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Indice 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). 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 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. La historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro períodos. 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: 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. 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. 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. Las aplicaciones de esta técnica se dan en tres áreas fundamentales: a) rápida micropropagación "in vitro" de plantas, b) desarrollo "in vitro" de variedades mejoradas y c)producción de "metabolitos" secundarios de interés económico para el cultivo de células de plantas. En el primer grupo se incluye el cultivo "in vitro" de "meristemas", que permiten la micropropagación de material de siembra uniforme y sano, y el cultivo de anteras, de gran utilidad al permitir la reducción del tiempo necesario en la selección de genes, y por lo tanto de gran ayuda en las técnicas tradicionales de hibridación. También incluye el cultivo y la fusión de "protoplastos", el cultivo de embriones, la mutación somática, etc. Las ventajas principales del cultivo "in vitro" de plantas son: a) rápida reproducción y multiplicación de cultivos; b) obtención de cultivos sanos, libres de virus y agentes patógenos; c) posibilidad de obtener material de siembra a lo largo de todo el año (no estar sujetos al ciclo estacional); d) posibilidad de reproducir especies de difícil reproducción o de reproducción y crecimientos lentos; e) facilita la investigación y proporciona nuevas herramientas de gran utilidad en otras técnicas como la del "rADN", y f) mejora las condiciones de almacenamiento, transporte y comercialización de germoplasma, facilitando su transferencia internacional. Algunas de las técnicas aplicadas son ya prácticamente de dominio público y tienen además costos relativamente bajos. Como ejemplo puede mencionarse los cultivos de tejidos, ampliamente utilizados para la producción de plantas ornamentales y con enorme potencial en plantas tropicales como la yuca, la palma de aceite, la patata dulce, el banano, la papaya, etc. En forma similar, la producción de "inóculos" de "rhizobium" es una actividad ampliamente utilizada en el cultivo de la soya en los Estados Unidos, Australia y Brasil, y que prácticamente ha eliminado la utilización de fertilizantes químicos en este cultivo. Un aspecto que es importante de destacar en el desarrollo de la biotecnología agrícola, es que tanto los procesos como los productos que se utilizan como insumos, están fuertemente condicionados por las características ecológicas, climáticas y geográficas, así como por la diversidad biológica y genética de cada área o región. Por lo tanto, el desarrollo biotecnológico aplicado a la agricultura tiene que ser llevado a cabo in situ. Por ejemplo, es sabido que cada especie de leguminosa existe una bacteria de "rhizobium" específica. Más aún, estas bacterias tienden a ser, además, específicas respecto de condiciones ecológicas y climáticas particulares, de tal manera que para cada leguminosa se necesita no sólo el "inóculo" de una bacteria determinada, sino que también esa bacteria se adapte a las condiciones ambientales en las cuales la leguminosa se cultiva. Así los "inóculos" de "rhizobium" que se utiliza para los cultivos de soya en los Estados Unidos no son efectivos en los cultivos de soya en Brasil, ya que las características de los suelos, la temperatura y la humedad difieren. La producción de "inóculos" debe realizarse en el lugar y para el producto para el cual se van a utilizar. La magnitud del mercado potencial agrícola para la biotecnología es, en gran medida, materia de especulación debido precisamente a la falta de un conocimiento detallado de muchas de estas condiciones locales. En este campo, la biotecnología está orientada a la utilización en gran escala de "biomasa" para la producción de materias primas orgánicas, que actualmente se obtienen mediante procesos químicos convencionales. Las ventajas son que la "biomasa" es un recurso altamente subutilizado y relativamente barato., ya que en gran parte esta constituído por residuos y desechos de plantaciones forestales y de cultivos en gran escala. Es además un recurso renovable. Las principales fuentes potencialmente disponibles para la producción tanto de etanol como de otros productos químicos a granel son (aparte de las melazas de la caña) cultivos como la yuca, el sorgo, las papas y el maíz; los sueros de la industria de la leche; los residuos de las plantaciones de café y, en general, todo tipo de residuo celuloso. Actualmente la biotecnología está siendo aplicada en gran escala en la producción de alcohol (etanol), como combustible sustituto del petróleo, fundamentalmente en el Brasil y en menor medida en Estados Unidos y la India. En el Brasil, la producción se logra a partir de melazas de la caña de azúcar, mientras que en Estados Unidos se usa el maíz. Otro producto importante es el ácido cítrico. Los principales productores son los Estados Unidos, Italia, Bélgica y Francia. Utilizan como materia prima melazas de remolacha. La importancia que tiene cada una de las aplicaciones mencionadas es incuestionable desde el punto de vista económico. Como ejemplos concretos cabe mencionar las aplicaciones ya realizadas para la micropropagación de cultivos sanos de yuca, el desarrollo en curso de sistemas de reproducción para la palma africana (palma de aceite), el creciente comercio internacional de plantas ornamentales, la producción de material sano de patata y el creciente intercambio de "germoplasma". Por lo que respecta a la mayor rapidez en la obtención de híbridos, se han indicado las siguientes cifras: una nueva especie de tomate que por cruza tradicional se obtiene en un plazo de 7-8 años, por variación "somaclonal" se puede obtener en 3-4 años; en el caso de la caña de azúcar, el plazo se reduce de 14 a 7 años. Las diferentes técnicas de cultivo de tejidos están en distintas fases de desarrollo; algunas como el tejido "meristemático", ya han sido ampliamente aplicadas para la obtención de cultivos sanos y libres de virus (caso yuca, por ejemplo). Otras técnicas tienen una maduración más lenta y su aplicación es de más largo plazo. Las técnicas de cultivo de tejidos se pueden clasificar, según la fecha de su aplicación en actividades económicas, en las siguientes categorías: Aplicaciones de corto plazo (dentro de los tres años) Aplicaciones de mediano plazo (dentro de los próximos ocho años) Aplicaciones de largo plazo (no antes de los próximos ocho años) Propagación vegetativa Variación "somaclonal" Hibridización somática Eliminación de enfermedades Variación "gametoclonal" Líneas celulares mutantes Intercambio de germoplasma Cultivos de embriones Transferencia de cromosomas Transferencia de genes pro cruza amplia Fertilización "in vitro" Ingeniería genética molecular Cultivo de anteras y "haploidea" Otra aplicación económica importante, aun cuando es de más largo plazo, es la obtención de "metabolitos" secundarios por cultivo celular. Hay cuatro grupos importantes de "metabolitos" secundarios: a) aceites esenciales, que se emplean como sazonadores, perfumes y solventes; b) glucósidos: "saponinas", aceite de mostaza para colorantes; c) alcaloides tales como morfina, cocaína, atropina, etc. de gran utilidad en la producción de fármacos, de los que se conocen más de 4000 compuestos, la mayoría de origen vegetal; d) enzimas: "hidrolasas", "proteasas", "amilasas", "ribonucleasas". La obtención por procesos tradicionales de estos productos es ineficiente, estando sujeta a las variaciones estacionales y/o climáticas, dificultades de conservación y transporte, falta de homogeneidad del producto obtenido, etc. Frente a estos inconvenientes, el cultivo celular ofrece la posibilidad de un suministro regular de un producto homogéneo y sobre todo la perspectiva de lograr buenos rendimientos, dado que las plantas pueden ser "manipuladas" y su crecimiento es controlado. El cultivo celular permite la "rutinización" típica de las actividades industriales y por lo tanto la optimización de las operaciones. Finalmente, se vislumbra también la posibilidad de obtener nuevos compuestos por medio del cultivo celular. Para ello se prevén dos enfoques diferentes: a) el aislamiento de un cultivo capaz de alto rendimiento y b) el cultivo celular en gran escala y la obtención industrial de determinados productos. Con las técnicas de la biotecnología moderna, es posible producir más rápidamente
que antes, nuevas variedades de plantas con características mejoradas,
produciendo en mayores cantidades, con tolerancia a condiciones adversas,
resistencia a herbicidas específicos, control de plagas, cultivo durante todo
el año. Problemas de enfermedades y control de malezas ahora pueden ser
tratados genéticamente en vez de con químicos. · El sector más radical lo constituye aquellos los grupos conservacionistas
y colectivos científicos que abogan por la prohibición de cualquier tipo de
alteración de los códigos genéticos.
Fuente.Unesco, Emst & Young, SEBIOT. En Europa, los casos de Soja y Maíz transgénicos resultan de especial
relevancia. La soja se utiliza en un 40 a 60% de los alimentos procesados:
aceite, margarina, alimentos dietéticos e infantiles, cerveza, etc. España
importa de EEUU 1´5 millones de toneladas, el cuarto país importador detrás
de Japón, Taiwan y Holanda.
Trabajo enviado por:
Enviado por Mario Andres Osorio
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