la energía atómica

y los alimentos

La División Mixta de la Energía Atómica en la Agricultura y la Alimentación, creada por el Organismo y la Organización

de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, fomenta de manera especial las actividades

internacionales cuyo objetivo es mejorar, aumentar y conservar la producción de alimentos.

Maurice Fried y Bjórn Sigurbjórnsson examinan en el presente articulo los procesos seguidos en la producción de

alimentos y las técnicas nucleares que se emplean en ellos. Los autores son, respectivamente,

Director y Director Adjunto de la División Mixta, que forma parte integrante tanto del Departamento de Agricultura

de la FAO como del Departamento de Investigaciones e Isótopos del Organismo.

Una escena corriente en tiempo de vacaciones en la isla de Prócida (Italia). Sin embargo, en este caso el transbordador lleva una carga de ejemplares irradiados

de la mosca mediterránea de la fruta, que se utilizarán en una demostración permanente del empleo de la técnica de los machos esterilizados

para combatir esta plaga, que causa estragos en los cítricos. Este proyecto es continuación de los trabajos desarrollados en común con

la FAO, y el Ministerio de Agricultura y la Comisión de Energía Atómica de Italia.

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El articulo se basa en la información presentada por los autores en un Simposio sobre las aplicaciones pacificas de la energía atómica en Africa convocado por la Organización de la Unidad Africana y patroci­nado por el Organismo, que se celebró en el mes de julio en Kinshasa (República Democrática del Congo).

Hablando en términos técnicos, por agricultura y alimentación se entiende la transformación controlada de materia inorgánica en materia orgánica, que, a su vez, se transforma en productos alimenticios que han de conservarse hasta que lleguen al consumidor.

La base de la producción de alimentos, y en realidad la base de toda la vida en la tierra, es el aprovechamiento de la luz solar por las plantas verdes para combinar agua con anhídrido carbónico y formar moléculas orgánicas de azúcar; a este proceso se le denomina fotosíntesis. Todas las demás formas de materia orgánica se derivan del producto fotosinté-tico. Además de luz solar, de agua y de anhídrido carbónico, la planta verde necesita una gran diversidad de nutrientes inorgánicos para crecer y producir los diversos aminoácidos, proteínas, grasas y azúcares. Igual que todos los organismos, las plantas necesitan también energía para sus reacciones químicas y esta energía la obtienen por oxidación de compuestos orgánicos en el proceso normal de la respiración.

En términos energéticos puede decirse que las plantas verdes captan la luz solar y elevan asi su nivel energético, gracias a lo cual pueden crear alimentos que el hombre utiliza a su vez como fuente de energía para vivir.

Los productos vegetales pueden consumirse directamente en forma de grano, de frutas o de verduras, o pueden transformarse en productos ganaderos o en pescado. Los alimentos, tanto si son vegetales como si son animales, rara vez se consumen inmediatamente, siendo preciso conservarlos y transportarlos hasta que llegan al consumidor. Por tanto, es obvio que la agricultura y la alimentación entrañan realmente una larga y compleja serie de etapas físicas y químicas y de transacciones comerciales, todas ellas importantes.

Una buena producción de alimentos depende principalmente de tres factores: que las plantas y los animales dispongan de suficiente cantidad

de alimentos adecuados; que posean la constitución genética adecuada para aprovecharlos debidamente, y finalmente, que se les proteja contra los daños y contra la deterioración mientras están creciendo y durante su almacenamiento después de transformados en productos alimenticios. Resumiendo: para una buena agricultura sé necesita una alimentación apropiada, una genética adecuada y una buena protección.

El suministro de alimentos requiere el uso de técnicas sumamente diversas a lo largo de todas las etapas que se inician en las moléculas inorgánicas y acaban en los productos que aparecen en la mesa del consumidor. También es necesaria una comprensión profunda de los factores físicos, químicos y biológicos que intervienen, y la aplicación de la ciencia y la tecnología a los procesos de producción propiamente dichos.

Cabe preguntarse qué papel desempeñan las técnicas nucleares en este campo. La respuesta es sencilla: la labor antedicha requiere el empleo de todas las técnicas conocidas. Las técnicas nucleares forman parte de ellas, y en el corto periodo transcurrido desde los albores de la Era Nuclear se ha hecho patente que los isótopos y las radiaciones represen­tan un medio único y a menudo indispensable de estudiar y fomentar la producción y la conservación de los alimentos en todas las fases del proceso. El presente articulo da ejemplos de diversas aplicaciones de técnicas nucleares y describe la labor de la División Mixta F A O / O I E A de la Energía Atómica en la Agricultura y la Alimentación, inclusive el fomento de la coordinación internacional de dichas aplicaciones.

Suelos y agua

El problema de alimentar las plantas consiste primordialmente en suministrarles las sustancias nutritivas necesarias y suficiente cantidad de agua.

Las tres sustancias que más difícil es encontrar en cantidad adecuada son el nitrógeno, el fósforo y el potasio, aunque también es posible que, en determinadas circunstancias, falten calcio, azufre, magnesio y otros elementos requeridos en cantidades menores. Los suelos contienen estos constituyentes naturales en cantidades variables, lo cual hace que sean más o menos fértiles. En general, para lograr el máximo rendi­miento de un cultivo es preciso añadir al suelo sustancias nutritivas en forma de abonos.

El cultivador tiene que comprar estos abonos, y con frecuencia éste es el único gasto en metálico que tiene que hacer el campesino de los países en desarrollo, aunque este gasto supone para el pais una salida de divisas fuertes. Por lo tanto, la necesidad de no desperdiciar los abonos es obvia. Hay que abonar el terreno en el momento exacto y la manera más apropiada, utilizando el abono en la forma química más adecuada para que las raices puedan absorberlo bien. Empleando formas isotópicas de los elementos en cuestión se pueden aprovechar dos de sus cualidades: La primera que se puede detectarlos en cantidades pe­queñísimas, y la segunda, que se puede saber cuál es el elemento añadido con el abono y cuál es el que se encontraba presente en el suelo. Esto facilita un método de extraordinario valor para estudiar lo que sucede con los abonos después de su uso y cómo pasan de la tierra a las plantas. Los isótopos proporcionan el único método directo de determinar la absorción del abono.

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Un buen ejemplo es la determinación del lugar más conveniente para depositar el abono a fin de que haya la máxima absorción por parte de la planta. Si se marca un abono fosfatado con el isótopo radiactivo (fósforo-32) puede determinarse cuantitativamente desde qué lugar del suelo absorbe la planta con más facilidad la sustancia añadida. Esta determinación sólo puede hacerse porque el radiofósforo puede distin­guirse del fósforo presente en el suelo.

La División Mixta ha organizado varios programas coordinados ínter-nacionalmente en los que se ha empleado esta técnica para estudiar el lugar y momento de aplicación y la composición química de los abonos en el cultivo del arroz, el maíz, el trigo y los cultivos arbóreos. Los resultados de estas investigaciones han dado respuesta a muchos pro­blemas del empleo de abonos y, en algunos casos, sirven ya directamente a los cultivadores.

Cuando se trata de estudiar la humedad de los suelos, las técnicas nucleares brindan también una manera rápida y eficaz de determinarla; a base, en principio de medir la dispersión neutrónica. La División Mixta ha colaborado en el uso de este método con diversos países que padecen escasez de agua.

La División ha organizado varias reuniones científicas para estudiar problemas de suelos y agua, y se ha encargado de diversos proyectos de asistencia técnica que se tratarán más adelante.

Cómo puede modificarse una planta

Para logar el máximo rendimiento de un cultivo es preciso criar plantas que puedan aprovechar concentraciones elevadas de abonos y que resistan a las enfermedades y a los parásitos, y que además alcancen el máximo valor nutritivo y posean otras muchas cualidades que de­penden de las preferencias del consumidor o de las necesidades prácticas de la industria.

La mejora genética de las plantas significa combinar en una variedad determinada todo una serie de características deseables. El éxito en esta esfera depende en gran parte de la diversidad de caracteres de que se disponga para recombinarlos y seleccionar las variedades. Toda la diversidad de especies en el reino vegetal, animal o en el hombre procede de mutaciones, es decir, de cambios repentinos en la constitu­ción genética que tienen lugar durante la evolución a consecuencia de la radiación cósmica y de otros factores. Las formas actuales de vida son el resultado de una selección natural y artificial de las infinitas mutaciones que se han producido durante eones de evolución y re­combinación.

En la evolución natural de las plantas sólo se seleccionan aquellas mutaciones que contribuyen a su capacidad de supervivir y de reprodu­cirse. La agricultura de los principios de la raza humana creó los factores de selección que dieron lugar a las denominadas plantas de cultivo, por ejemplo, los cereales.

La agricultura moderna utiliza cantidades enormes de abonos, opera con máquinas e impone requerimientos específicos en cuanto a la compo­sición química de los productos, por ejemplo, un contenido equilibrado en aminoácidos, por todo lo cual representa un ambiente selectivo totalmente nuevo. Muy pocas de las mutaciones ocurridas durante la evolución y que hubieran satisfecho estos requerimientos se conservan en las plantas que se cultivan hoy en día.

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Si la fitogenética dispusiera únicamente de la diversidad de caracteres existente habría pocas esperanzas de que siguiera progresando la mejora de las plantas. Por fortuna disponemos de medios nuevos, principal­mente las radiaciones ionizantes y algunos productos químicos radio-genéticos, que ocasionan mutaciones a un ritmo mucho mayor que la naturaleza. La ciencia de la aplicación eficaz de este auxiliar de la fito­genética se ha desarrollado lentamente, pero en los treinta años transcurridos desde el descubrimiento de la mutagenesis artificial esta técnica ha adquirido gran importancia.

Una de las ventajas principales de la mejora de los cultivos por medio de mutaciones es la posibilidad de mejorar una característica determinada de una variedad sin alterar mayormente las demás características agronó­micas beneficiosas Por ejemplo, una variedad bien adaptada y aceptada en una localidad pero cuya caña no es suficientemente resistente, puede ser acortada y fortalecida, dando asi lugar a cosechas muy superiores. Estos métodos han producido muchas variedades nuevas: por ejemplo, la variedad de arroz Reimei del Japón, que es la de mayor rendimiento, tres variedades de trigo duro en Italia, y variedades de cebada en Suecia y Estados Unidos. En una variedad japonesa de la soja, una cebada sueca y un arroz japonés encontramos ejemplos de mutaciones que maduran rápidamente.

Las mutaciones han servido también para mejorar ciertos defectos de variedades nuevas de alto rendimiento. Asi', un tratamiento radiatorio se modificó en la India una variedad mexicana de trigo, muy productiva pero de grano rojizo, para adptarla al gusto de los consumidores locales que preferían un grano de color ambarino. El resultado fue la variedad Sharbati Sonora.

Otra ventaja de las mutaciones es que aumentan la diversidad de caracteres y, con ello, la base de la selección. Tiene mucha importancia el tiempo relativamente corto que se requiere para obtener con esta técnica una variedad nueva. La variedad Sharbati Sonora llegó al mercado a los tres años y medio del tratamiento con rayos gamma, que es más o menos la mitad del tiempo requerido por otros métodos. Finalmente, la mejora de los cultivos por medio de mutaciones represen­ta el método más eficaz para las plantas que se propagan vegetativa­mente, y es el único de que disponemos en el caso de las plantas asexuadas, en las que no es posible la hibridación.

Como resultado de los últimos progresos de esta técnica encontramos, por ejemplo, que la mayor parte de la cebada de invierno cultivada en Estados Unidos procede de un mutante inducido, igual que la mayor parte de las alubias blancas que se cultivan en aquel país. Mutantes inducidos forman ahora parte de casi todos los programas de mejora de la cebada en el norte de Europa, y tanto el arroz cultivado en el Japón como el trigo cultivado en la India y en Italia son cada vez con más frecuencia variedades obtenidas por mutaciones.

La División F A O / O I E A ha organizado programas internacionales de investigación para mejorar esta técnica, por ejemplo, gracias a un empleo más eíicaz de la irradiación neutrónica de semillas. Un programa trata de la mejora del arroz por medio de mutaciones inducidas, otro, del ensayo en más de veinte países de variedades de trigo duro obtenidas por mutaciones. Un programa, actualmente en desarrollo, trata del empleo de radiaciones y radioisótopos en el cultivo selectivo de variedades más ricas en las proteínas más necesarias. Otras de las actividades de la División son las reuniones científicas y la asistencia técnica.

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Animales

Tanto las radiaciones como los isótopos desempeñan un papel im­portante en diversos aspectos de la cria y la salud de los animales a pesar de que, contrariamente a las plantas, no es posible por ahora utilizar radiaciones para la cria de ganado. Uno de los problemas más importantes relacionados con la ganadería, especialmente en las regiones subtropicales, es la diversidad de parásitos que reducen marcadamente la capacidad de producción y, en algunos casos, hacen casi imposible esta industria.

Es muy difícil combatir los parásitos. N o es posible preparar vacunas como las que se emplean contra enfermedades bacterianas o virales. Es más, el único método conocido para obtener vacunas antihelmínticas es su atenuación por irradiación. Se encuentran ya comercialmente vacunas obtenidas por irradiación, y la División fomenta estudios coordenados en el ámbito internacional para extender estas aplicaciones a otras plagas parasíticas.

Los radioisótopos desempeñan también un papel importante en el estudio de la nutrición de los animales, particularmente de los alimentos minerales. Se emplean trazadores isotópicos para seguir el metabolismo de un nutriente determinado desde el alimento hasta su apari­ción en los diversos tejidos del animal y en los productos que de él se obtienen.

Entre los temas de los estudios que la División apoya y coordina actualmente se encuentran el metabolismo del fós­foro y su depósito en los huesos, el metabolismo del hierro e investigaciones de la sangre, el yodo y la función tiroidea, las rutas del nitrógeno y del azufre en relación con la síntesis de proteínas. Además, se han organizado reuniones científicas y se supervisan proyecto de asistencia técnica que se mencionarán más adelante.

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Mapa representativo de los contratos y acuerdos de investigación en la esfera de la agricultura y la alimentación (1969). Países: América del Norte: Canadá

y Estados Unidos; América Central y América Latina: Argentina, Brasil, Colombia, El Salvador, México, Perú, Puerto Rico y Venezuela; Europa: Austria, Bélgica,

Bulgaria, Dinamarca, España, Finlandia, Hungría, Islandia, Países Bajos, Portugal,

República Federal de Alemania, República Socialista Checoslovaca, Rumania, Suecia, Unión Soviética y Yugoslavia; Africa: Costa de Marfil, Ghana, Kenia, Madagascar, Marruecos y República Árabe Unida; Oriente Medio: Irak, Irán, Israel, Líbano y Turquía; Asia: Birmania, Ceilán, China, India, Indonesia, Japón, Malasia, Paquistán (Occidental y Oriental) y República de Corea; Oceania: Australia.

Los huevos depositados por la mosca de la fruta en una jaula de muselina caen en una bandeja, de la que son recogidos. Se trata de una fase del programa de investigaciones con el que se pretende determinar los medios más adecuados para criar este insecto en masa, y posteriormente radioesterilizarlo y ponerlo en libertad en las zonas infestadas.

Vista parcial del laboratorio montado en San José (Costa Rica) para la cría en masa de la mosca mediterránea de la fruta, dentro del marco de la demostración en gran escala que está llevando a cabo el Organismo, en nombre del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, en cooperación con siete países de la América Central y con el Organismo Internacional regional de Sanidad ^ B Agropecuaria. ^ ^

La lucha contra las plagas

Los alimentos han de ser protegidos tanto durante la producción en el campo como durante el almacenamiento. Ya hemos hablado del em­pleo de radiaciones en la lucha contra los parásitos animales, pero hay otras esferas donde las técnicas nucleares aportan importantes contribu­ciones. Las causas principales de la pérdida de productos alimenticios son los insectos y otros animales. Los insectos atacan al ganado y a las plantas cultivadas en todas sus fases de crecimiento. La mosca tsé-tsé no es sólo un portador de enfermedades peligrosas para el hombre sino que también impide en Africa que se empleen grandes extensiones de terreno para la ganadería. Otro importante parásito animal es el screw worm (Callitroga hominivorax).

Entre los insectos que atacan a las plantas puede mencionarse el barrenillo del arroz, la mosca mediterránea de la fruta, la mosca del olivo y el piral del manzano. Todos ellos son ejemplos de insectos que quizá puedan combatirse o exterminarse por técnicas nucleares. El screw worm ha sido ya prácticamente exterminado en los Estados Unidos. Las tentativas de erradiación de las demás especies por medio de técnicas nucleares se encuentran en diversas fases de desarrollo.

El método consiste en esterilizar por irradiación gran número de insectos. En términos rigurosamente técnicos no cabe decir que los insectos sean estériles, sino que trasmiten caracteres letales dominantes. Estos insectos se liberan en las zonas de infestación donde compiten cotí la población natural en el periodo de la copulación. Como la copu­lación en que intervienen insectos estériles no produce cria, en la genera­ción siguiente disminuye el número de insectos. Liberando sucesivamente grandes números de insectos estériles es posible, al cabo de algunas generaciones y con un programa bien dirigido, exterminar completamente la especie en la zona donde se ha operado, tal como sucedió con el screw worm. Las ventajas principales del método son las siguientes:

1. Afecta solamente a una especie, es decir, no afecta a otros insectos benéficos ni al resto de la fauna;

2. No quedan residuos nocivos, ya que no se emplean productos químicos;

3. Cabe esperar el exterminio total en una zona determinada.

Los problemas principales son:

1. La necesidad de criar cantidades enormes de insectos, lo que plantea graves dificultades;

2. Los elevados gastos que requiere un programa de gran envergadura; 3. La dificultad de lograr medios económicos para ensayos piloto; 4 . La meticulosa organización requerida para que el programa se desa­

rrolle con éxito.

Esta técnica, denominada de los machos estériles, es la principal labor entomológica que desarrolla la División Mixta, y se usa en proyectos para la erradicación de la mosca mediterránea en América Central y en Italia. La División coordina estudios de diversos insectos, inclusive el empleo de trazadores isotópicos para estudiar la ecología, la dispersión y los hábitos del insecto. Se han celebrado reuniones científicas sobre radioentomologi'a.

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La División Mixta dedica también atención a otros aspectos de la pro­ducción de alimentos. Uno de ellos es el grave problema que representan los residuos de productos químicos nocivos que pueden aparecen en los alimentos a consecuencia del tratamiento con pesticidas. Aunque consti­tuyen en potencia una grave amenaza para la salud del hombre, estos residuos y sus productos metabólicos se encuentran frecuentemente en cantidades tan pequeñas que son imposibles de detectar o estudiar por los métodos analíticos clásicos. El análisis por activación neutrónica es el único método que permite detectarlos, y la aplicación de trazadores

radiactivos es indispensable para estudiar lo que sucede con los residuos de pesticidas. La División Mixta se está preparando para establecer programas internacionales en esta esfera.

Otro aspecto de la protección de los alimentos se refiere a la contami­nación ocasionada por la propia energía atómica. Se incluyen aquí la contaminación por las precipitaciones radiactivas a que dan lugar las explosiones nucleares, y la que puede suceder cuando se produce un accidente en un reactor o a resultas de los materiales radiactivos de desecho. La División, en cooperación con otros órganos competentes, vigila estas contaminaciones del medio ambiente y las comunica a las Naciones Unidas.

Conservación de alimentos

La propiedad de las radiaciones ionizantes de penetrar en la materia y matar células y tejidos al hacerlo fascina desde hace tiempo a los especialistas en conservación de alimentos. Para muchos alimentos que

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se estropean fácilmente, por ejemplo, ciertos frutos que no pueden hervirse ni ser tratados por los métodos clásicos de conservación, la irradiación parece constituir la única manera de prolongar su almacena­miento. En el caso de otros productos, como los granos, la irradiación los desinfesta sin dejar residuo, y en el caso de pescados y ciertas carnes, permitirá almacenarlos durante mucho más tiempo, lo suficiente para llevar al mercado un producto prácticamente fresco.

Las radiaciones impiden eficazmente la germinación de la patata o, si se emplean de manera apropiada, ocasionan su germinación inmediata. También las cebollas pueden conservarse de la misma manera, y es posible demorar la maduración de frutas como los plátanos o las peras.

Los problemas con que se enfrenta la conservación por medio de radiaciones son similares a los que aparecen en otros métodos de trata­miento de los alimentos. Es preciso reducir al mínimo los cambios de color, sabor y calidad de los productos, y asegurarse de que no sufren más que por otros tratamientos comparables como son el ahumado, el salado, la congelación o la cocción.

Hasta hace poco, la División se ocupaba principalmente de la tecno­logía de la irradiación de alimentos, los trabajos en plantas piloto, diversos estudios sobre los efectos de las radiaciones en los alimentos, y cuestiones relacionadas con los aspectos jurídicos de los alimentos irradiados. Hoy en día se presta más atención que antes a los ensayos de comestibilidad de alimentos irradiados y al establecimiento de una central de información relacionada con la petición de permisos para el consumo de alimentos irradiados.

Adeke H. Boerma, Director General de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), aprovechó la ocasión de su visita a Viena, en julio, para discutir los trabajos en marcha con los miembros de la División Mixta FAO/OIEAdela

Íiergía Atómica en la Jicultura y la ¡mentación.

Sentado en el centro, junto a la mesa, Maurice Fried, Director de la División Mixta.

Otros actividades

La labor de la División Mixta se centra en los diversos temas descritos. La mayor parte de los programas científicos se desarrollan como pro­gramas coordinados en varios países, sobre la base de contratos y acuerdos de investigación. En relación con estos programas, la División ha organizado en varios lugares reuniones coordinadoras. El Laboratorio del OIEA en Seibersdorf (Austria) ejecuta un vasto programa agrícola de cuyos aspectos técnicos se encarga la División. Las actividades del Laboratorio forman parte integrante de los programas coordinados de investigación y prestan servicios de diversas clases a los Estados Miem­bros, al mismo tiempo que sirven para formar especialistas en aplicaciones nucleares. La División supervisa también técnicamente diversas actividades basadas en el programa ordinario de asistencia técnica del Organismo y en el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo. La Divi­sión Mixta ha supervisado varios cursos de formación y ha asumido la responsabilidad técnica de tres proyectos del Fondo Especial. Uno de ellos, en Yugoslavia, condujo al establecimiento de un laboratorio nuclear perfectamente equipado y a la formación de un núcleo de especialistas que hoy desarrolla un programa importante de investiga­ciones científicas. En la India se ejecuta actualmente un proyecto similar pero de mucha mayor envergadura. En América Central se está demos­trando la aplicación de la técnica de los machos estériles en el caso de la mosca mediterránea de la fruta.

La idea fundamental es que la manera mejor de asegurar el progreso económico y social en los países en desarrollo es incrementar la capacidad científica y técnica de los países por medio de enseñanzas, ayudándoles en las investigaciones que realizan para resolver sus problemas peculiares,

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y, al mismo tiempo, fomentando la cooperación y la coordinación de los trabajos que realizan los científicos de diversos países en desarrollo o adelantados que se encuentran ante problemas similares, creando asi una verdadera comunidad científica.

Los medios nucleares tienen gran importancia en las investigaciones y la producción agrícola y constituyen una valiosa adición a los que ya se emplean. La División desaconseja enérgicamente su empleo en condiciones inapropiadas pero fomentará por todos las medios su uso en los casos en que puedan ayudar a resolver un problema mejor y más rápidamente de lo que sena posible de otra manera, o cuando, como a veces sucede, constituyan el único medio de solucionar un problema.

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