sábado, 28 de mayo de 2011

PRINCIPIOS DE BIOTECNOLOGIA

El creciente interés que en los últimos años ha despertado la biotecnología, tanto en los medios académicos como en la actividad económica, se ha traducido, entre otras cosas, en una proliferación de definiciones. Esta relativa abundancia es reflejo, por un lado, del carácter multidisciplinario de la biotecnología (Microbiología, Ingeniería Química, Bioquímica y Química) y, por el otro, de la dificultad que existe para fijar estrictamente sus límites. Todas las definiciones tienen en común que hacen referencia al empleo de agentes biológicos y de microorganismos.

Una definición amplia de biotecnología sería: Un conjunto de innovaciones tecnológicas que se basa en la utilización de microorganismos y procesos microbiológicos para la obtención de bienes y servicios y para el desarrollo de actividades científicas de investigación.

(1) Se ha observado que la biotecnología no representa nada nuevo, ya que tanto la utilización de microorganismos en los procesos de fermentación tradicionales, así como las técnicas empíricas de selección genética y de hibridación, se han usado a lo largo de toda la historia de la humanidad. Esto ha llevado a distinguir entre la biotecnología tradicional y la nueva biotecnología. Equivocadamente se tiende a asociar los procesos de fermentación con la primera y la ingeniería genética con la segunda.

La ingeniería genética no es sino el más reciente y espectacular desarrollo de la biotecnología, que no sustituye ninguna técnica preexistente, sino que más bien enriquece y amplia las posibilidades de aplicación y los usos de las biotecnologías tradicionales.


RESUMEN

Desde el redescubrimiento de las leyes de Mendel a principios de siglo XX la mejora de las plantas de cultivo dejó de ser meramente empírica y se convirtió en científica. Las variedades se seleccionan por ciclos de polinización cruzada (hibridación), escogiendo los ejemplares con las características más apropiadas. Se han ido creando variedades selectas que han terminado desplazando a las antiguas. Posteriormente se introdujo la mecanización en la agricultura, junto con la aplicación de productos químicos (fertilizantes, plaguicidas, herbicidas). La Revolución Verde (años 60), con sus nuevas variedades híbridas y sus prácticas intensivas con abonos y pesticidas llevaron a grandes aumentos de producción en muchos países que antes tenían graves problemas de suministros de alimentos (China, India, partes de Latinoamérica).

Actualmente estamos entrando en una nueva era de la agricultura, de la mano de las nuevas biotecnologías, con un papel central de la genética molecular. Ello se ha debido a un auge espectacular de los conocimientos básicos de biología vegetal y a la aplicación de las técnicas de Ingeniería Genética. A partir de ahora, la "revolución" agrícola va a depender menos de innovaciones mecánicas o químicas, y va a estar basada en un uso intensivo de saber científico y de técnicas moleculares y celulares.

Aunque la biotecnología agropecuaria ha tardado en arrancar (sus primeras aplicaciones han llegado cuando se llevaban varios años de desarrollo de la Ingeniería Genética farmacéutica) sus frutos están empezando a ser espectaculares, y se esperan grandes innovaciones con repercusiones comerciales en los próximos lustros.

Las promesas de la biotecnología agrícola residen en aumentar la productividad y reducir costes, generar innovaciones y mejoras en los alimentos y conducir a prácticas agrícolas más "ecológicas"; contribuir, en suma, a la agricultura sostenible, que utiliza los recursos con respeto al medio ambiente y sin hipotecar a las generaciones futuras. Pero además la manipulación genética de plantas tendrá un impacto en otros sectores productivos: floricultura y jardinería, industria química e industria farmacéutica.

La punta de lanza y parte más espectacular de esta biotecnología es la Ingeniería Genética de plantas: la creación de plantas transgénicas a las que hemos introducido establemente ADN foráneo que puede ser no sólo de origen vegetal, sino de animales o de microorganismos. La biotecnología vegetal es más amplia, e incluye otras técnicas, pero todos estos nuevos métodos a su vez sirven para que los programas tradicionales de mejora genética se realicen más racionalmente, con más efectividad y en menor tiempo.

La obtención de plantas transgénicas depende de la introducción (normalmente en cultivos de tejidos) de ADN foráneo en su genoma, seguido de la regeneración de la planta completa y la subsiguiente expresión de los genes introducidos (transgenes).

Normalmente, para que un transgén pueda funcionar en la planta, hay que efectuar in vitro una "construcción genética artificial": para ello se suele colocar delante de la parte codificadora que nos interesa (la que determina una proteína "ejecutora" de una función determinada) una porción de ADN que permite esa expresión (promotor de la transcripción) en la planta a manipular. Podemos incluso escoger nuestros promotores según nuestros intereses: algunos inducen la expresión en casi todos los tejidos de la planta, de forma continua (constitutiva); en cambio, otros logran que el transgén se exprese sólo en determinados órganos o tejidos, o bajo el efecto inductor de alguna sustancia química.

El florecimiento de la Ingeniería Genética vegetal se debe principalmente a dos grandes avances de la década de los 80: por un lado, protocolos experimentales para la regeneración de plantas completas fértiles a partir de cultivos de células o tejidos in vitro y, por otro, métodos para introducir el ADN exógeno, seguido de su inserción en el genoma y su expresión. Uno de los métodos más empleados para la transgénesis es el uso de vectores genéticos derivados de una bacteria del suelo denominada Agrobacterium tumefaciens, que permite "transportar" la construcción genética de interés al genoma de la planta que se pretende mejorar. Ello se suele realizar con cultivos in vitro de células o tejidos de dicha planta, que posteriormente se manipulan hormonalmente para que regeneren plantas completas fértiles portadoras del ADN introducido (ADN recombinante).

Mediante estas técnicas se han logrado manipulaciones de varias categorías de rasgos de las plantas de cultivo: resistencia a plagas (virus, hongos, insectos, etc.); cualidades del producto, como evitar que se estropee por procesos fisiológicos (control de la maduración de frutos, que permite mayores tiempos de almacenamiento); modificaciones útiles para la industria de elaboración (aumento del contenido de sólidos en el fruto); mejora de las propiedades nutritivas (aumento del contenido de proteínas o aceites, aumento de los niveles de aminoácidos esenciales, etc.).

La Ingeniería Genética vegetal encuentra en el momento actual algunas limitaciones: sólo se puede transferir cada vez un número limitado de genes (uno o dos); algunas de las plantas de cultivo más importante son aún difíciles de transformar; el gen foráneo se integra al azar (y no en lugares predeterminados por el investigador); los genes insertados no suelen expresarse al mismo nivel o pueden tener una expresión limitada; algunos transgenes pueden terminar inactivándose y perdiendo su función.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta tecnología aún está en su infancia, y algunos de los problemas que acabamos de citar terminarán por ser solucionados en unos cuantos años. En un futuro se espera ampliar el rango de las manipulaciones, incluyendo procesos complejos influidos por varios genes: resistencia a condiciones adversas (sequías, frío, etc.); mejoras de rendimientos manipulando la respuesta a la luz; manipulación genética de los microorganismos del suelo que interaccionan con las plantas, para favorecer la nutrición mineral, mejora de los mecanismos de defensa frente a hongos, bacterias y nematodos patógenos, y quizá lograr nuevas especies fijadoras de nitrógeno (con lo que disminuiría la actual dependencia de los abonos químicos). En el campo de la floricultura veremos nuevas variedades de plantas ornamentales, con nuevos colores, aromas y diseños florales, sorprendentes formas de plantas, etc.

No sólo se puede hacer Ingeniería Genética para fines agrícolas, sino que también se pueden transferir genes que hagan que las plantas produzcan sustancias valiosas para la industria farmacéutica o química: se trata de plantas transgénicas convertidas en fábricas vivas (biorreactores) de sustancias de alto valor añadido. El atractivo de este enfoque es enorme, ya que podemos disponer de campos de tabaco, girasol, tomate, colza, etc., sintetizando enormes cantidades de sustancias difíciles o caras de obtener por otros medios. Además, a diferencia de las fermentaciones industriales, aquí no hacen falta grandes inversiones ni trabajadores especializados. Ya hay ensayos a pequeña escala de plantas productoras de medicamentos (incluyendo vacunas y anticuerpos monoclonales) y plásticos biodegradables.

Para que una planta transgénica pueda alcanzar el mercado ha de atravesar una serie de fases, que van desde los primeros ensayos en laboratorio, pasando por pruebas en invernadero, a pequeños ensayos de campo y finalmente el cultivo comercial. Las últimas fases se encuentran reguladas por legislaciones ad hoc en los distintos países. Los primeros "alimentos transgénicos" están empezando a llegar a las tiendas de algunos países desde 1994 (como es el caso del famoso tomate Flavr Savr que madura más lentamente que los "convencionales").

Se calcula que en 1996, en los EEUU, se estaban cultivando comercialmente unos dos millones de hectáreas con plantas transgénicas. Desde 1987 hasta finales de 1995 se habían realizado casi 2000 ensayos de campo (fase previa a la comercial) en más de 7000 localidades diferentes, bajo dos modalidades de regulación: notificación a las autoridades competentes o bien permiso expreso por parte de las mismas. Pero conforme los ensayos van avanzando, un mayor número de plantas van entrando en la categoría de "desreguladas" (en 1995 eran ya 19 en los EEUU), es decir, se considera oficialmente que su cultivo es seguro y no plantea riesgos, por lo que se da vía libre a su cultivo comercial. En total, hay ya más de 50 especies de plantas transgénicas que se están cultivando en campo, siendo las más empleadas maíz, tomate, soja, colza, algodón y melón. Hasta ahora, el tipo de cualidades modificadas más frecuentemente (casi 28%) es el de resistencia a herbicidas, seguido por la alteración de alguna cualidad del producto (27%), resistencia a virus (23%) y a hongos (11,5%). La mayor parte de estos ensayos se deben a grandes multinacionales (como Monsanto, Pioneer, Du Pont, UpJohn, etc.), aunque también aparecen organismos públicos de investigación.

La aceptabilidad de la biotecnología para la producción de alimentos, sobre todo desde un punto de vista ético, reposa en que se garantice una serie de requisitos y se protejan valores ampliamente compartidos: que su producción esté exenta de riesgos ambientales; que los alimentos sean seguros y nutritivos, a precios razonables; que su desarrollo y comercialización no estén impulsados exclusivamente por el afán de lucro de las empresas; que contribuya a disminuir las desigualdades económicas y que promueva prácticas agropecuarias ecológicamente correctas y que aseguren la sustentabilidad de los recursos vivos del planeta.

INTRODUCCIÓN

La biotecnología no es, en sí misma, una ciencia; es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química, medicina y veterinaria entre otras).
Hay muchas definiciones para describir la biotecnología. En términos generales biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre.
Como tal, la biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domésticos. Históricamente, biotecnología implicaba el uso de organismos para realizar una tarea o función. Si se acepta esta definición, la biotecnología ha estado presente por mucho tiempo. Procesos como la producción de cerveza, vino, queso y yoghurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como leche o jugo de uvas, en un producto de fermentación más apetecible como el yoghurt o el vino Tradicionalmente la biotecnología tiene muchas aplicaciones. Un ejemplo sencillo es el compostaje, el cual aumenta la fertilidad del suelo permitiendo que microorganismos del suelo descompongan residuos orgánicos. Otras aplicaciones incluyen la producción y uso de vacunas para prevenir enfermedades humanas y animales. En la industria alimenticia, la producción de vino y de cerveza se encuentra entre los muchos usos prácticos de la biotecnología.

La biotecnología moderna está compuesta por una variedad de técnicas derivadas de la investigación en biología celular y molecular, las cuales pueden ser utilizadas en cualquier industria que utilice microorganismos o células vegetales y animales. Esta tecnología permite la transformación de la agricultura. También tiene importancia para otras industrias basadas en el carbono, como energía, productos químicos y farmacéuticos y manejo de residuos o desechos. Tiene un enorme impacto potencial, porque la investigación en ciencias biológicas está efectuando avances vertiginosos y los resultados no solamente afectan una amplitud de sectores sino que también facilitan enlace entre ellos. Por ejemplo, resultados exitosos en fermentaciones de desechos agrícolas, podrían afectar tanto la economía del sector energético como la de agroindustria y adicionalmente ejercer un efecto ambiental favorable. Una definición más exacta y específica de la biotecnología "moderna" es "la aplicación comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación deliberada de sus moléculas de DNA". Esta definición implica una serie de desarrollos en técnicas de laboratorio que, durante las últimas décadas, han sido responsables del tremendo interés científico y comercial en biotecnología, la creación de nuevas empresas y la reorientación de investigaciones y de inversiones en compañías ya establecidas y en Universidades.
La biotecnología consiste en un gradiente de tecnologías que van desde las técnicas de la biotecnología "tradicional", largamente establecidas y ampliamente conocidas y utilizadas (e.g., fermentación de alimentos, control biológico), hasta la biotecnología moderna, basada en la utilización de las nuevas técnicas del DNA recombinante (llamadas de ingeniería genética), los anticuerpos monoclonales y los nuevos métodos de cultivo de células y tejidos.

JUSTIFICACION

Hace diez mil años un conocimiento empírico (sembrar) permitió el nacimiento de la Agricultura; en el siglo XVIII, un descubrimiento científico (las plantas tienen sexo) vino en ayuda de los mejoradores para obtener las variedades que necesitaba la nueva agricultura que se estaba fundamentando entonces. El nacimiento de cada agricultura ha estado acompañado de una nueva técnica de mejora (selección masal al comienzo, cruzamiento en el siglo XVIII) que ha permitido “dar el salto” para producir un nuevo patrón de variedades.  Ahora vuelve a suceder lo mismo. Hace falta una nueva Agricultura que precisa de un nuevo método de Mejora para añadirlo a los demás, no para sustituirlos. Ese método existe desde el comienzo de los setenta, y se desarrolló con independencia de las necesidades prácticas (lo mismo le pasó al descubrimiento de la sexualidad en plantas); es lo que se conoce globalmente como Biotecnología, aunque con mucha frecuencia se utilizan expresiones como ingeniería genética, ADN recombinante, etc.

Vaya por delante que podemos entender por biotecnología al conjunto de técnicas por medio de las cuales se consigue la modificación de estructuras biológicas preexistentes. Un cruzamiento lo es; también un injerto.  La propia Agricultura es Biotecnología. Pero lo que normalmente se entiende por tal supone que la modificación de estructuras biológicas ha de hacerse a través del manejo directo del portador de los caracteres hereditarios, esto es, del ADN.

La puesta a punto de este paquete de técnicas se realizó a principios de los setenta y ha representado una auténtica ruptura en el techo de posibilidades que ofrecía la Biología tradicional. Se logra transferir un solo gen, incluso partes del gen como el promotor, por ejemplo, necesario para “encender” el gen y ponerlo en funcionamiento. Y esa transferencia se hace independientemente de cuáles sean los organismos donante y receptor.  Por ejemplo, la insulina que existe en la actualidad es humana, no de cerdo como hasta hace años, pues se logró insertar el gen humano de producción de insulina en el cromosoma de una bacteria, y es ésta la que la produce industrialmente; la primera insulina humana apareció en el mercado en 1982, y desde entonces se tienen otros varios fármacos (la hormona humana de crecimiento, tan popular, aunque tan ilegal, entre los deportistas) y productos industriales.

Así se han conseguido variedades transgénicas, que contienen un solo gen procedente de otro organismo cualquiera, independientemente de la posibilidad de cruzamiento sexual ordinario.  Se oye decir que tales variedades van a eliminar la diversidad que nos queda. Las pobres plantas transgénicas no tienen más que un solo gen de diferencia con las variedades que le sirven de partida. En los ambientes en que esos genes únicos sean necesarios claro que barrerán, pero por su interés económico y medioambiental; si el lector cultiva maíz y tiene el problema del taladro, o algodón con los gusanos de la cápsula, difíciles de eliminar incluso con insecticidas agresivos, ¿qué hará si le ofrecen variedades resistentes a esos insectos?: ahorrará en insecticidas, purificará el ambiente, ganará en rendimiento económico. En una región endémica para esos problemas se utilizarán barran o no barran porque pensará, con razón, el agricultor que si la diversidad genética es un bien público, el problema de su pérdida también es un problema público que compete a las autoridades públicas.

En resumen, la llegada de la Biotecnología responde plenamente al ideal de mediados del siglo XX de la mutación dirigida, finalidad que la ingeniería genética logra perfectamente. Es, según se ve, la fase lógica en el desarrollo de la evolución de la Mejora Vegetal:

   1. no utilización por el hombre de la reproducción sexual en plantas (hasta el XVIII): solo selección,
   2. utilización consciente de la reproducción sexual combinada con la selección (desde el XVIII); y
   3.       eliminación de la barrera del sexo, primero con mutagénesis y poliploidía y, luego, (finales del XX) con biotecnología.

Muchos resultados ya han saltado al gran público; otros tardarán aún. Pero no cabe duda que los nuevos métodos están respondiendo a las esperanzas suscitadas, tanto en Agricultura (en vegetales más por ahora que en animales) como, en mucha mayor medida, en Farmacia; las aplicaciones en Medicina ya han comenzado.  También en esta ha llegado la Biotecnología en el momento adecuado de desarrollo: se necesita ya curar de verdad (esto es, definitivamente, no por medio de tratamientos) enfermedades de origen genético.

Lo maravilloso de las nuevas técnicas es que son de aplicación tanto a las plantas como al propio hombre.  Un Hombre que ya viene aplicando técnicas que saltan también la barrera del sexo: la fertilización in vitro, la detección y selección de embriones sanos, etc. Por supuesto que hay que resolver los problemas legales y éticos que se vayan presentando, pero no se puede pretender que se suspenda toda investigación hasta que estén resueltos, porque la única manera de no tener problemas es no avanzar. Los descubrimientos siempre irán por delante del problema.

MARCO TEORICO

La historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro períodos.

El primero corresponde a la era anterior a Pasteur y sus comienzos se confunden con los de la humanidad. En esta época, la biotecnología se refiere a las prácticas empíricas de selección de plantas y animales y sus cruzas, y a la fermentación como un proceso para preservar y enriquecer el contenido proteínico de los alimentos. Este período se extiende hasta la segunda mitad del siglo XIX y se caracteriza como la aplicación artesanal de una experiencia resultante de la práctica diaria. Era tecnología sin ciencia subyacente en su acepción moderna.

La segunda era biotecnológica comienza con la identificación, por Pasteur, de los microorganismos como causa de la fermentación y el siguiente descubrimiento por parte de Buchner de la capacidad de las enzimas, extraídas de las levaduras, de convertir azúcares en alcohol. Estos desarrollos dieron un gran impulso a la aplicación de las técnicas de fermentación en la industria alimenticia y al desarrollo industrial de productos como las levaduras, los ácidos cítricos y lácticos y, finalmente, al desarrollo de una industria química para la producción de acetona, "butanol" y glicerol, mediante el uso de bacterias.

La tercera época en la historia de la biotecnología se caracteriza por desarrollos en cierto sentido opuestos, ya que por un lado la expansión vertiginosa de la industria petroquímica tiende a desplazar los procesos biotecnológicos de la fermentación, pero por otro, el descubrimiento de la penicilina por Fleming en 1928, sentaría las bases para la producción en gran escala de antibióticos, a partir de la década de los años cuarenta. Un segundo desarrollo importante de esa época es el comienzo, en la década de los años treinta, de la aplicación de variedades híbridas en la zona maicera de los Estados Unidos ("corn belt"), con espectaculares incrementos en la producción por hectárea, iniciándose así el camino hacia la "revolución verde" que alcanzaría su apogeo 30 años más tarde.

La cuarta era de la biotecnología es la actual. Se inicia con el descubrimiento de la doble estructura axial del ácido "deoxi-ribonucleico" (ADN) por Crick y Watson en 1953, seguido por los procesos que permiten la inmovilización de las enzimas, los primeros experimentos de ingeniería genética realizados por Cohen y Boyer en 1973 y aplicación en 1975 de la técnica del "hibridoma" para la producción de anticuerpos "monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler.

Estos han sido los acontecimientos fundamentales que han dado origen al auge de la biotecnología a partir de los años ochenta. Su aplicación rápida en áreas tan diversas como la agricultura, la industria alimenticia, la farmacéutica, los procesos de diagnóstico y tratamiento médico, la industria química, la minería y la informática, justifica las expectativas generadas en torno de estas tecnologías. Un aspecto fundamental de la nueva biotecnología es que es intensiva en el uso del conocimiento científico. En el período anterior a Pasteur, la biotecnología se limitaba a la aplicación de una experiencia práctica que se transmitía de generación en generación. Con Pasteur, el conocimiento científico de las características de los microorganismos comienza a orientar su utilización práctica, pero las aplicaciones industriales se mantienen fundamentalmente como artesanales, con la excepción de unas pocas áreas en la industria química y farmacéutica (como la de los antibióticos), en las cuales se inicia la actividad de I y D en el seno de la corporación transnacional.

Las nuevas biotecnologías pueden agruparse en cuatro categorías básicas:

· Técnicas para el cultivo de células y tejidos.

· Procesos biotecnológicos, fundamentalmente de fermentación, y que incluyen la técnica de inmovilización de enzimas.

· Técnicas que aplican la microbiología a la selección y cultivo de células y microorganismos.

· Técnicas para la manipulación, modificación y transferencia de materiales genéticos (ingeniería genética).

Aunque los cuatro grupos se complementan entre sí, existe una diferencia fundamental entre los tres primeros y el cuarto. Los primeros se basan en el conocimiento de las características y comportamiento y los microorganismos y en el uso deliberado de estas características (de cada organismo en particular), para el logro de objetivos específicos en el logro de nuevos productos o procesos. La enorme potencialidad del último grupo se deriva de la capacidad de manipular las características estructurales y funcionales de los organismos y de aplicación práctica de esta capacidad para superar ciertos límites naturales en el desarrollo de nuevos productos o procesos.

Desde un punto algo diferente, es posible agrupar las tecnologías que forman parte de la biotecnología en los seis grupos siguientes:

· Cultivos de tejidos y células para: la rápida micropropagación "in vitro" de plantas, la obtención de cultivos sanos, el mejoramiento genético por cruza amplia, la preservación e intercambio de "germoplasma", la "biosíntesis" de "metabolitos" secundarios de interés económico y la investigación básica.

· El uso de enzimas o fermentación microbiana, para la conservación de materia primas definidas como sustratos en determinados productos, la recuperación de estos productos, su separación de los caldos de fermentación y su purificación final.

· Tecnología del "hibridoma", que se refiere a la producción, a partir de "clones", de anticuerpos de acción muy específica que reciben el nombre de anticuerpos "monoclonales".

· Ingeniería de proteínas, que implica la modificación de la estructura de las proteínas para mejorar su funcionamiento o para la producción de proteínas totalmente nuevas. · Ingeniería genética o tecnología del "ADN", que consiste en la introducción de un "ADN" híbrido, que contiene los genes de interés para determinados propósitos, para capacitar a ciertos organismos en la elaboración de productos específicos, ya sean estos enzimas, hormonas o cualquier otro tipo de proteína u organismo.

· Bioinformática, que se refiere a la técnica basada en la utilización de proteínas en aparatos electrónicos, particularmente sensores biológicos y "bioships"; es decir, "microchips" biológicos, capaces de lógica y memoria.

A diferencia de la primera clasificación, que señala las técnicas propiamente tales, la segunda se refiere también a las actividades económicas en las que se hace uso de dichas tecnologías. La nueva biotecnología crea nuevos procesos y nuevos productos en diversas áreas de la economía.

Como estos procesos se basan en los mismos principios, ya sea que se apliquen en un sector económico o en otro, ello introduce cierto grado de flexibilidad, ya que permite la movilidad entre diferentes sectores. Por ejemplo, los procesos de fermentación pueden aplicarse para la producción, en gran escala, de alcohol o de antibióticos como la penicilina, o en escalas menores para la producción de aminoácidos o en la industria farmacéutica. Esto facilita la movilidad de factores productivos y tiene impacto sobre la calificación de la mano de obra, la cual, aun cuando deberá adaptarse a este nuevo perfil tecnológico (tanto en términos cuantitativos como cualitativos) posiblemente logre al mismo tiempo una mayor facilidad de empleo. A nivel mundial el interés por la biotecnología es indudable, como se ve a través del frecuente abordaje de tales temas en los periódicos, libros y medios de comunicación.

Algunos descubrimientos útiles serán una consecuencia directa del uso de las técnicas de ingeniería genética que logren transferir determinados genes (a veces incluso genes humanos) a un determinado microorganismo apropiado, para hacer el producto que es precisamente requerido en el mercado. Determinadas proteínas humanas y algunos enzimas requeridos en Medicina se conseguirán de esta forma, en el futuro. Otros muchos beneficios, serán el resultado de la fabricación mediante técnicas de fermentación, de anticuerpos específicos para fines analíticos y terapéuticos. Estos anticuerpos monoclonales se producirán mediante el crecimiento de células en grandes tanques de cultivo, utilizando el conocimiento biotecnológico adquirido por el cultivo de microorganismos en grandes fermentadores, como por ejemplo la producción de antibióticos como la penicilina.

Se están desarrollando en la actualidad importantes descubrimiento y aplicaciones comerciales en cada uno de los campos de la Biotecnología, incluyendo las que tienen lugar en las industrias de fermentación, la biotecnología de los enzimas y células inmovilizadas, el tratamiento de residuos y la utilización de subproductos. Aquellos procesos que resulten productivos serán útiles a la sociedad, atractivos para la industria por motivos comerciales y en algunos casos recibirán el apoyo de los respectivos gobiernos.

Una gran potencialidad de la biotecnología se da en el campo de la investigación y el desarrollo científico, ya que proporciona herramientas que permiten una mejor comprensión de los procesos fisiológicos, por ejemplo, del sistema inmuno-defensivo, o que reducen, en forma considerable, los plazos de la I y D, facilitando así los procesos de innovación tecnológica. A su vez, con el advenimiento de nuevas técnicas en el campo biológico, la actividad de la I y D en este campo tiende a hacerse cada vez más científica y menos empírica, acentuándose así las características de intensidad científica propias de la biotecnología. Resulta claro que siendo la biotecnología un sistema de diversas innovaciones científico-tecnológicas interrelacionadas, no todas ellas evolucionan al mismo ritmo.

Las condiciones de mercado, las expectativas de beneficios, aspectos organizativos y de gestión, entre otros, favorecen la rápida puesta en marcha y difusión de algunas de estas tecnologías, relegando a otras. La literatura sobre la innovación tecnológica acostumbra distinguir entre aquellas innovaciones que surgen como respuesta a una situación de mercado, y a expectativas de beneficios económicos, de aquéllas que se originan en el área de I y D como resultado de un proceso continuo y acumulativo de desarrollo científico-tecnológico. En el primer caso se habla de "demand or market-pull" y en el segundo, de "technological-push".

Ha sido frecuente, en los últimos tiempos, señalar el láser y la biotecnología como ejemplos del segundo tipo de innovación. Es decir, descubrimientos científicos a los que se arriba sin una aplicación específica predeterminada en mente, pero que luego encuentran una gama considerable de aplicaciones prácticas. Sin embargo, pareciera más correcto considerar ambos factores, el inherente proceso científico-tecnológico y aquél que corresponde a incentivos económicos, como complementarios. Así, en el caso de la biotecnología, aun cuando ésta nace en el ámbito de la I y D, de las muchas aplicaciones posibles, las que se desarrollan primero son aquellas que ofrecen expectativas de importantes beneficios económicos en un plazo más o menos breve.

En la agricultura, la biotecnología se orienta a la superación de los factores limitantes de la producción agrícola a través de la obtención de variedades de plantas tolerantes a condiciones ambientales negativas (sequías, suelos ácidos), resistentes a enfermedades y pestes, que permitan aumentar el proceso fotosintético, la fijación de nitrógeno o la captación de elementos nutritivos. También se apunta al logro de plantas más productivas y/o más nutritivas, mediante la mejora de su contenido proteínico o aminoácido.

Un desarrollo paralelo es la producción de pesticidas (insecticidas, herbicidas y fungicidas) microbianos. Las técnicas que ya se emplean, o que están desarrollándose, van desde los cultivos de tejidos, la fusión protoplasmática, el cultivo in vitro de "meristemas", la producción de nódulos de "rhizobium" y "micorizas", hasta la ingeniería genética para la obtención de plantas de mayor capacidad fotosintética, que puedan fijar directamente nitrógeno, resistentes a plagas y pestes, etc. El cultivo de tejidos consiste en la regeneración de plantas completas a partir de una masa amorfa, de células, que se denomina "callo". En su forma más general, se aplica a todo tipo de cultivo "in vitro", desde simples unidades indiferenciadas hasta complejos multicelulares y órganos. El proceso consiste en la incubación, en condiciones controladas y asépticas, de una célula o parte de un tejido vegetal (hoja, tallo, raíz, embrión, semilla, "meristema", polen, etc.) en un medio que contiene elementos nutritivos, vitaminas y factores de crecimiento.


Los organizmos geneticamente modificados o transgenico


¿Qué son los organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos?
 
Los alimentos transgénicos de los que empezó a hablarse en los últimos años, derivan de organismos transgénicos o genéticamente modificados. Un organismo genéticamente modificado (OGM) es aquella planta, animal, hongo o bacteria a la que se le ha agregado por ingeniería genética uno o unos pocos genes con el fin de producir proteínas de interés industrial o bien mejorar ciertos rasgos, como la resistencia a plagas, la calidad nutricional, la tolerancia a heladas, entre otras características.  


Aunque comúnmente se habla de alimentos transgénicos para referirse a aquellos que provienen de cultivos vegetales modificados genéticamente, es importante recalcar que también se emplean enzimas y aditivos obtenidos de microorganismos transgénicos en la elaboración y procesamiento de muchos de los alimentos que ingerimos.

Los cultivos transgénicos

Una de las principales aplicaciones de la ingeniería genética en la actualidad es incorporar nuevos genes a las plantas con el fin de mejorar los cultivos. El empleo de la ingeniería genética o transgénesis en el mejoramiento vegetal es lo que se denomina agrobiotecnología o biotecnología vegetal. Sus objetivos consisten en aumentar la productividad de los cultivos contribuyendo a una agricultura sustentable, que utiliza los recursos respetando al medio ambiente y pensando en las generaciones futuras. También la agrobiotecnología se propone mejorar los alimentos que derivan de los cultivos vegetales, eliminando sustancias tóxicas o alergénicas, modificando la proporción de sus componentes para lograr alimentos más saludables o aumentando su contenido nutricional. Otra aplicación de la biotecnología vegetal es el empleo de las plantas como bioreactores o fábricas para la producción de medicamentos, anticuerpos, vacunas, biopolímeros y biocombustibles.

Los animales transgénicos

Un animal transgénico es un animal genéticamente modificado, que tiene un gen o grupo de genes que no le pertenecen con el fin de producir algo de interés. 
El genoma de los animales se puede modificar:
   

  • Insertando genes de la misma especie o de una especie diferente (por ejemplo para que una vaca produzca en su leche la hormona de crecimiento humana).
   
  • Alterando ciertos genes presentes en el animal de manera que esta modificación se transmita a la descendencia. En general esta estrategia se emplea para conocer la función de ese gen.
Los ratones fueron los primeros animales transgénicos que se obtuvieron en la década del ’80, paralelamente con el advenimiento de la ingeniería genética. El primer ratón transgénico, publicado en la revista científica Nature en 1982, produce la hormona de crecimiento de rata por lo cual se ve bastante más grande que el ratón que no la tiene. El ratón transgénico produce mucha más hormona de crecimiento que el ratón salvaje. 

Este experimento constituyó una revolución porque mostraba que un gen de una especie puede introducirse en otra especie diferente, integrarse al genoma y expresarse.
 

Los ratones transgénicos se utilizan fundamentalmente:
   

  • Como herramientas de laboratorio para estudiar los genes, su función y cómo se regula su expresión, si se cambia el lugar o el tiempo de expresión de ese gen.
   
  • Como modelos de enfermedades para el desarrollo de drogas y estrategias de tratamiento.

Otros animales transgénicos

Hoy es posible obtener otros animales transgénicos, además de roedores. Los animales más grandes, como ovejas, cabras, cerdos y vacas pueden modificarse genéticamente gracias al desarrollo de las técnicas de clonación. Los animales transgénicos se obtienen con los siguientes fines:

  

  • Ayudar a los investigadores a identificar, aislar y caracterizar los genes y así entender cómo funcionan.
 
  • Como modelos de enfermedades que afectan al hombre y así poder desarrollar nuevas drogas y nuevas estrategias de tratamiento.

 

  • como fuente de tejidos y órganos para transplantes en humanos.
 
  • Para mejoramiento del ganado y otros animales de importancia económica.

  • Para producir leche con mayor valor nutricional o que contenga proteínas de importancia farmacéutica.

Tracy fue la primera oveja transgénica, y vivió entre 1991 y 1998. Producía alfa-1-antitripsina en la leche que sirve para curar una enfermedad. 

Mansa es una ternera argentina que nació en 2002. Es la primera ternera clonada y transgénica. Produce la hormona de crecimiento humana en la leche. Mansa pertenece a una serie de experimentos que realiza la empresa Biosidus y que empieza con Pampa en el año anterior, la primera ternera clonada del mundo (no transgénica) que demuestra que las vacas se pueden clonar y se pueden hacer transgénicas. Pampa se hizo con una técnica similar a Dolly (la primera oveja obtenida por clonación a partir de células somáticas adultas en 1997), pero en lugar de células de la ubre se utilizaron células fetales. Luego sale Mansa, y sus hermanas que además son transgénicas.


La obtención de productos en la leche de animales transgénicos es particularmente interesante para proteínas que se requieren en gran cantidad o que son muy complejas. La producción en leche permite, además, una purificación relativamente simple de la proteína de interés.

Recientemente se publicó en la revista Nature Biotechnology un artículo que da cuenta de un nuevo OGM que está en proceso de desarrollo. Se trata de vacas transgénicas que producirían más cantidad de la proteína caseína en la leche. Esto permitiría fabricar más queso con el mismo volumen de leche y más rápido porque el tiempo de coagulación sería menor.  



¿Qué es la Ingeniería Genética?

De los genes a la ingeniería genética


Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la información que portaban se traducía en funciones o características, comenzaron a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de un organismo a otro para conferirle una nueva característica. Justamente, de eso se trata la ingeniería genética, que se podría definir como un conjunto de metodologías que permite transferir genes de un organismo a otro y expresarlos (producir las proteínas para las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen. El ADN que combina fragmentos de organismos diferentes se denomina ADN recombinante. En consecuencia, las técnicas que emplea la ingeniería genética se denominan técnicas de ADN recombinante. Así, es posible no sólo obtener proteínas recombinantes de interés sino también mejorar cultivos y animales. Los organismos que reciben un gen que les aporta una nueva característica se denominan organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos. A su vez, la ingeniería genética es lo que caracteriza a la biotecnología moderna que implementa estas técnicas en la producción de bienes y servicios útiles para el ser humano, el ambiente y la industria 





¿Cómo “funciona” la biotecnología?

En la actualidad, los científicos que investigan en biotecnología estudian y trabajan sobre el material genético, o ADN, de los organismos.

Más precisamente, trabajan con los genes de los seres vivos.

Los genes se encuentran en todas las células de todos los seres vivos, y serían como las “recetas” que hacen que un organismo sea cómo es.

Más precisamente, los genes son fragmentos del ADN, y tienen la información que determina las características y funciones del organismo.

Por ejemplo, hay genes que determinan el color de ojos, la forma de las alas, el color de las flores, el tamaño de los frutos, el crecimiento del individuo, la tolerancia al frío o al calor, los mecanismos de defensa, y mucho más.


 ¿Qué puede hacer un investigador con estos genes? Por ejemplo, pasar un gen de un individuo al otro. ¿Para qué haría esto? Si un organismo tiene una característica que es beneficiosa y otro organismo diferente no la tiene, se puede pasar esa característica de uno al otro y así mejorarlo. En realidad, lo que se transfiere de un organismo al otro es el gen que tiene la información para que ese producto beneficioso se fabrique en el organismo receptor. Al organismo “transformado” se lo llama transgénico o recombinante (porque combina material genético de otro organismo). Por ejemplo, se puede insertar un gen específico en una planta que la ayude a adaptarse a las condiciones del ambiente, o hacerla más resistente a una peste, o hacer que sea más nutritiva. La planta así transformada se dice que es transgénica o también se la llama OGM, siglas de “organismo genéticamente modificado”.

¿En qué puede ayudar la biotecnología?

Aunque la mayoría de la gente no lo sabe, hay muchos productos biotecnológicos que ya están disponibles, y muchos más que están en investigación. En general, se puede decir que la biotecnología en la actualidad se emplea para:

1)mejorar el crecimiento de cultivos que se usan como alimentos;
2)contribuir al cuidado y limpieza del medio ambiente;
3)producir alimentos más nutritivos que contribuyen con la salud;
4)obtener nuevos medicamentos y vacunas;
  5)fabricar productos para diferentes industrias.  





Algunos casos concretos

La biotecnología es una realidad. De hecho, los primeros productos de la biotecnología ya cumplieron más de 20 años. En la actualidad mediante la biotecnología se obtienen plantas resistentes a enfermedades o que toleran el tratamiento con herbicidas (como la soja, el maíz y el algodón), o plantas que fabrican sus propios insecticidas (maíz y algodón). Esto no solo favorece al cultivo que crece mejor, sino que además favorece al medio ambiente ya que así se reduce la cantidad de productos químicos que se deben usar para controlar las plagas y las malezas.

La biotecnología también está ayudando a producir cultivos que ayudan a la salud del consumidor.

Por ejemplo, el “arroz dorado” que tiene vitamina A y puede ayudar a poblaciones que sufren enfermedades severas por carencia de esta vitamina; papas que absorben menos aceite; maní que no produce alergias, e incluso cultivos como bananas que actuarían como vacunas. Es decir, comer una  banana en lugar de un pinchazo!




También se están produciendo dentro de bacterias o animales transgénicos, hormonas humanas (que regulan procesos importantes en el cuerpo). 


Por ejemplo, la hormona insulina que se le da a personas enfermas de diabetes, se produce en grandes cantidades dentro de bacterias, mientras que la hormona de crecimiento que puede ayudar a niños con problemas en su crecimiento, se puede producir en la leche de vacas transgénicas a las que se les introduce el gen humano que tiene información para fabricar esa hormona. 

También hay vacunas, como la que previene la hepatitis B, que se fabrica dentro de bacterias. 
La biotecnología también llegó a los productos de limpieza: a los detergentes en polvo para lavar la ropa se les agrega enzimas obtenidas en organismos transgénicos que ayudan a disolver manchas. También se obtienen mediante biotecnología enzimas que ablandan la tela de los jeans, o le dan diferentes texturas al papel y también bacterias que limpian el medio ambiente contaminado





¿Qué es un genoma? 
Un genoma es la totalidad del ADN de un organismo vivo. Es decir, el conjunto completo de instrucciones genéticas para la construcción, funcionamiento y mantenimiento de dicho organismo. Cada especie tiene un genoma particular que comparte con los otros integrantes de ese grupo. Sin embargo, a pesar de sus similitudes, cada integrante de la especie tiene particularidades que lo convierten en un ser único y diferente del resto. De esta forma, algunas personas son bajas y otras altas; su grupo sanguíneo puede variar al igual que la forma de su nariz, o el color de su piel. Estas semejanzas y diferencias físicas (que se pueden observar o medir mediante técnicas particulares) constituyen el fenotipo de un individuo, y provienen de semejanzas y diferencias en las instrucciones genéticas contenidas en el ADN ogenotipo.

Si se considera, por ejemplo, dos seres humanos cualesquiera, el 99.9 % del ADN es idéntico en ambos. Sin embargo, el conjunto completo de instrucciones genéticas es tan grande que la variación del 0,1% determina millones de posibles diferencias entre ellos. Esta pequeña fracción de ADN en la que ocurren las variaciones da lugar a la enorme diversidad que hace que cada uno de los seres humanos sea único. Esto es lo que posibilita, por ejemplo, identificar personas a partir del ADN y establecer relaciones de parentesco, o determinar cuál de los sospechosos de un crimen es el responsable. La variación en el ADN determinaría también diferencias en la probabilidad de contraer ciertas enfermedades. Por esto, conocer la diversidad de ADN entre las personas ayudaría a entender mejor las enfermedades, mejorar su diagnóstico y detección temprana y promover adelantos en la medicina a través del diseño racional de drogas y tratamientos.

Además, los seres humanos se diferencian genéticamente de las moscas y de los gusanos. Pero... ¿cuán diferentes son unos de otros? ¿Y cuáles son esas diferencias? Estas y otras preguntas son las que los diversos proyectos genoma, que se encuentran actualmente en curso, tratan de responder.


Los Proyectos Genoma 
 
 A partir del descubrimiento del ADN como la molécula universal de la herencia y la base genética de la vida, la biología empezó a buscar respuestas a numerosos fenómenos vitales en el nivel del ADN. De esta forma, se emprendieron los Proyectos Genoma que son una serie de iniciativas para conocer los genomas no sólo de humanos, sino de una serie de organismos modelo. En la actualidad están en marcha unos 30 Proyectos Genoma de diferentes tipos de organismos.

Pero los Proyectos Genoma no son más que un punto de arranque para nuevos descubrimientos. Con los datos de secuencias se podrá determinar la función de numerosos genes, y dar respuestas a cuestiones de expresión de genes, de regulación genética, de interacción de las células con sus entornos, etc. La secuenciación de genomas de plantas y animales domésticos podría conducir a nuevos avances en la mejora agronómica y ganadera. También permitiría numerosas aplicaciones médicas, y nuevos enfoques dentro de la biotecnología y la biología industrial.

Asimismo, se espera que la comparación de genomas completos de diferentes tipos de seres vivos suministre claves para comprender más de 3000 millones de años de evolución. La bioinformática permite comparar genes y genomas completos, lo que junto con otros datos biológicos y paleontológicos, está dando nuevas claves de la evolución de la vida



Plásticos biodegradables o bioplasticos

Los plásticos en la vida cotidiana

En la actualidad resultaría difícil prescindir de los plásticos, no solo por su utilidad sino también por la importancia económica que tienen estos materiales. Esto se refleja en los índices de crecimiento de esta industria que, desde principios del siglo pasado, supera a casi todas las demás actividades industriales y grupos de materiales. Los plásticos son baratos y parecen durar indefinidamente. Están presentes en los productos envasados, en el transporte, en los edificios, en el equipamiento deportivo y en la tecnología médica, entre otras áreas.

Los plásticos son sustancias orgánicas que se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural y que pueden ser moldeados o procesados en una gran variedad de formas, aplicando calor y presión. En la actualidad se producen más de 700 tipos de plásticos, entre ellos, poliestireno, nylon, poliuretano, policloruro de vinilo (PVC), baquelita, siliconas, resinas epoxi, y poliamidas. Se dice que son polímeros (del latín “poli  = muchas” y “meros = partes”) porque están formados por largas cadenas de moléculas (monómeros) unidas entre sí que contienen en su estructura principalmente carbono e hidrógeno. Los polímeros pueden ser naturales o sintéticos.

Se debe distinguir entre los plásticos naturales que son biodegradables, es decir que se descomponen en sustancias simples como dióxido de carbono y agua por la acción de los microorganismos descomponedores que se alimentan de ellos, y los meramente biodestructibles. Estos últimos están constituidos por polímeros sintéticos, derivados del petróleo que se procesan en refinerías, e incluyen mezclas de almidón. En este caso, lo único que se degrada en el medio ambiente es su componente de almidón pero el polímero sintético queda inalterable ya que los microorganismos no tienen las enzimas necesarias para degradarlos.


El crecimiento en la producción y en el consumo de plásticos, sumado a su durabilidad, se ha convertido en un serio problema para el medio ambiente. El 99% del total de plásticos se produce a partir de combustibles fósiles provocando una excesiva presión sobre las ya limitadas fuentes de energía no renovables. Por otro lado, siendo los plásticos de este origen no biodegradables, se acumulan en el ambiente, permanecen inalterables por más de cien años y aumentan la acumulación de desechos. Esto aumenta no solo la acumulación de desechos, sino también la presión sobre las ya limitadas fuentes de energía no renovables.



Plásticos Biodegradables
En búsqueda de una solución a los problemas ambientales que originan los plásticos se han desarrollado plásticos biodegradables a partir de materias primas renovables, derivadas de plantas y bacterias. Estos productos no son sólo biodegradables, sino también compostables, lo cual significa que se descomponen biológicamente por la acción de microorganismos y acaban volviendo a la tierra en forma de productos simples que pueden ser reutilizados por los seres vivos, es decir que reingresan al ciclo de la materia.

Plásticos a partir de polímeros naturales de plantas

El almidón es un polímero natural. Se trata de un tipo de hidrato de carbono constituido por moléculas grandes que la planta sintetiza durante la fotosíntesis y le sirve como reserva de energía. Cereales, como el maíz y tubérculos, como la papa, contienen gran cantidad de almidón.


El almidón puede ser procesado y convertido en plástico, pero como es soluble en agua se ablanda y deforma cuando entra en contacto con la humedad, limitando su uso para algunas aplicaciones. Esto puede ser solucionado modificando químicamente el almidón que se extrae del maíz, trigo o papa. En presencia de microorganismos el almidón es transformado en una molécula más pequeña (un monómero), el ácido láctico. Luego, el ácido láctico es tratado químicamente de manera de formar cadenas o polímeros, los que se unen entre sí para formar un polímero llamado PLA (poliláctido). El PLA puede ser usado para fabricar macetas que se plantan directamente en la tierra y se degradan con el tiempo, y pañales descartables. Se encuentra disponible en el mercado desde 1990 y algunas preparaciones han demostrado ser muy buenas en medicina, en particular, en implantes, suturas y cápsulas de remedios, debido a la capacidad del PLA de disolverse al cabo de un tiempo.


Plásticos a partir de bacterias


En respuesta a situaciones de estrés nutricional, muchas bacterias almacenan compuestos que utilizan como fuente de carbón y energía, y que se denominan Polihidroxialcanoatos (PHA). Estos son polímeros que pueden ser procesados en plásticos biodegradables. Una ventaja de esos polímeros es su rápida degradación en el ambiente al compararla con los plásticos sintéticos. Eso se debe a que muchos hongos y bacterias presentes en el ambiente (suelo, agua, aire) pueden utilizar esos polímeros como alimento. Además, estos bioplásticos presentan propiedades físicoquímicas similares a las de los polímeros utilizados comúnmente, ya que pueden ser moldeados, inyectados y laminados.


Las bacterias pueden producir diferentes tipos de PHA, dependiendo del tipo y cantidad del sustrato (alimento) que se les proporcione. Ello es una gran ventaja, ya que permite a los científicos manipular la producción de PHA, dependiendo del uso que se le vaya a dar al plástico. Por ejemplo, se pueden producir plásticos rígidos o maleables, plásticos resistentes a temperaturas altas, ácidos o bases, plásticos cristalinos, impermeables al oxígeno, y hasta fibras plásticas para suturar heridas o tejidos internos.


Una forma de obtener estos bioplásticos es a partir de células de Azotobacter, una bacteria muy común en los campos argentinos. Para su fabricación se utiliza como sustrato melaza de caña de azúcar, un residuo agroindustrial que resulta barato en relación con otras fuentes carbonadas. Las bacterias se alimentan de esta sustancia orgánica y crecen en fermentadores. Cuando disminuye la cantidad de nitrógeno en los tanques de fermentación (situación de estrés), comienzan a acumular plástico como reserva dentro de su célula, de un modo análogo a como los mamíferos almacenan grasas o los vegetales, como la papa, guarda almidón. A los pocos días de fermentación, producen el equivalente al 80% de su peso seco en plástico (o polímero). Luego, se centrifugan y se rompen para extraer el poliester.

Plásticos a partir de plantas modificadas genéticamente (Biofactorías)

En ocasiones los costos de producción de bioplásticos en bacterias son altos debido a que los ingredientes que requieren las bacterias para nutrirse y producir los polímeros son caros. Los costos se elevan aún más al incluir el gasto de las instalaciones y el equipo necesarios para mantener los cultivos bacterianos.
Impulsados por la necesidad de conseguir nuevas fuentes renovables de materia prima para la producción de plástico, los científicos pusieron en marcha distintos proyectos de investigación en plantas.


Fue así que se identificaron los genes de las bacterias que llevan la información para fabricar PHA y se los transfirió a distintas plantas mediante técnicas de ingeniería genética. Estas plantas producirían bioplásticos en grandes volúmenes, a partir de su propia fuente de nutrientes (como almidón y ácidos grasos), lo que reduciría significativamente los costos.

Los primeros intentos para producir PHA en plantas se realizaron en Arabidopsis thaliana, planta modelo utilizada en estudios de genética vegetal. Se tomaron los genes de la bacteria Alcaligenes eutrophus que producen polihidroxibutirato (PHB), un polímero del tipo PHA y se insertaron en la A. Thaliana. La planta logró producir bioplástico, pero en muy bajas concentraciones. Posteriormente, los investigadores lograron aumentar 100 veces la concentración de PHB induciendo su producción en los plástidos. En este caso, se observó que la producción de bioplástico no afectó a las plantas en su crecimiento, ni en otras características o funciones (contenido de clorofila, presencia de flores, etcétera).

Se realizaron otros ensayos en soja, canola, maíz, algodón, alfalfa y tabaco. Los resultados demuestran la posibilidad de producir PHA en plantas en volúmenes atractivos para la industria, sin requerir instalaciones especiales, y sin generar efectos nocivos en los vegetales. Se espera que en el futuro, una misma planta de colza pueda producir plástico, alimento y aceite.

Desafortunadamente, la producción de bioplásticos, como el PHA y el PLA aún es más cara que la obtención de los plásticos convencionales y por eso no se ha generalizado su uso. Pero los bajos precios de los plásticos tradicionales no reflejan su verdadero costo si se considera el impacto que tienen sobre el medio ambiente.



Métodos diagnósticos en medicina

Biotecnología y salud

Desde finales del siglo XIX, los progresos en las denominadas Ciencias de la Vida han permitido un aumento en la expectativa de vida de las personas y una mejora en su calidad de vida. Esto se vio favorecido por los avances logrados en las últimas décadas en el conocimiento de las estructuras y mecanismos moleculares que comprenden los procesos vitales, lo que ha permitido no sólo el desarrollo de nuevos fármacos sino también la mejora de los sistemas de prevención y diagnóstico de enfermedades.
En el desarrollo de nuevos métodos diagnósticos utilizados en medicina han contribuido herramientas tecnológicas derivadas de la Ingeniería Genética, así como el desarrollo de nuevos productos, como los anticuerpos monoclonales y los biosensores que se detallan a continuación. 


Uno de los proyectos, iniciado durante el siglo XX, fue el estudio del genoma humano que permite acelerar la identificación de genes causantes de enfermedades, lo que tendrá un impacto inmediato en la medicina. También, facilitará el desarrollo de herramientas diagnósticas que además de identificar individuos portadores de genes defectuosos permitirá en muchos casos conocer la enfermedad antes de que aparezcan los síntomas y practicar una medicina preventiva. 


Sin embargo, vale la pena aclarar que en ocasiones se tiende a sobrestimar la contribución de la genética en la medicina actual, confundiendo hipótesis o indicios con aplicaciones concretas. Hasta el momento, la aplicación principal del conocimiento genómico en medicina es el análisis directo del ADN con fines diagnósticos, tanto en individuos en quienes se sospecha una enfermedad genética, como en el embarazo para descartar una alteración genética en el feto.


También suelen confundirse los métodos diagnósticos de la ingeniería genética con la terapia génica. Es importante dejar en claro que este no es un método de diagnóstico sino una estrategia para curar enfermedades causadas por un defecto en uno o varios genes. La terapia génica se presenta como una promesa terapéutica a futuro y consiste en la introducción de copias correctas de genes que puedan suplir la función del gen alterado.

El aporte de la biotecnología al diagnóstico de enfermedades infecciosas


Hasta hace poco tiempo el diagnóstico de enfermedades infecciosas consistía básicamente en el cultivo microbiológico, pruebas químicas y determinaciones en suero, métodos en general largos y tediosos que requieren mucha mano de obra y son difíciles de automatizar. La biotecnología moderna aporta nuevas herramientas diagnósticas que son especialmente útiles cuando los microorganismos causantes de las enfermedades son difíciles de cultivar, ya que permiten su identificación sin necesidad de aislarlos. 


El desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico como los anticuerpos monoclonales, o aquellas que analizan directamente el material genético como la hibridación o la secuenciación del DNA o RNA con la ayuda de la técnica de PCR (reacción en cadena de la polimerasa, ver Cuaderno Nº 67) ha sido un logro biotecnológico decisivo para introducir el concepto del diagnóstico rápido, sensible y preciso.  

CONCLUSIONES

Si es cierto que la agricultura actual (la nacida en la Inglaterra del XVIII) está en crisis y que hace falta una nueva agricultura, ésta deberá venir acompañada de una nueva mejora, lo mismo que sucedió en las pasadas agriculturas.

Se puede predecir es que en el futuro se necesitarán nuevos genes de interés agronómico, industrial y farmacéutico en los cultivos actuales, aparte de una reestructuración profunda que permita el mantenimiento de la fertilidad del suelo y un ambiente limpio. Y todo ello con rapidez. En esa reestructuración hay que contar con la globalización de los problemas y con la concentración de poder en pocas manos. En la organización futura se requerirán cadenas de trabajo formadas por distintos especialistas: mejoradores clásicos, biotecnólogos, fisiólogos, estadísticos, etc. No se puede saber de todo. Habrá (ya los hay) Organismos, públicos y privados, especializados en la extracción de un gen o parte de él, en su transferencia a células en cultivo o a planta viva. Tras eso se hará preciso regenerar o seleccionar las partes transformadas, comprobar su estabilidad, las condiciones de su eficacia (un gen de resistencia que venga de una bacteria no es menos susceptible de ser eliminado por un parásito que uno "natural"), seguir programas clásicos de cruzamiento, ensayos y distribución.

Pero los cambios en la metodología de trabajo no modificarán los fines, representados siempre en objetivos claros alcanzables con una metodología que lo permita. La biotecnología representa un paso más en la Mejora: la domesticación del gen, que termina, por ahora, el proceso de domesticación de especies y de variedades que comenzó con el nacimiento de la primera Agricultura.

Domesticación del gen que tiene dos interesantes repercusiones conceptuales: una, que desde el momento en que una bacteria es capaz de interpretar correctamente un gen humano y una planta de algodón el de una bacteria, se demuestra experimental y masivamente, y no sólo con cuidadosos ensayos planificados ad hoc, que todos los seres vivos tenemos acceso al mismo patrimonio genético: todos, pues, pertenecemos a una misma “familia”.  La segunda, que por la misma razón, esto es, el hecho de que un gen de una planta silvestre puede expresarse correctamente en maíz, todo es recurso natural de todo, lo que le da a la conservación de la Naturaleza una firme base objetiva y no puramente romántica.

Una palabra final sobre la “trinidad” agricultor-mejorador-consumidor: rota totalmente en los últimos siglos, es difícil pensar en que pueda recomponerse tal como estaba al principio. A medida que se fue rompiendo, es decir, a medida que se fue perdiendo información, fue, por el contrario, aumentando la precisión en el manejo de material.  Lo mismo pasó en Medicina, pero el “consumidor” (esto es, el “paciente”) sustituyó la pérdida de información con la fe en el “productor” (esto es, el médico). Si se quiere que las nuevas técnicas y los nuevos productos sean universalmente aceptados, particularmente en Agricultura, donde no hay fe que reemplace a la información, es preciso que aumente ésta aumente para que se restaure el mutuo conocimiento entre agricultores, mejoradores y consumidores.  Cómo hacerlo es otro de los grandes problemas que requieren solución urgente: los nuevos productos son necesarios pero han de ser aceptados con confianza.

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