Download La División Mixta de la Energía Atómica en la Agricultura y la

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 fotosintético. 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 m e n u d o 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 m o m e n t o 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 m é t o d o 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 ínternacionalmente 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 radiogenéticos, 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. U n o 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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J
<*\V
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. N o 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 desarrolle 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. U n o 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
iergía Atómica en la
Jicultura y la
¡mentación.
Sentado en el centro,
junto a la mesa,
Maurice Fried,
Director de la División
Mixta.
Í
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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