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 no es nueva, sus orígenes se
remontan a los albores de la historia de la humanidad. Nuestros ancestros
primitivos iniciaron, hace miles de años durante la Edad de Piedra, la práctica
de utilizar organismos vivos y sus productos.
La biotecnología es un término que se ha dado a la
evolución y recientes avances de la ciencia de la genética. Esta ciencia se
originó hacia finales del siglo XX con el trabajo de Gregor Joham Mendel.
(2) "La historia realmente se inicia con las
investigaciones de Charles Darwin, considerado como el padre de la biología
moderna, que concluyó que las especies no son fijas e inalterables, sino que
son capaces de evolucionar a lo largo del tiempo, para producir nuevas
especies. La explicación de esta evolución, según sus observaciones, se basaba
en que los miembros de una determinada especie presentaban grandes variaciones
entre ellos, unos estaban mas acondicionados al ambiente en que se encontraban
que otros, lo que significaba que los más aptos producirían más descendencia
que los menos aptos. Este proceso es conocido como selección natural, y suponía
la modificación de las características de la población, de manera que los rasgos
mas fuertes se mantendrían y propagarían, mientras que los menos favorables se
harían menos comunes y acabarían desapareciendo."
El monje Gregor J. Mendel (1822-1884), trabajaba
en el jardín de su monasterio en Austria sin ser consciente de la importancia
de sus estudios. Mendel eligió como material de estudio una planta común, el
guisante (pisum sativum). Esta planta es de fácil obtención y cultivo,
hemafrodita y por tanto con capacidad para autofecundarse, ofreciendo asimismo
la posibilidad de realizar fecundaciones cruzadas entre distintas variedades,
muy numerosas en el guisante y fácilmente distinguibles. En sus estudios, en
lugar de analizar la transmisión global de las características de la planta,
prestó atención a un solo rasgo cada vez, permitiéndole seleccionar
determinados aspectos de la planta que presentaban alternativas claramente
diferenciables, como por ejemplo la forma de la semilla (rugosa/lisa) o su
color (amarilla/verde).
En 1866 publicó los resultados de sus experiencias
llevadas a cabo durante 7 años en el jardín de su monasterio de los agustinos,
los cuales permitieron superar las antiguas concepciones sobre la herencia que
aún prevalecían en su época, según las cuales los caracteres se transmitían de
padres a hijos a través de una serie de fluidos relacionados con la sangre, al
mezclarse las sangres en la descendencia, los caracteres de los progenitores se
fusionaban y no podían volver a separarse.
Mendel expuso una nueva concepción de la herencia,
según la cual los caracteres no se heredan como tales, sino que solo se
transmitían los factores que los determinaban. Su estudio del comportamiento de
los factores hereditarios se realizaba, con total intuición, 50 años antes de
conocerse la naturaleza de estos factores (posteriormente llamados genes).
A pesar de que describió el comportamiento
esencial de los genes, sus experimentos no revelaron la naturaleza química de
las unidades de la herencia, hecho que ocurrió hacia la mitad del siglo XX e
involucró muchos trabajos de diferentes científicos de todo el mundo, durante
varias décadas
CRUCES DE
ESPECIES VEGETALES, UN EJEMPLO DE LA BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL
Se inicia con el desarrollo de la agricultura,
domesticación de especies salvajes para obtener especies cultivables y comestibles.
La finalidad principal de la biotecnología clásica vegetal es la mejora de
distintas plantas para obtener variedades con características deseadas.
Mejora vegetal
Consiste en la introducción consciente de
diversidad genética en las poblaciones, normalmente cruzando progenitores con
características notables. Para ello tenemos unos requisitos mínimos que
cumplir, como la existencia de variabilidad o la posibilidad de crearla,
capacidad de detectar dicha variabilidad y conocimientos para manipularla.
Objetivos
La mejora vegetal persigue aumentar el rendimiento
de la planta, mejorar su calidad nutritiva y tecnológica, que se haga
resistente a plagas y enfermedades y a condiciones difíciles o no adecuadas del
suelo y clima.
Técnicas
Las técnicas que utiliza podemos clasificarlas en
básicas o en métodos. Las básicas son:
Selección: cualquier fuerza capaz de modificar el número de
descendientes y su contribución génica a la generación siguiente. Si la
selección es por parte de la naturaleza, lo llamamos la selección natural,
mientras que si los seres humanos intervienen de alguna forma, selección
artificial.
Cruzamiento artificial: consiste en el apareamiento forzado de dos
organismos que de forma natural no lo harían. Solo es posible entre individuos
de la misma especie o muy cercana.
·
Mutación
·
Mutación cromosómica
Las plantas mejoradas son un éxito en cuanto a su
rendimiento y productividad, ya que por ejemplo se han llegado a obtener
tomates 50 veces más pesados que los silvestres ; presentan mayor variabilidad
(existen 500 variedades de arroz, 3000 de café; se han modificado el método de
dispersión en cereales y leguminosas de grano; también cambios en el sistema de
polinización, por ejemplo en tomates, que han pasado de ser alógamos a autógamos,
es decir, de reproducirse sexualmente entre individuos genéticamente diferentes
a reproducirse sexualmente pero entre individuos de distinto sexo pero formados
en un mismo individuo. Con estos avances las plantas se han hecho más
resistentes a plagas, enfermedades, ambientes adversos y se han adaptado a la
mecanización.
Este tipo de desarrollo de la biotecnología nos ha
aportado muchos beneficios pero sin embargo, carecemos de unas mejoras básicas
que harían que fuese mucho más productivo y nutritivo, más resistentes aún al
estres biótico y abiótico, que pudiésemos aprovechar mejor su capacidad
fisiológica e incrementásemos las partes de la propia planta que utilizamos.
Para ello requerimos de otras técnicas más modernas, la biotecnología moderna.
La biotecnología tradicional busca la manera de
mejorar el rendimiento a partir de la selección de organismos y de los medios
de producción; por ejemplo, en la fabricación de cerveza, el cultivo de
champiñones y de alimentos lácteos.
BIOTECNOLOGÍA
MODERNA O CONTEMPORÁNEA
La biotecnología moderna surge en la década de los
’80, y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para
modificar y transferir genes de un organismo a otro. De esta manera es posible
producir insulina humana en bacterias y, consecuentemente, mejorar el
tratamiento de la diabetes. Por ingeniería genética también se fabrica la
quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del
cuajo en este proceso. La ingeniería genética también es hoy una herramienta
fundamental para el mejoramiento de los cultivos vegetales. Por ejemplo, es
posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta, tal es el
ejemplo del maíz transgénicos resistente a insectos, maíz Bt. En este caso, los
bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un insecto que
normalmente ataca al maíz. Al transferirle el gen correspondiente a esta
proteína, el maíz puede fabricar esta proteína y así resistir a la plaga.
INGENIERÍA
O MANIPULACIÓN GENÉTICA
La Ingeniería Genética (en adelante IG) es una
rama de la genética que se concentra en el estudio del ADN, pero con el fin su
manipulación. En otras palabras, es la manipulación genética de organismos con
un propósito predeterminado.
En este punto se profundizará el conocimiento
sobre los métodos de manipulación génica. El fin con el cual se realizan dichas
manipulaciones se tratará más adelante, cuando se analicen los alcances de esta
ciencia.
Enzimas de restricción.
Como ya se dijo, la IG consiste la manipulación
del ADN. En este proceso son muy importantes las llamadas enzimas de
restricción, producidas por varias bacterias. Estas enzimas tienen la capacidad
de reconocer una secuencia determinada de nucleótidos y extraerla del resto de
la cadena. Esta secuencia, que se denomina Restriction Fragment Lenght
Polymophism o RLPM, puede volver a colocarse con la ayuda de otra clase de
enzimas, las ligasas. Análogamente, la enzima de restricción se convierte en
una "tijera de ADN", y la ligasa en el "pegamento". Por lo
tanto, es posible quitar un gen de la cadena principal y en su lugar colocar
otro.
Vectores.
En el proceso de manipulación también son
importantes los vectores: partes de ADN que se pueden autorreplicar con
independencia del ADN de la célula huésped donde crecen. Estos vectores
permiten obtener múltiples copias de un trozo específico de ADN, lo que
proporciona una gran cantidad de material fiable con el que trabajar. El
proceso de transformación de una porción de ADN en un vector se denomina
clonación. Pero el concepto de clonación que "circula" y está en boca
de todos es más amplio: se trata de "fabricar", por medios naturales
o artificiales, individuos genéticamente idénticos.
ADN polimerasa.
Otro método para la producción de réplicas de ADN
descubierto recientemente es el de la utilización de la enzima polimerasa. Éste
método, que consiste en una verdadera reacción en cadena, es más rápido, fácil
de realizar y económico que la técnica de vectores.
ALGUNAS
APLICACIONES DE LA TÉCNICA DE LA HUELLA GENÉTICA
Aplicaciones de la huella genética
·
Ciencia forense. Comparar sospechosos con
muestras de sangre, cabello, saliva o semen debitadas.
·
Identificación de restos humanos por comparación
con muestras de familiares.
·
Pruebas de Paternidad
·
Estudiar la compatibilidad en donaciones de
órganos.
·
Estudios de evolución de poblaciones animales
salvajes.
·
Estudio de la composición de los alimentos.
·
Generación de hipótesis sobre las migraciones
humanas en la historia.
ALGUNAS
APLICACIONES DE LA TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE
Plantas modificadas genéticamente: La tecnología
del ADN recombinante es usada para alterar plantas genéticamente añadiendo o
removiendo genes. Los genes se agregan a menudo a las plantas para incrementar
su resistencia a las infecciones bacterianas o fúngicas, haciendo menos
necesarios a los herbicidas, o para incrementar la dulzura de la fruta. Los
genes también pueden extraerse para retardar el proceso por el cual la fruta se
echa a perder o para modificar el color de las flores.
Animales transgénicos: Otro uso de la tecnología
del ADNr es añadir un gen externo al ADN de los animales, creando un animal
transgénico. Estos genes son añadidos al animal antes de su nacimiento. Los
genes pueden ser insertados en el animal para alterar su contenido de proteína,
por ejemplo para producir una vaca con leche baja en lactosa. Los cerdos
transgénicos podrían tener órganos que pueden usarse para trasplantes en
humanos. Crear animales resistentes a las enfermedades es otra posibilidad de la
tecnología del ADNr.
Terapia genética: La terapia genética en los
humanos es otro uso posible de la tecnología del ADNr. En este proceso el gen
es añadido a un virus y luego insertado en las células humanas. Dado que los
virus se vinculan con las cadenas de ADN del huésped, el nuevo gen por lo tanto
será expresado en la persona (en este tipo de terapia el virus ha sido
modificado para que no cause enfermedades). En los pacientes con cáncer es
posible insertar genes para corregir otros genes anormales, para introducir un
"gen suicida" en las células cancerígenas o para incrementar la
inmunidad del paciente.
Terapia genética en el útero: Otra forma en la que
la tecnología del ADNr puede ser usada es en la terapia genética de un feto. La
ventaja de usar terapia genética en el útero es que el feto tiene un recuento
de células madre mucho mayor, lo que hace más sencillo el corregir anomalías
genéticas como la fibrosis quística. También puede ser usado en casos en los
que el feto no está generando una cierta proteína o enzima. La terapia genética
en el útero se lleva a cabo inyectando un virus con el nuevo ADN en el fluido
amniótico, que el feto a continuación toma mediante la respiración.
Ética de la tecnología del ADNr: Aunque la
tecnología del ADNr proporciona muchos beneficios y ventajas, muchas
controversias y consideraciones éticas están asociadas a esta tecnología.
Muchas personas creen que alterar el ADN humano es inmoral y es como
"jugar a ser Dios". Además, debido a que esta es una tecnología
relativamente nueva, existen preguntas acerca de los efectos a la salud a largo
plazo de consumir plantas y animales genéticamente modificados.
EN QUÉ
MEDIDAS LAS APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA FAVORECEN A LA HUMANIDAD
Sus aplicaciones tiene ámbitos muy variados.
Quizás, con el que la gente esté más familiarizada es con lo típico de la
"producción de transgénicos", sin embargo, el verdadero objetivo de
estudios biotecnológicos relacionados con ellos tienen el simple objetivo de
maximizar el rendimiento de la producción alimentaria (es decir, producir
alimento en mayor cantidad) en el menor espacio posible y con el menor coste.
Debido a la sobrepoblación humana que está sufriendo la Tierra, se hace
indispensable este tipo de estudios para tratar de hallar una alternativa al
problema que se avecina, y que, unido a la contaminación, etc, no hace más que
agravarse.
Sin embargo, otras aplicaciones de importancia de
la Biotecología se centran en la producción de nuevos fármacos, más eficaces y
baratos al reducir los costes de desarrollo y producción (gracias a los avances
en Biotecnología computacional, área que cada vez toma mayor importancia dentro
de esta ciencia).
CONCLUSIÓN
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.
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 o animales.
Podemos decir que la biotecnología abarca desde la
biotecnología tradicional, muy conocida y establecida, y por tanto utilizada,
como por ejemplo la fermentación de alimentos, hasta la biotecnología moderna,
basada en la utilización de las nuevas técnicas del DNA recombinante
(ingeniería genética), los anticuerpos monoclonales y los nuevos métodos de
cultivo de células y tejidos.
BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/Biotecnolog%C3%ADa
http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_biotecnolog%C3%ADa
http://www.ing.unlp.edu.ar/produccion/introing/bib/Biotecnologia2.pdf
http://www.monografias.com/trabajos10/01_biot/01_biot.shtml
http://www.chilebio.cl/biotec_trad_moderna.php
http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_gen%C3%A9tica
http://www.monografias.com/trabajos5/ingen/ingen.shtml
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