Lysenko – La teoría materialista de la evolución en la URSS (11)

Por Juan Manuel Olarieta Alberdi
[Biografía resumida]
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La técnica de vernalización

El 15 de diciembre de 2006 científicos de la Universidad de California acabaron de identificar los tres segmentos del ADN del trigo y la cebada que controlan la vernalización con el fin de lograr por métodos de la denominada “ingeniería genética” lo que Lysenko había logrado por métodos naturales 80 años antes.

A finales de 1925 Lysenko inició sus primeras investigaciones en la sementera de Kirovabad (Gandja), en Azerbaián. Empezó a estudiar los factores que regulan la duración del periodo vegetativo de las plantas cultivadas. Los resultados de sus experimentos los expuso en el Congreso de Genética celebrado en Leningrado en enero de 1929.

Aquel mismo verano la prensa soviética anunció que en Ucrania una prueba con trigo de invierno de la variedad ukrainka sembrado en primavera había espigado exitosamente. El experimento lo había llevado a cabo el padre del agrónomo soviético a petición de su hijo en el terreno que él mismo trabajaba por su cuenta en la región de Poltava. Fue un hito de la agronomía; por primera vez el trigo de invierno espigaba completamente con un rendimiento de 24 quintales por hectárea.

En vista del éxito, el Ministerio de Agricultura decidió crear un laboratorio especial en el Instituto de Selección Genética de Odessa para analizar detenidamente aquel experimento. El 12 de enero de 1929 Vavilov, habitualmente presentado como enemigo y víctima de Lysenko, en un artículo publicado en el periódico Leningradskaia Pravda incluía al Instituto de Selección Genética de Odesa en el que trabajaba Lysenko entre el elenco puntero de centros de investigación científica de todo el mundo. Al año siguiente centenares de investigadores koljosianos repitieron el mismo ensayo. Se trataba de explotar el descubrimiento de que era posible regular la duración del periodo vegetativo de las plantas cultivadas. En 1935 más de 40.000 koljoses y sovjoses llevaron el experimento al campo, sembrando más de dos millones de hectáreas de cereales de primavera con simiente vernalizada. El 6 de noviembre de 1933 Vavilov volvía a apoyar públicamente en el diario Izvestia los métodos agrícolas de Lysenko como un descubrimiento revolucionario de la investigación soviética.

Impuesto por Lysenko, desde 1929 el término “vernalización” (yarovización o “primaverización”, en ruso) indica una especie de fase parecida a la incubación pero referida a los vegetales y que aplica frío en lugar de calor. Actualmente su estudio es ya corriente en botánica (311b). Hasta 1929 era una práctica tradicional de la que se tenía un conocimiento empírico y fragmentario. En 1918 G.Glasser desarrolló una técnica de germinación en frío de los cereales de invierno a temperaturas ligeramente superiores a cero grados centígrados, pero era inutilizable en la agricultura. El primer estudio sistemático lo escribió Lysenko en 1935 y lleva el título “Las bases teóricas de la vernalización”. El método inventado por Lysenko era diferente del de Glasser. Consistía en humedecer las semilas y mantenerlas entre 35 y 50 días a una temperatura entre 0 y 3 grados centígrados según las variedades. Había que tener mucho cuidado en mantener las semillas siempre húmedas en un granero. Si no se podían sembrar inmediatamente o si había que transportarlas durante un largo trayecto, había que secarlas antes al aire libre.

Hasta el estudio de Lysenko la ciencia agrícola creía que el frío, al ralentizar las funciones fisiológicas de la planta, lo que provocaba era todo lo contrario: la hibernación. Lysenko demostró que el frío, por el contrario, acaba con la hibernación. Demostró también que las reacciones a las bajas temperaturas tienen lugar en los puntos de crecimiento de la planta y que el estado vernalizado se transmite por división célular en esos puntos vegetativos. El tratamiento de frío inventado por Lysenko fue el primer medio de regular la velocidad de desarrollo de las plantas. Hasta ese momento las especies y variedades cuyo desarrollo no se acomodaba a las condiciones climáticas y geográficas de la región, eran simplemente desechadas para el cultivo. Entre éstas estaban los cereales de invierno, una variedad que se consideraba estéril. Lysenko demostró que este tipo de cereales no sólo soportan las bajas temperaturas sino que éstas son necesarias para su desarrollo y que, además, son más productivas. Como dijo Lysenko, era un método que “marca el comienzo de una era en la que el hombre dirije de manera consciente el desarrollo de las plantas en los campos”.

La vernalización es una técnica de una complejidad enorme (312). No todas las especies permiten vernalización, ni tampoco todas las variedades de una misma especie. Pero hay algunas -de clima templado- que requieren las bajas temperaturas del invierno para florecer en primavera: remolacha, cebolla, zanahoria y otras. La manera de llevar a cabo la vernalización depende de la especie. No todas las vernalizaciones son iguales, ni se deben llevar a cabo a la misma edad de la planta, a la misma temperatura o durante los mismos periodos de tiempo. Así la Arabidopsis thaliana hay que vernalizarla entre 9 y 15 semanas y el Pisum sativum no es necesario vernalizarlo pero si se hace, se desarrolla mucho más rápidamente. Hay plantas que se deben vernalizar en el estadio de semillas, como el trigo, pero hay otras que eso no es necesario ya que es posible hacerlo con la planta desarrollada (vernalización madura). Para que la vernalización tenga éxito, no basta que se cumplan una o dos condiciones sino un cúmulo de ellas. Los botánicos Mathon y Stroun, por ejemplo, destacaron la importancia del oxígeno. En la época de Lysenko no existían frigoríficos por lo que la vernalización se debía llevar a cabo a temperaturas ambientales, que difícilmente se lograban mantener constantes. Se trataba, pues, de una técnica precisa que requería entrenamiento y experiencia para que la semilla no se malograra:

El estudio biológico de los trigos de invierno ha mostrado que para vernalizarse las diferentes variedades exigen un periodo de frío de duración desigual. Para vernalizarse completamente la variedad Novokrymka 0204 necesita una temperatuina en torno a 0º durante 35 días. A una temperatura de 3 a 5º, la vernalización demanda unos cuarenta días. A 15 ó 20º no se produce, o bien exige un tiempo mucho más largo. Pero, ¿qué sucederá si aseguramos el frío necesario a las semillas humedecidas de ese mismo trigo de invierno Novokrymka 0204 durante 25-30 días solamente? La vernallización comenzará normalmente. Al cabo de 30 días días, cesamos el frío. Faltan pues 5 días para que los granos terminen de vernalizar normalmente.

Numerosas experiencias permiten establecer que si el tiempo indispensable para la vernalización normal de una variedad determinada se reduce artificialmente, aunque sean dos días, la vernalización no puede tener lugar. En cada fase, comprendida la vernalización, el organismo vegetal modifica la cualidad de sus exigencias de medio exterior. Y para que esta modificación se pueda operar, ciertas condiciones exteriores son indispensables bajo la relación cuantitativa. Cuando se adquieren esas condiciones, el organismo las asimila; se produce en él una modificación cualitativa; el desarrollo pasa a una fase nueva y el organismo presenta otras exigencias al medio exterior. Así, la necesidad de frío, imprescindible para la vernalización de las plantas de invierno, cede su lugar al del calor. Éste es indispensable a las fases, a los procesos posteriores a la vernalización” (313)

Al llevar la vernalización a la práctica, los investigadores de los koljoses y sovjoses cometieron numerosos errores de método que Lysenko fue el primero en advertir, indicando el riguroso cumplimiento de una serie de requisitos imprescindibles para su éxito. En su informe a la Conferencia soviética consagrada a los problemas de la resistencia de los vegetales al invierno, el 24 de junio de 1934, y en la sesion científica del Instituto de Genética de la Academia de Ciencias, el 6 de enero de 1935, rindió cuenta detallada de los errores cometidos en los experimentos de vernalización llevados a cabo en distintos lugares. Esas reuniones eran públicas y en ellas participaron tanto científicos como especialistas de las cooperativas agrarias, soviéticos y extranjeros.

La vernalización, concluyen Mathon y Stroun, “ofrece una nueva orientación a la ecología y la geografía botánica” y abre un nuevo capítulo de la fisiología vegetal: “La comprensión de numerosas prácticas agrícolas se ha renovado y ampliado. Las repercusiones del control de la floración que resulta de los estudios sobre vernalización son innombrables, tanto en el campo de los grandes cultivos como en el de la horticultura y la arboricultura” (314). Lysenko demostró la posibilidad de acelerar el ciclo vegetativo de las plantas, pudiendo obtener -en determinadas condiciones- dos cosechas anuales donde antes sólo se podía lograr una sola. Como escribió Maximov, la teoría de la vernalización “representa un gran paso en el esclarecimiento de las leyes del desarrollo vegetal y suministra métodos útiles para dirigirlo en la dirección deseada” (315). En efecto, no se pueden saltar las etapas del desarrollo de las plantas pero sí se puede acortar la duración de su ciclo vegetativo. La vernalización permite eludir las sequías que padecen determinadas regiones a finales del verano y en el otoño; también en aquellas regiones frías cuyo verano es muy corto; finalmente, aumenta los rendimientos en cualquier región que se practique.

En materia de vernalización hay un punto en el cual los críticos de Lysenko manifiestan su doblez: cuando no pueden subestimar la importancia de la vernalización, niegan la prioridad del descubrimiento, convencidos de que los demás son tan vanidosos como ellos mismos. Así procede J.Huxley quien, después de criticar la técnica de Lysenko, a la cual no considera científica, le niega la paternidad, lo cual es bastante absurdo porque nadie reivindica el fracaso. Según Huxley la vernalización no fue un descubrimiento de Lysenko sino de Glasser (316). Los Medawar también sostienen que el agrónomo soviético se atribuyó indebidamente la paternidad de la vernalización, que en realidad debería corresponder a Maximov, de quien aseguran que era ayudante de Vavilov, pretendiendo así atribuir a éste el éxito de una manera indirecta (317). No obstante, ésta es otra de sus características falsedades porque el propio Maximov en su obra sobre la fisiología vegetal alude continuamente a Lysenko como referencia en la materia.

Dejando aparte los improperios, una de las pocas críticas rigurosas que recibió Lysenko en el terreno científico provino del biólogo escocés Waddington y concernía precisamente a la vernalización. El núcleo de la crítica de Waddington no se centraba en la vernalización en sí misma sino en el hecho de que por esa vía se pueda alterar la dotación génica. El escocés no descarta que “en circunstancias especiales” eso fuera posible, es decir, no descarta que modificaciones de los caracteres puedan provocar alteraciones en los genes. Así -afirma- el trigo de invierno sembrado en primavera “puede llegar a convertirse en una variedad heredable que madura en el verano inmediatamente después de sembrado, sin tener que pasar por el periodo de tiempo frío en invierno”. Waddington no critica directamente a Lysenko, a quien no menciona, sino a lo que califica como “una escuela de genetistas rusos” (318). Trata de ofrecer una explicación bastante común en aquella época apuntando que es posible que el trigo de invierno utilizado por Lysenko no fuera puro, es decir, que incluyera semillas de una variedad de primavera. Es la tesis de los manuales convencionales de botánica, como el de Strasburger, para quien “las diferencias entre los cereales de verano y los de invierno están fijadas genéticamente” (319). Pero a Lysenko, a diferencia de los mendelistas, no le preocupa la pureza de las variedades que utiliza en los experimentos. Es más: sostiene que entre los cereales de invierno y los de primavera hay un continuo de variedades intermedias y que su clasificación en una u otra variedad no depende sólo del genoma sino también de las condiciones ambientales en que se desarrollen las plantas. Una de sus conclusiones literales está expuesta de la siguiente manera:

Las propiedades de la vernalidad como las de la invernalidad son propiedades hereditarias estables. Porque las formas de invierno y de primavera, del trigo por ejemplo, han permanecido así durante siglos. Únicamente siguiendo la vía indicada por Timiriazev y Michurin para estudiar esas propiedades, únicamente estudiando las condiciones del medio exterior que participan en la formación de las propiedades hereditarias de la vernalidad y la invernalidad, la ciencia ha podido modificar estas últimas con conocimiento de causa. La herencia de las formas de invierno y de las formas de primavera se distinguen por necesidades diferentes, un comportamiento diferente frente a las condiciones –ante todo de temperatura- necesarias para el cumplimiento de los referidos procesos de vernalización. Las formas de invierno exigen en el estadio de vernalización una temperatura más baja que las de primavera. No hace falta decir que las propiedades de vernalidad e invernalidad en los organismos vegetales son propiedades adaptativas. Pero eso no explica aún por qué han aparecido esas propiedades. Partiendo de la concepción darwinista desarrollada por Timiriazev, de las leyes de la evolución de los organismos, hemos llegado a la conclusión de que las propiedades hereditarias no se han podido constituir sin la participación de las condiciones del medio exterior del que tiene necesidad el organismo para manifestar esas propiedades en la descendencia. Hoy está establecido experimentalmente que las bajas temperaturas, por ejemplo, son necesarias para la formación de la propiedad hereditaria de la invernalidad y las temperaturas más elevadas para constitución de la vernalidad.

A fecha de hoy se puede afirmar que no hay una variedad de trigo de invierno de la que en dos o tres generaciones no se puedan obtener, mediante una educación apropiada de las plantas, kilogramos de semillas de formas de primavera estables. Para ello es necesario modificar las condiciones de vida, más precisamente, las condiciones que participan en los procesos de vernalización.

Una síntesis de las experiencias dirigidas por numerosos trabajadores del Instituto de Genética y de Selección nos lleva a concluir que el periodo terminal del proceso de vernalización desempeña el papel más importante en la modificación de la propiedad hereditaria de invernalidad. Para transformar la herencia de un trigo de invierno en una herencia de trigo de primavera hay que actuar sobre las plantas modificando la temperatura al final de la fase de vernalización.

En el momento actual también conocemos casos en los que la herencia de los trigos de primavera ha cambiado a una herencia de trigos de invierno. Numerosas experiencias concernientes, por ejemplo, a la transformación de la invernalidad en vernalidad, muestran que en el periodo en el que ciertas propiedades hereditarias (las exigencias relativas a las condiciones del medio) se transforman bruscamente, la herencia deviene inestable en el más alto grado.

También los más grandes biólogos (Vilmorin, Burbank, Michurin) han indicado casos de herencia quebrada. Son más particularmente aptos para modificarse, constituyen un material plástico favorable a la creación de formas vegetales que presentan las propiedades que buscamos […]

Es cierto que todo el proceso de desarrollo –comprendido el de las propiedades de la herencia y la variabilidad- depende de esta fuente de vida: la nutrición. La materia viva, que proviene de una materia antes inerte, aún en el presente se sumerge con todas sus raíces en la materia bruta, edificándose a costa de esta última. Sin nutrición, sin metabolismo, nada vivo se puede desarrollar. La asimilación, el metabolismo, que constituye la esencia misma de la vida, está igualmente en la base de propiedades tan importantes de los organismos como la herencia y la variabilidad. Se puede dirigir la herencia en todas sus formas, bien se hayan obtenido por hibridación o de cualquier otra forma, asegurando a la actividad asimiladora todas las condiciones necesarias, tanto orgánicas como minerales. Ateniéndose a ‘complacer’ al máximo a la planta (por fecundación electiva, por una mejor agrotecnia, etc.), lenta y gradualmente pero sin pausa, se puede mejorar, perfeccionar sus propiedades hereditarias. Eligiendo condiciones que arranquen a la planta del régimen de adaptación constituido en el tiempo, ‘quebrantando’ su herencia (por una fecundación forzada, comprendido el caso de un cruce alejado, o por la modificación brutal de las condiciones de cultivo), en el curso de las generaciones siguientes, mediante una educación apropiada, se puede crear rápidamente en la planta nuevas necesidades, crear nuevas razas y variedades muy diferentes de las formas iniciales (320).

Según Waddington, fuera de la URSS, la mayor parte de los científicos no cree posible lograr esas modificaciones hereditarias que defiende Lysenko porque, añade, cuando en otros países se han intentado repetir los experimentos soviéticos, nunca se han visto coronados por el éxito. Muy pocos biólogos aceptan que los soviéticos hayan podido lograr modificar la composición génica modificando las condiciones externas, afirma el biólogo escocés, pero tampoco descarta esa posibilidad: “Por supuesto, resulta muy difícil probar experimentalmente que tales efectos no puedan ocurrir. Podría ser que sólo ocurrieran muy raramente y en condiciones muy particulares”. Waddington se inclina por otra explicación de la vernalización según la cual ésta afectaría únicamente al cuerpo, al componente nutritivo de la semilla, esto es, afectaría solamente a la generación presente pero no a las futuras.

La crítica de Waddington es parecida a una de las que Detmer lanzó contra Weismann para demostrar la herencia de los caracteres adquiridos. Detmer decía que los cerezos transplantados por los colonialistas británicos en Ceilán habían modificado la dotación génica de los mismos, transformándolos en frutales de hoja perenne, mientras que en Europa son de hoja caduca. Pero hubo quien defendió -con razón- que si esos mismos cerezos volvieran a plantarse en Europa, reaparecería su auténtica condición, es decir, volverían a dar fruto. En lo que a la vernalización respecta, el dilema presenta varios aspectos algo diferentes entre sí. El primero concierne a la vernalización en sí misma, como factor regulador del crecimiento vegetativo de las plantas, lo que parece no dejar lugar a dudas. El segundo concierne a la vernalización como factor ambiental capaz de ‘quebrantar’ la herencia, verdadero núcleo de la discusión cuya resolución, a su vez, dependerá de un cúmulo de circunstancias teóricas y prácticas y, desde luego, no exclusivamente ambientales. Volveremos de nuevo sobre este asunto al aludir a las hibridaciones vegetativas, donde este mismo dilema se reproduce pero parece necesario dejar apuntados, al menos, una serie de detalles de interés:

a) no puede dejar de sorprender que Lysenko se refiera a un cúmulo de experimentos llevados a cabo por él mismo y por otros agrónomos, dentro y fuera de la URSS, que nadie es luego capaz de reproducir. Pero mientras Lysenko refiere numerosos ensayos de manera detallada, nunca se han relatado las contrapruebas que siempre se aducen para refutar sus conclusiones.

b) es necesario repetir que queda fuera del contexto teórico de Lysenko la consideración de la pureza, es decir, si las variedades utilizadas son o no homozigóticas que, sin embargo, para los mendelistas es una cuestión decisiva. Dado que en otras ocasiones Lysenko hizo uso, al menos, de los conceptos mendelianos de dominancia y recesividad, debe tener algún significado que en este caso no aluda a ellos.

c) expresiones tales como “quebrantar la herencia” que en ocasiones Lysenko pone entre comillas y que derivan de Michurin han legado una versión distorsionada de los experimentos que en el contexto de la URSS tenían un significado preciso: estimular la iniciativa de los campesinos, romper con la rutina y atreverse a experimentar con nuevas variedades y con nuevas condiciones de cultivo, en definitiva no concebir la herencia como un lastre inmóvil y abrir nuevas vías. Examinado fuera de contexto ha transmitido la imagen de que la capacidad creativa no tiene ningún tipo de límites, que la naturaleza es un objeto absolutamente plástico, lo cual es falso.

Lysenko es mucho más preciso cuando se refiere a la posibilidad de “dirigir” u “orientar” el desarrollo de las plantas y, desde luego, a diferencia de los mendelistas, no cree que como consecuencia de una u otra dotación génica, el cerezo se pueda calificar de hoja caduca o perenne, de trigo de invierno o de primavera. Su tesis es que no existe esa dicotomía y que una misma dotación génica desarrolla un frutal de hoja caduca en un determinado clima y otro de hoja perenne en otro clima distinto. Es justamente eso lo que significa que la herencia no sea algo ineluctable sino modificable según las condiciones ambientales en las que se desarrolle.

El agrónomo ucraniano defendía una concepción biológica idéntica (o muy próxima al menos) a la de Waddington que se puede calificar de “ontogénica” o de biología del desarrollo. De ahí que inserte la vernalización en una concepción amplia del desarrollo de los vegetales que llamó “teoría fásica”. Para ello divide el desarrollo en una etapa vegetativa y otra reproductiva, ambas cualitativamente distintas. Diferencia el crecimiento (aumento de tamaño) del desarrollo, caracterizando a éste por cambios cualitativos que, en ocasiones, no son observables aparentemente. Antiguamente los biólogos pensaban que la edad era el factor único del desarrollo, que estaba ya predeterminado por componentes hereditarios y, en consecuencia, que las etapas eran iguales e independientes del medio. A fines del siglo XIX Klebs demostró que no era así y que el medio no actúa sobre el organismo de una manera directa sino a través de cambios internos del propio organismo. Entre los factores ambientales, Klebs destacó especialmente la importancia de la luz.

La teoría fásica de Lysenko demuestra que su concepción no se puede calificar de ambientalista porque él situaba al desarrollo de la planta en el centro de su investigación y analizaba los organismos vegetales en su proceso de cambio. Cada fase sólo empieza cuando termina la anterior, cuando ha agotado sus posibilidades e inicia un cambio cualitativo; cada fase requiere un determinado ambiente para que el organismo se desarrolle. A través del organismo en proceso de cambio, Lysenko precisa el significado del término “ambiental”. Según el ucraniano bajo el concepto de medio se alude habitualmente a circunstancias muy diversas, de las cuales no todas tienen la misma importancia. La operatividad de esas circunstancias depende del ciclo concreto en el que se encuentre la planta, destacando la vernalización como la primera de ellas, y el fotoperiodismo como la segunda, de modo que si la temperatura es el factor dominante en la primera fase, la luz lo es en la segunda.

La idea de “potencialidad” es otra de las aportaciones significativas de Lysenko, tomada de Lamarck y directamente enfilada contra Vavilov y el determinismo mendelista. El determinismo de Vavilov adoptó la forma de una supuesta “ley” de las series homólogas cuyo fundamento está en la ineluctabilidad del desarrollo de los organismos. Según esa “ley”, el desarrollo es unilateral y viene impuesto por la dotación génica. Esta ley fue criticada en su momento por Y.A.Filipchenko y el embriólogo M.M.Zavadovski. Según Lysenko, la ley contradice la biodiversidad. La dotación génica se puede inhibir en unos casos y reforzar en otros, en función de las circunstancias, y para demostrarlo parte precisamente del descubrimiento de Naudin y Mendel: la existencia de unos caracteres dominantes y otros recesivos. Pero los mendelistas se han limitado a constatar este hecho, dice Lysenko, sin llegar al fondo del problema que, según él, radica en la adaptación a las circunstancias ambientales. La existencia de dominación, afirma Lysenko, demuestra precisamente la inconsistencia del ciego determinismo génico porque no es posible conocer de antemano qué rasgo va a prevalecer sobre el otro. El genotipo no es más que un punto de partida a partir del cual se va a desarrollar el organismo.

Significativamente, esa misma idea de potencialidad también estaba en Waddington, quien la introduce en el terreno de la embriología y la relaciona con lo que llama “inducción”. Según él las primeras células del embrión son inestables; pueden desarrollarse en múltiples direcciones; el hecho de que tomen una vía u otra depende de la inducción, que las dirige en un sentido determinado. Esto no sólo ocurre una vez sino que se repite a lo largo de varios estadios. Cuando se produce un estado de indecisión y no aparecen los inductores, la célula no se desarrolla. Esa inducción no es interna, no depende de sí misma sino del medio externo, algo que podría ratificar Lysenko: “Uno de los principales avances en nuestro conocimiento de la biología fue el descubrimiento de que las potencialidades hereditarias que llevan consigo todos los cromosomas dependen, para su realización, del medio ambiente inmediato. De hecho, la interacción entre los genes y el tipo concreto de citoplasma que los envuelve es lo que determina los cambios de composición de las células. Por tanto, podemos ver que distintas regiones de la célula huevo originaria darán lugar a grupos de células que se desarrollarán en direcciones distintas, pese a la identidad evidente de sus cromosomas” (321).