Fundamentos de la Biotecnología
La biotecnología es la utilización de seres vivos o de partes o derivados de ellos, con el fin de obtener productos o aplicaciones de interés para las personas. Algunas de sus aplicaciones incluyen:
- Elaboración de alimentos y bebidas.
- Mejoramiento de plantas y animales domésticos.
- Tratamiento de enfermedades.
- Producción de formas de energía no contaminantes.
El término biotecnología fue empleado por primera vez en 1919 por el ingeniero agrícola húngaro Karl Ereky (1878-1952).
Etapas Históricas de la Biotecnología
Se distinguen dos etapas históricas fundamentales:
- Clásica: Busca la manera de mejorar el rendimiento de los procesos a través de la selección de organismos y de la escogencia de ciertos medios de producción.
- Moderna: Trabaja en estrecha relación con las técnicas de la biología molecular y la ingeniería genética, disciplina que se basa en la manipulación del material genético. Transfiere genes de un organismo a otro, con el objetivo de mejorar su rendimiento o de obtener ciertos productos.
La Ingeniería Genética y el ADN Recombinante
La ingeniería genética se basa en el ADN recombinante, formado por moléculas de ADN que provienen de dos o más organismos o virus diferentes. Las herramientas principales para la manipulación de genes son:
- Enzimas de restricción: Son proteínas (enzimas) presentes en bacterias y arqueobacterias capaces de segmentar el ADN en puntos específicos; actúan como tijeras moleculares.
- Vector de transferencia: Es una molécula de ADN que actúa como vehículo molecular; transfiere el segmento de ADN con el gen seleccionado hasta la célula.
- ADN ligasa: Son enzimas encargadas de unir fragmentos de ADN.
Desarrollo de un Proyecto Genético
Para llevar a cabo un proyecto de esta índole, se siguen estos pasos:
- Localización y aislamiento del gen que se desea transferir.
- Selección del vector.
- Unión del ADN seleccionado al ADN del vector.
- Inserción del vector con el gen transferido en una célula hospedera.
- Multiplicación de la célula genéticamente modificada.
Técnicas Principales de la Ingeniería Genética
- Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): Permite obtener muchísimas copias de un fragmento particular de ADN en poco tiempo.
- Transgénesis: Se introducen genes exógenos en un ser vivo, mediante vectores como los plásmidos. A cada gen insertado se le conoce como transgén.
- Clonación molecular: Consiste en insertar ADN recombinante en un vector de clonación; el vector se transfiere luego a un organismo hospedero, donde se reproduce.
- Mutagénesis por inserción: Esta técnica consiste en insertar, al azar, bases en un gen con el fin de provocar mutaciones en el material genético.
- Bloqueo de genes: Consiste en desactivar un gen de un organismo; en consecuencia, ese gen no se expresa. Esta técnica se utiliza para la identificación de genes.
Agrobiotecnología y Mejoramiento de Cultivos
La agrobiotecnología es la aplicación de la biotecnología al mejoramiento de los cultivos, dirigida a seleccionar características deseables en plantas de interés para el ser humano. Con este fin se recurre a técnicas como la propagación mediante cultivo de tejidos in vitro o la modificación genética de plantas.
El cultivo de tejidos vegetales in vitro consiste en retirar una porción de tejido vivo o un órgano de una planta y cultivarla en un medio nutritivo artificial, bajo condiciones estériles, es decir, libres de microorganismos. En las plantas es posible insertar genes que les confieran:
- Resistencia a plagas como virus, hongos o insectos.
- Tolerancia a condiciones climatológicas severas.
- Incremento en su valor nutritivo.
- Capacidad de crecer bajo el riego con agua salada.
Biotecnología en la Ganadería y el Caso de la Oveja Dolly
La biotecnología se emplea con frecuencia en la ganadería para el mejoramiento animal. La mayoría de los ganaderos continúa seleccionando artificialmente los caracteres de los animales para realizar cruces. Una de las clonaciones que ha llamado la atención ha sido la de la oveja Dolly en 1996, ya que fue el primer mamífero obtenido a partir de una célula tomada de un individuo adulto.
Los científicos escoceses que clonaron a Dolly tuvieron que emplear tres madres: de una se obtuvo el ovocito, de otra el núcleo de ADN y en la tercera se implantó el embrión. En el proceso se utilizaron más de 200 ovocitos para la transferencia nuclear. Pocos cigotos desarrollaron embriones y solo un organismo logró nacer. Murió a los seis años, en 2003.
Aplicaciones Médicas y el Proyecto del Genoma Humano
Una forma de producir fármacos y sustancias de acción terapéutica es mediante la transferencia de genes humanos a bacterias, con el fin de que estos organismos produzcan grandes cantidades de proteínas que muchas personas requieren. En la fabricación a escala industrial de insulina humana se utiliza la bacteria Escherichia coli, a la que se le inserta el gen humano de producción de insulina.
En la fabricación de vacunas recombinantes se clonan bacterias o levaduras con el gen que codifica la proteína antigénica que estimula la respuesta inmune. Por otro lado, el Proyecto de Caracterización del Genoma Humano se inició en 1990, coordinado por el Departamento de Energía y el Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos. Este proyecto tuvo dos objetivos principales: secuenciación del ADN y mapeo genético.