudo ser una de las causas del surgimiento de la agricultura para la cual el proceso de la domesticación es muy relevante (Gepts et al., 2012).

En el proceso de domesticación interviene el ser humano pero también la interacción entre la especie que está siendo modificada y el ambiente (selección natural) en el cual esta modificación es introducida, así como de la deriva génica (“evolución al azar”). Esta es la razón por la que existen variedades diferentes de maíces en Mesoamérica o de papas en los Andes. Las plantas que hoy conocemos como domesticadas y que forman parte muy importante de la alimentación mundial provienen de especies silvestres que fueron sometidas a diferentes condiciones de manejo (Casas y Parra, 2016).

La domesticación es un proceso evolutivo que ocurre de manera continua, por lo que en la actualidad podemos encontrar plantas bajo distintas etapas de domesticación. Por ejemplo algunas plantas se siguen recolectando directamente en su estado silvestre (huauzontle, colorines, flor de calabaza, entre otros), mientras que otras se han introducido en los huertos y solares de las casas para ser sometidas a procesos de selección y cuidado que dan como resultado ejemplares con las características deseadas como las mazorcas de gran tamaño, en el caso del maíz; vainas con varios frijoles, entre otros muchos ejemplos. La selección y siembra cuidadosa de aquellas plantas que interesantes, por diferentes razones (alimento, medicina, ornamento, entre otras) ha dado origen a los sistemas de agricultura intensiva de monocultivos en los cuales se pretende uniformidad. El maíz por ejemplo, es la especie que podemos considerar en un proceso de domesticación extrema ya que es en la actualidad, incapaz de mantenerse sin el cuidado humano (Casas y Parra, 2016).

Diamond (2012) sostiene que la agricultura se inició hace aproximadamente 10,000 años en al menos nueve lugares de manera independiente: la Media Luna Fértil, China, México, los Andes, la Amazonía, el este de los Estados Unidos, las tierras altas de Nueva Guinea y algunas pocas áreas más.

Centros de origen de la agricultura según Diamond (1997).
Centros de origen de plantas cultivadas de acuerdo con Vavilov (1935)
(Fuente: Harlan 1971).

Hoy, luego de miles de años del proceso, muchos grupos humanos siguen eligiendo las semillas de las mejores plantas de su cosecha de acuerdo a sus características de tamaño, color, sabor, forma y facilidad de digestión, por ejemplo. Estas semillas son guardadas para ser intercambiadas con otros grupos y para ser cultivadas en la temporada siguiente, de esta forma el proceso de domesticación continúa hasta la fecha. Esta relación entre la biodiversidad y la cultura hace que la domesticación sea un proceso que implica la generación de variantes que dependen de las necesidades y gustos de los grupos humanos asociados a estos recursos pero también de las condiciones ambientales bajo las cuales se requiere que crezcan.

La domesticación es un proceso continuo que se mantiene hasta nuestros días. Por ejemplo, el maíz se domesticó en México hace 9,000 años, luego se llevó a Sudamérica hace 5,000 años, a Estados Unidos hace 3,000 y al resto del mundo posteriormente a la llegada de los españoles. En la actualidad en México se siembran millones de hectáreas con maíces nativos que están adaptados a condiciones que van del nivel del mar hasta los 3,000 metros de altitud. El maíz puede crecer en esa gran gama de ambientes gracias a que los grupos humanos de cada región han continuado el proceso de domesticación localmente.

México es el centro de origen o de domesticación de diversidad genética de más de 130 especies de plantas comestibles entre las que se encuentran el maíz (Zea mays), el chile (Capsicum spp.), el frijol (Phaseolus spp.), la calabaza (Cucurbita spp.), el amaranto (Amaranthus spp.), el tomate verde o miltomate (Physalis philadelphica), la vainilla (Vanilla spp.), el maguey (Agave spp.) y nopal (Opuntia spp.).

Fuentes:

  • Casas A. y Parra F (2016). El manejo de recursos naturales y ecosistemas: la sustentabilidad en el manejo de recursos genéticos, en "Domesticación en el continente americano". Vol. 1 Manejo de biodiversidad y evolución dirigida por las culturas del Nuevo Mundo. Eds. Casas A., Torres-Guevara J. y Parra F. Primera edición. Universidad Nacional Autónoma de México y Universidad Nacional Agragia La Molina del Perú.
  • Diamond J. 2012. 1. The local origins of domestication. En: Gepts P., Famula TR., Bettinger R.L., Brush SB., Damania AB., McGuire PE. & CO Qualset (Eds.). Biodiversity in Agriculture: Domestication, evolution, and sustainability. Cambridge University Press. pp 9-17.
  • Gepts P., Bettinger R., Brush S., Damania A., Famula T., McGuire P. & C. Qualset. 2012. Introduction: the domestication of plants and animals: then unanswered questions. En: Gepts P., Famula TR., Bettinger R.L., Brush SB., Damania AB., McGuire PE. & CO Qualset (Eds.). Biodiversity in Agriculture: Domestication, evolution, and sustainability. Cambridge University Press. pp 1-8.

Los parientes silvestres de cultivos mexicanos

Los parientes silvestres , corresponden a aquellos organismos cuyo acervo genético es muy cercano a las especies que están domesticadas o en proceso de serlo. Estos parientes silvestres viven en condiciones naturales y continúan estando bajo la presión de la selección natural, lo que ha originado que su diversidad genética incluya características que las hacen resistentes a la sequía, variación de temperatura extrema y/o a diferentes enfermedades. Estas características pueden transferirse a los cultivos (o a las especies domesticadas) al cruzarlos con sus parientes silvestres, por lo que éstos últimos pueden ser la clave para mejorar la agricultura del futuro.

Aunque la variación dentro de un cultivo como el maíz nos parezca sorprendente, esta es sólo un subconjunto de la variación que ya existía hace miles de años dentro de las especies silvestres. De hecho, nuestros cultivos sólo poseen entre el 10 y 80% (dependiendo de la especie) de la variación genética que está en los parientes silvestres de los cuales se originaron.

De cada una de las especies de las que México es centro de origen, domesticación o diversidad genética (maíz, chile, frijol, calabaza y chilacayote, amaranto, tomate verde, vainilla, entre otros), México también posee la distribución natural de sus parientes silvestres. Por ejemplo, en el país se reportan siete especies de teocintle (pariente silvestre del maíz. Sánchez, 2011), 67 especies silvestres de frijol (Delgado-Salinas, et al., 2006), 10 de calabaza y 38 de amaranto. De manera similar, en México existen 281 especies nativas no domesticadas, o al menos no por completo, con potencial forestal (17 especies de coníferas, incluyendo pinos, cuatro de encinos, así como 14 de selvas tropicales y dos hidrófilas), de las cuales 37 sobresalen por su importancia ecológica, económica y social (FAO, 2011). Esta diversidad de parientes silvestres amplía la diversidad genética de los cultivos de México, convirtiéndolos en un recurso de gran importancia para la seguridad alimentaria del planeta.

Proyecto relacionado: Salvaguardando a los parientes silvestres de cultivos mesoamericanos.

Fuentes:

  • FAO (2011) Situación de los Recursos Genéticos Forestales en México. Informe Final del proyecto TCP/MEX/3301/MEX (4). FAO, México.
  • Delgado-Salinas A, Bibler R, Lavin M (2006) Phylogeny of the Genus Phaseolus (Leguminosae): A Recent Diversification in an Ancient Landscape. Systematic Botany, 31, 779–791.
  • Maxted N, Kell S, Brehm JM et al. (2013) Crop wild relatives and climate change. In: Plant Genetic Resources and Climate Change, p. 291. CABI Wallingford, UK.

Centros de origen y domesticación de cultivos agrícolas

México es un territorio bioculturalmente megadiverso que ha propiciado la domesticación y manejo de diferentes plantas por grupos humanos diversos, por lo que es uno de los ocho centros mundiales de domesticación de plantas cultivadas identificados por Vavilov (1935).
En México se domesticaron o diversificaron más de 130 especies de plantas comestibles. Por su importancia a nivel global destacan el maíz, el frijol, la calabaza, el tomate de cáscara, el jitomate, el aguacate, el camote , el cacao, la vainilla y el amaranto.

En Conabio estamos colaborando con investigadores y académicos para conocer cuáles son los centros de origen, domesticación y diversificación de las plantas cultivadas nativas de México.

Diversidad genética de cultivos y sus parientes silvestres

La diversidad genética son las diferentes características genéticas dentro de cada especie, es decir en el ADN que la conforma. La diversidad genética puede medirse en términos de qué genes y que alelos (variantes de genes) existen en los diferentes individuos de una población dada, pero también en diferencias en el ADN que no necesariamente forme genes (como el ADN que ocupa espacio entre un gen y otro). A la composición genética de un individuo se le conoce como genotipo, y la diversidad genética de una especie está compuesta por los diferentes genotipos de las poblaciones que la conforman.

Las especies silvestres poseen una mayor diversidad genética que las especies cultivadas ya que éstas no atraviesan el cuello de botella que implica el proceso de la domesticación. Además continúan estando bajo fuertes presiones de selección natural en una amplia variedad de ambientes, por lo que su diversidad genética tiende a contener adaptaciones para sobrevivir en dichos ambientes.

La diversidad genética de las plantas cultivadas se ve disminuida por el efecto de la selección natural, la selección artificial y la deriva génica. La selección natural determina qué plantas podrán llegar a la edad adulta y reproducirse, con base en cómo las plantas responden a las condiciones ambientales, la duración de los días, los patógenos y otros factores externos que están fuera del control de los seres humanos. La selección artificial es el proceso mediante el cual los seres humanos seleccionamos los individuos que nos gustan más (por ejemplo por sus características de grano), a partir de los individuos que la selección natural ya filtró. La deriva génica se refiere a cambios azarosos en la frecuencia con la que ocurre un genotipo y otro. Esto puede darse ya que durante el proceso de selección artificial no se consideran a todos los individuos sino sólo a una cierta parte, que es la que tiene los rasgos deseados.

Por ejemplo, los campesinos sólo guardan un puñado de semillas para sembrar en el siguiente ciclo y son las que corresponden a las plantas que lograron dar semillas y que además tienen las características elegidas por ellos, como mazorcas más grandes, con determinado color, etc. Así, los genes seleccionados de manera artificial (los que codifican para las características deseadas) tienen mayores probabilidades de pasar a la siguiente generación al ser más abundantes que aquellos que no las tienen. Los individuos con “rasgos descartados” pueden no ser de interés para las personas haciendo la selección. También pueden tener rasgos “invisibles”, si no implican algo que sea visualmente obvio, como la capacidad de generar compuestos químicos para protegerse de patógenos. Como consecuencia, debido a un proceso azaroso, algunos genotipos pasarán a la siguiente generación y otros no (los genotipos más abundantes tendrán mayores probabilidades de pasar a la siguiente generación solo por suerte).

Tanto la selección (artificial y natural) como la deriva génica disminuyen la diversidad genética de los cultivos. Sin embargo, ambas fuerzas actúan de manera distinta sobre los genomas. Mientras que la deriva genética actúa en la misma proporción en todos los loci (sitios del genoma), la selección lo hace de manera independiente en los genes relacionados con lo que se está seleccionando. Esto significa que pocos loci pueden estar bajo una fuerte selección mientras que en el resto del genoma puede variar entre individuos.

Otro factor importante que determina el cómo la selección modifica un genoma, es el hecho de que los genes (físicamente hablando) forman parte de las cadenas de ADN dispuestas en los cromosomas. En ellas algunos loci están a corta distancia, mientras que otros están más lejos. Esto significa que si un gen comienza a estar bajo selección artificial y, por tanto, aumenta su frecuencia en la próxima generación, las regiones de ADN vecinas se transmitirán a la siguiente generación como si también estuvieran bajo selección. Cuando esto ocurre se dice que los loci están bajo “desequilibrio de ligamiento”.

Los procesos de selección natural y deriva génica se producen de forma natural en las poblaciones silvestres, pero al sumar selección artificial, la agricultura ha cambiado la velocidad y magnitud en la que éstos pueden afectar la diversidad genética de las especies. Los momentos donde más se ha modificado la diversidad genética de los cultivos es durante el inicio de la domesticación y más recientemente durante el mejoramiento. En el fitomejoramiento, el desequilibrio de ligamiento puede tener un efecto importante en la diversidad genética ya que algunos rasgos están presentes en los cultivos no porque fueran deseados, sino porque los genes responsables de ellos estaban vinculados a otros que sí fueron seleccionados. De forma similar, muchos rasgos y su diversidad genética asociada pudieron perderse ya que fueron “invisibles” o estaban presentes en los relativamente pocos individuos que los seres humanos seleccionamos.

Para saber más:

  • Crow, F. J. (1998). Perspectives anectdotal, historical and critical commentaries on genetics 90 years ago: the beginning of hybrid maize. Genetics, 148, 923–928.
  • Maxted N, Kell S, Ford-Lloyd B, Dulloo E, Toledo Á (2012) Toward the systematic conservation of global crop wild relative diversity. Crop Science, 52, 774–785.
  • Maxted N, Kell S, Brehm JM et al. (2013) Crop wild relatives and climate change. In: Plant Genetic Resources and Climate Change, p. 291. CABI Wallingford, UK.
  • Smith, S., Bubeck, D., Nelson, B., Stanek, J., & Gerke, J. (2015). Genetic diversity and modern plant breeding. In M.R. Ahuja & S.M. Jain, (Eds.), Genetic Diversity and Erosion in Plants (pp. 55–88). Springer International Publishing, Cham.
  • Vigouroux, Y., Barnaud, A., Scarcelli, N., & Thuillet, A. C. (2011). Biodiversity, evolution and adaptation of cultivated crops. Comptes Rendus Biologies, 334(5), 450–457.

Diversidad biocultural

A una escala planetaria, la diversidad cultural de la especie humana se encuentra estrechamente asociada con las principales concentraciones de biodiversidad existentes. De hecho, existen evidencias de coincidencias notables entre las áreas del mundo consideradas de alta diversidad biológica y las áreas de alta diversidad de lenguas (Harmon, 1995), de modo que nueve de los doce países con mayor riqueza de lenguas son también megadiversos, y diez de los primeros doce países megadiversos están entre los veinticinco con más lenguas indígenas (Toledo, 2001).

El concepto de diversidad biocultural surge de conjuntar cuatro evidencias:

  • El traslape geográfico entre la riqueza biológica y la diversidad lingüística.
  • El traslape geográfico entre los territorios indígenas y las regiones de alto valor biológico (actuales y proyectadas).
  • La reconocida importancia de los pueblos indígenas como principales pobladores y manejadores de ambientes bien conservados.
  • La presencia de un comportamiento orientado al conservacionismo entre los pueblos indígenas, derivado de su complejo de creencias-conocimientos-prácticas.

El axioma biocultural refiere que la diversidad biológica y la cultural son mutuamente dependientes y geográficamente coterráneas.

La relación biocultural no es una casualidad, sino que es la consecuencia de la interdependencia entre las sociedades humanas y su entorno biológico. Podemos decir que las lenguas se han multiplicado y prosperado en los lugares donde la selección natural ha producido una rica variedad de paisajes, animales y plantas. De modo que las culturas cambian a través del tiempo en base a factores históricos, factores físicos del ambiente y la disponibilidad de los recursos locales. Sin embargo, los seres humanos también participamos activamente en la estructura, procesos y composición de casi todos los ecosistemas del planeta, en la actividad agrícola los campesinos han modelado y modelan el contenido genético de las poblaciones y su expresión fenotípica. Por ejemplo, en la medida en que los agricultores desarrollan sistemas y técnicas, va fluctuando la diversidad genética de los cultivos, por lo que la biodiversidad está indisolublemente ligada a la heterogeneidad cultural. Si se pierde diversidad cultural, también se pierde y simplifica la diversidad biológica agrícola y muy posiblemente sea cierto también el proceso inverso.

La diversidad biocultural de México

A nivel nacional resulta que los ecosistemas y zonas más ricas biológicamente, como los bosques tropicales y la gran variedad de tipos de vegetación del eje neovolcánico transversal, son las históricamente ocupadas por los diversos grupos indígenas (Figura 6), según lo demuestran las regiones indígenas actuales. Así mismo, los cinco estados considerados más ricos en términos biológicos (Oaxaca, Chiapas, Michoacán, Veracruz y Guerrero) son también los que contienen la mitad de los ejidos y comunidades indígenas del país (Toledo, et al. 2001).

Una parte importante d las plantas cultivadas que sustentan el sistema alimentario mundial actual fue domesticada por los pueblos indígenas de América. Estas plantas y sus productos han llegado a nuestras manos pasando por un largo proceso de selección, diversificación, innovación, intercambio con otras regiones, adaptación, mejoramiento genético, uso y manejo, por ejemplo en México el 23% de la flora (equivalente a más de cinco mil especies) tiene algún uso tradicional y hay más de 3,000 plantas medicinales. Sin pueblos indígenas y campesinos esta experiencia civilizadora se perdería para México y la humanidad (Boege, 2008).

Para saber más:

  • “Biodiversidad de Chile: Patrimonio y Desafíos”; Capítulo N° 4. CONAMA, primera edición, 2006.
  • Boege, E. 2008. El patrimonio biocultural de los pueblos indígenas de México. INAH-CDI, México. 344 p.
  • Carámbula M. y L.E Ávila (Coords.). 2013. Patrimonio biocultural, territorio y sociedades afroindoamericanas en movimiento. Grupos de trabajo de CLACSO. 323 pp.
  • Toledo, V.M y N. Barrera-Bassols. 2008. La memoria biocultural. La importancia ecológica de las sabidurías tradicionales. Caria editorial. 207 p.
  • Toledo, V.M, P. Alarcón-Chaires, P. Moguel, A. Cabrera, M. Olivo. E. Leyequine y A. Rodriguez Aldabe, 2001. El Atlas Etnoecologico de México y Mesoamerica. Etnoecológica 8: 7-41.