Biotecnología prácticas empíricas de selección de plantas y animales y sus

La biotecnología es cruzas, y a la fermentación como un proceso para preservar

toda aplicación y enriquecer el
tecnológica que contenido
utilice sistemas proteínico de los
biológicos y alimentos. Este
organismos vivos, o período se
sus derivados extiende hasta la
(células, tejidos, segunda mitad del
productos siglo XIX y se
biológicos) en la caracteriza como la
creación o modificación de productos o procesos para usos aplicación
específicos. artesanal de una experiencia resultante de la práctica diaria.
Era tecnología sin ciencia subyacente en su acepción
Parece increíble, pero desde la antigüedad nuestros moderna.
ancestros han utilizado procesos biotecnológicos para
diferentes ámbitos de la vida, principalmente en los La segunda era biotecnológica comienza con la
alimentos y bebidas. identificación, por Pasteur (1857), de los microorganismos
Sin conocer cómo se llevaban a cabo los procesos biológicos, como causa de la fermentación y el siguiente descubrimiento
el hombre utilizó microorganismos como bacterias y hongos por parte de Buchner (1897) de la capacidad de las enzimas,
para producir alimentos. También en el cruce de animales extraídas de las levaduras, de convertir azúcares en alcohol.
para mejorar la producción y para el trabajo y la compañía. Estos desarrollos dieron un gran impulso a la aplicación de las
Además, usó la selección para obtener mejores productos técnicas de fermentación en la
agrícolas. industria alimenticia y al
desarrollo industrial de productos
Biotecnología clásica y moderna como las levaduras, los ácidos
La biotecnología emplea organismos vivos para la obtención cítricos y lácticos y, finalmente, al
de un bien o servicio útil para el hombre. Así, la biotecnología desarrollo de una industria
tiene una larga historia, química para la producción de
sus orígenes se remontan acetona, "butanol" y glicerol,
a antes del año 6000 a.C, mediante el uso de bacterias.
cuando el ser humano,
sin saberlo, comenzó a La tercera época en la historia de la biotecnología se
utilizar levaduras del caracteriza por desarrollos en cierto sentido opuestos, ya que
género Saccharomyces, por un lado la expansión
para la elaboración de vertiginosa de la industria
vino, cerveza y pan. petroquímica tiende a desplazar los
También a la fabricación procesos biotecnológicos de la
del queso y el yogur. El descubrimiento de que el jugo de uva fermentación, pero por otro, el
fermentado se convierte en vino, que la leche puede descubrimiento de la penicilina por
convertirse en queso o yogur, o que se puede hacer cerveza Fleming en 1928, sentaría las bases
fermentando soluciones de malta y lúpulo, fue el comienzo para la producción en gran escala
de la biotecnología, hace miles de años. de antibióticos, a partir de la
década de los años cuarenta.
Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo Un segundo desarrollo importante de esa época es el
ocurrían estos procesos, podían utilizarlos para su beneficio, comienzo, en la década de los
mejorando el rendimiento de los procesos mediante la años treinta, de la aplicación
selección de los organismos y de la elección de ciertos medios de variedades híbrida en la
de producción. Estas aplicaciones constituyen lo que se zona maicera de los Estados
conoce como biotecnología tradicional, que se basa en la Unidos ("corn belt"), con
obtención y utilización de los productos de ciertos espectaculares incrementos
microorganismos. en la producción por
hectárea, iniciándose así el
La historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro camino hacia la "revolución
períodos: El primero corresponde a la era anterior a Louis verde" que alcanzaría su
Pasteur y sus comienzos se confunden con los de la apogeo 30 años más tarde.
humanidad. En esta época, la biotecnología se refiere a las
La cuarta era de la biotecnología es la actual. Se inicia con el que los microorganismos fabrican compuestos químicos
descubrimiento de la doble claves para la industria (aminoácidos, ácidos orgánicos,
estructura axial del ácido alcoholes) y enzimas que pueden emplearse eficientemente
"desoxirribonucleico" (ADN) por en diversos procesos, como la fabricación de detergentes,
Watson y Crick en 1953, seguido papel y medicamentos.
por los procesos que permiten la
La biotecnología moderna
inmovilización de las enzimas,
los primeros experimentos de (surgida desde la década
ingeniería genética realizados de los 80) utiliza técnicas,
por Cohen y Boyer en 1973 y denominadas en su
conjunto “ingeniería
aplicación en 1975 de la técnica
del "hibridoma" para la producción de anticuerpos genética”, para modificar
"monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler. y transferir genes de un
organismo a otro para
Lo que hoy se conoce como Ingeniería genética o ADN mejorar su rendimiento u obtener ciertos productos. De esta
recombinante, fue parte del hallazgo en 1970 hecho por manera es posible producir insulina humana en bacterias y,
Hamilton Smith y Daniel Nathans de la enzima restrictasa consecuentemente, mejorar el tratamiento de la diabetes.
capaz de reconocer y cortar el ADN en secuencias específicas, Por ingeniería genética también se fabrica la quimosina,
hallazgo que les valió el Premio Nobel de fisiología y enzima clave para la fabricación del queso y que evita el
medicina, compartido con Werner Arber, en 1978. Este empleo del cuajo en este proceso.
descubrimiento (consecuencia de un hallazgo accidental) dio
La ingeniería genética
origen al desarrollo de lo que hoy se conoce como Ingeniería
genética o Biotecnología, que permite clonar cualquier gen también es hoy una
de microorganismo, célula de planta o de animal en un virus. herramienta fundamental
para el mejoramiento de los
Hoy la biotecnología moderna es frecuentemente asociada cultivos vegetales. Por
con el uso de microorganismos alterados genéticamente ejemplo, es posible transferir
como el E. coli o levaduras para producir sustancias como la un gen proveniente de una
insulina o algunos antibióticos. bacteria a una planta, tal es el ejemplo del maíz transgénico
resistente a insectos, maíz Bt. En este caso, los bacilos del
El lanzamiento comercial de insulina suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un
recombinada para humanos en 1982 insecto que normalmente ataca al maíz. Al transferirle el gen
marcó un hito en la evolución de la correspondiente a esta proteína, el maíz puede fabricar esta
biotecnología moderna. proteína y así resistir a la plaga.
La biotecnología encuentra sus raíces en la Como mencionamos anteriormente, desde tiempos atrás la
biología molecular, un campo de estudios que evoluciona sociedad se ha beneficiado con la biotecnología. Y en la
rápidamente en los años 1970, dando origen a la primera actualidad, se obtienen muchos más beneficios, gracias a los
compañía de biotecnología, Genentech, en 1976. adelantos científicos.
La biotecnología nació en Norteamérica a fines de los 70, Relación de la Biotecnología con otras Ciencias
Europa se incorporó a su desarrollo en los años 1990. Desde La biotecnología tiene gran repercusión en la farmacia, la
los 70 hasta la actualidad, la lista de compañías medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, el
biotecnológicas ha aumentado y ha tenido importantes ambiente y la agricultura entre otros campos. Es
logros en desarrollar nuevos fármacos. En la actualidad multidisciplinaria ya que involucra diversas ciencias y
existen más de 4,000 compañías que se concentran en disciplinas como:
Europa, Norteamérica y Asia-Pacífico. Tradicionalmente las
empresas biotecnológicas han debido asociarse con Microbiología:
farmacéuticas para obtener fondos de financiación, La Biotecnología
credibilidad y posición estratégica. Sin embargo, en los tradicional comprende un
últimos años se ha intensificado la búsqueda de su propio conjunto de procesos
rumbo. Una prueba de ello es el aumento de asociaciones industriales en los que se
entre empresas biotecnológicas excediendo al número de cultivan microorganismos
asociaciones entre empresas biotecnológicas con empresas a gran escala para generar
farmacéuticas. productos comerciales
útiles para el hombre.
Actualmente los científicos comprenden cómo ocurren los Estos procesos industriales se apoyan en la potenciación de
procesos biológicos, lo que les ha permitido modificarlos o
copiarlos para obtener mejores productos. Saben, además,
las reacciones metabólicas que los microorganismos usados suministrarse dosis elevadas de medicamentos como hasta
hacen de forma natural para tener un rendimiento mayor. ahora.
Para alcanzar este objetivo, tradicionalmente se han También podríamos conseguir nuevos materiales, que sirvan
empleado dos métodos: en la construcción de edificios, aviones, recubrimientos, con
• La modificación de las características del microorganismo el objetivo de conseguir edificaciones más sostenibles.
por medio de técnicas genéticas clásicas (mutación y
Otro ejemplo de uso de nuevos biomateriales es en el área de
selección).
la ingeniería de tejidos, para conseguir mejores apósitos
• La modificación de las condiciones físico-químicas del cicatrizantes e incluso órganos híbridos artificiales con una
proceso para optimizar el rendimiento. Estos procesos potente utilización en trasplantes.
biotecnológicos se han aplicado a tres tipos de industrias:
Biorrefinerías integradas:
alimentarias, farmacéuticas y agropecuarias.
Usando potentes enzimas de hongos como Trichoderma
De todo ello podemos extraer que la Biotecnología es una podemos aprovechar las fuentes lignocelulósicas vegetales
disciplina basada en la utilización de los seres vivos y sus en la producción de biocombustibles. Utilizando
componentes (bacterias, levaduras, células animales, células pretratamientos biológicos podemos separar la lignina y
vegetales y enzimas). convertir la hemicelulosa en azúcares fermentables, entre
otras actividades.
Genética Molecular:
La Biotecnología se refiere a Producción de químicos en masa:
la utilización de los A pesar de que solemos considerar la Biotecnología como una
conocimientos genéticos "ciencia nueva", lo cierto es que las fermentaciones
para provocar cambios tradicionales son ejemplos clásicos de procesos
anatómicos, morfológicos, biotecnológicos. La
fisiológicos o reproductivos de los organismos vivos, a través industria de la
de diversas técnicas ya establecidas. Biotecnología
blanca puede
Toda la información que se tiene, incluyendo la más reciente producir desde
como es la funcionalidad de estos genes, en la actualidad le antibióticos a
han permitido a la humanidad desarrollar tratamientos enzimas, pasando
médicos (terapia génica), obtener organismos clonados para por aminoácidos y
la producción de fármacos (caso de la insulina), en la vitaminas, con
agricultura producir plantas de la cual sus frutos son más importantísimo impacto en nuestra salud, alimentación
grandes, lo más reciente (busquen de dónde procede el ácido cítrico de los zumos
la farmacogenética que envasados) y limpieza (los detergentes que usamos a diario
esperan aplicar con el tienen un origen biotecnológico, al contener enzimas).
conocimiento del
genoma humano, para Otro ejemplo del uso de la Biotecnología en la Industria
que las personas puedan Química está la producción de los famosos bioplásticos. Estos
recibir tratamientos entran en el apartado de biomateriales, al tratarse de
médicos farmacológicos adecuados a la genética de cada polímeros que proceden de diversas rutas metabólicas, y
individuo. Todo lo anterior vuelve importante a esta ciencia pueden ser originados de bacterias como las del género
del área biológica. Pseudomonas.

AVANCES BIOTECNOLÓGICOS APLICADOS A LA QUÍMICA: Genómica:

Biomateriales de altas prestaciones y nanocomposites: El término genoma surge de las palabras genes y
El desarrollo de cromosomas.
nuevos materiales
El genoma representa la totalidad del material genético de
poliméricos a
un organismo contenida en el ADN de sus genes. El genoma
partir de
es lo que determina la especie y las características biológicas
vegetales,
de cada individuo. Proteómica
microorganismos
o bioprocesos, Proteoma: Conjunto de Proteínas expresadas a partir de un
podría permitir genoma.
nuevas formas de
administración de fármacos que actuarán de manera Proteómica: Es el campo que involucra la identificación,
controlada, biodegradable y no tóxica, así no tendrían que caracterización y cuantificación de proteínas de un tejido o
tipo celular.
La Bioinformática: La biotecnología permite escanear tu cuerpo:
Desarrolla un papel esencial en las diversas áreas que En casos en los que no se sabe qué tipo de enfermedad
comprenden la padece el paciente a tratar, la biotecnología ha desarrollado
biotecnología, una medicina capaz de escanear el cuerpo del enfermo.
tales como el Por ejemplo, la Universidad RMIT de Australia, desarrolló un
ensamblaje y la medicamento en forma de píldora que escanea por dentro el
anotación de los cuerpo del paciente. La píldora hace la función de escáner
datos obtenidos interno para buscar pruebas de posibles enfermedades. Esta
tras la píldora es un dispositivo electrónico que ha sido diseñado
secuenciación con sensores para detectar trastornos intestinales.
de un genoma,
la predicción de Otros estudios, han diseñado también un microchip de
la estructura de silicona que permite saber exactamente donde se encuentra
el origen de la enfermedad. El principal objetivo de este
macromoléculas, como las enzimas que catalizan las
reacciones químicas que tienen lugar dentro de la célula, y la microchip es contar con dispositivos a microescala que
evolución molecular o estudio de cómo han variado las busquen por el cuerpo humano problemas, los
secuencias de ADN a lo largo del tiempo. diagnostiquen y arreglen estos problemas.
Técnicas y productos biotecnológicos:
“El uso de la bioinformática para optimizar la producción de Las técnicas biotecnológicas utilizadas son comunes en los
compuestos de valor añadido, tales como el bioetanol o el diferentes campos de aplicación de la biotecnología, estas
biodiesel, es una realidad actual que se lleva perfilando desde técnicas se pueden reunir en los siguientes grupos:
hace varios años”.
a. Cultivo de células y tejidos:
A través de técnicas de computación, se puede calcular las Entre sus aplicaciones
modificaciones que han de llevarse a cabo en las secuencias tenemos la propagación
génicas para generar enzimas optimizadas para tales masiva de plantas,
procesos de producción, de forma que sean más resistentes a especialmente para
la temperatura y al pH específico requeridos en estos especies de difícil
procedimientos. Igualmente, la utilización de técnicas de propagación por otros
ingeniería genética in silico, permiten predecir qué genes métodos.
pertenecientes a otros seres vivos son necesarios introducir b. Tecnología de la hibridoma:
en el genoma del organismo productor de biocombustible, Una hibridoma es una línea celular obtenida mediante la
para mejorar su comportamiento e, incluso, para producir fusión de un linfocito B productor del anticuerpo específico
otros compuestos con valor añadido. de interés, con una línea celular de mieloma (linfocito B
Biotecnología médica: canceroso) que no produce una inmunoglobulina propia. Se
Está marcando un antes y un después en los tratamientos obtiene así una línea celular capaz de producir el anticuerpo
médicos. Sobre monoclonal de interés.
todo, estos c. Ingeniería de proteínas:
estudios están Surge de la necesidad del ser humano de modificar las
marcando un propiedades de proteínas ya existentes en la naturaleza para
gran avance en aprovecharlas hacia el mejoramiento de procesos
técnicas industriales, generación de productos comerciales con valor
genéticas y de añadido, diseño de biomateriales y la innovación de nuevas
localización tecnologías.
exacta de
enfermedades. d. Ingeniería genética:
Entre muchas mejoras que la biotecnología está trayendo al Es la manipulación directa de los genes de un organismo para
sector de la medicina, se pueden destacar: modificarlos, eliminarlos o duplicarlos. Mediante esta
técnica se obtienen proteínas de interés médico, la mejora
Edición genética para frenar enfermedades: genética de vegetales y animales para obtener una mayor
Gracias a la biotecnología se han desarrollado técnicas como producción y mejor calidad nutricional, obtención de plantas
la (CRISPR) que hace posible la edición de genomas humanos clónicas para cultivos, de bioinsecticidas (animales y plantas
para tratar enfermedades de origen genético. Esto permite a capaces de destruir a otros seres vivos que se alimentan de
estas personas aumentar su esperanza de vida. los cultivos), la producción de animales y vegetales
transgénicos, la biodegradación de residuos y terapias
génicas.
e. Biochips (Bioinformática): han desarrollado técnicas para la transferencia de embriones
Se designan como biochips los biodispositivos electrónicos sin cirugías. La
con aplicaciones directas sobre los seres vivos, como los modificación
implantes de chips para controlar los temblores de los genética permite la
enfermos del Parkinson. Otra aplicación es la detección de cría de animales
medicamentos y antibióticos utilizados en animales que hipoalergénicos,
entran de forma habitual en la cadena alimentaria de de forma que no
humanos. produzcan
reacciones
Aplicaciones biotecnológicas: adversas a las
Estamos inmersos hoy en la Era biotecnológica y esto se debe personas alérgicas. Actualmente se comercializan gatos
gracias al descubrimiento del ADN y los grandes avances modificados para no producir la glicoproteína Fel d1 y perros
respecto al estudio de la biología molecular, la biotecnología sin glicoproteína Can d1, responsables de la mayor parte de
ocupa una amplia gama de aplicaciones. las respuestas alérgicas. También se comercializan peces
CAMPOS DE APLICACIÓN cebra fluorescentes.
Biotecnología agraria: Biotecnología industrial:
Se usa para la resolución de todo tipo de problemas, para Producción de alcohol como combustible (Brasil, India;
incrementar el Estados Unidos) para una menor dependencia de
rendimiento del combustibles fósiles. Creación de levaduras que aprovechan
cultivo, potenciar la en mayor cantidad
resistencia a plagas, el azúcar para
la lucha contra producir mayor
condiciones cantidad de etanol
adversas, así como (soluciones
el aumento del biotecnológicas
contenido de para el desarrollo
nutrientes de los alimentos. Países como Argentina, Estados sustentable de
Unidos, Canadá y los de la comunidad Europea están muy bioprocesos y
avanzados en Biotecnología agraria. energías
Biotecnología vegetal: renovables).
Se producen nuevas variedades transgénicas de plantas con
características mejoradas. A nivel global se ve una gran Biotecnología en la salud: En medicina se aplica para
adopción de los cultivos transgénicos. En 2018, por ejemplo combatir la anemia, la
17 millones de agricultores de 26 países sembraron cultivos fibrosis quística, la
transgénicos en 191,7 millones de hectáreas (ISAAA, 2018). deficiencia de la
hormona del
Entre los cultivos transgénicos sembrados están: soja, maíz, crecimiento y la
canola, algodón, producción de insulina
remolacha humana. Se diseñan
azucarera y nuevas vacunas, se
alfalfa con tratan enfermedades de origen genético y tejidos dañados
tolerancia a mediante la inserción de células sanas y se identifican genes
herbicidas; maíz, y moléculas implicadas en el desarrollo de enfermedades
algodón, para una detección temprana.
berenjena y caña
de azúcar Biotecnología ambiental:
resistentes a insectos; maíz, algodón y soja con tolerancia a La Sociedad Internacional de Biotecnología Ambiental define
herbicidas y resistencia a insectos combinadas. También se a la biotecnología
sembraron, aunque en superficies mucho menores, papaya y ambiental como "el
calabacín amarillo resistentes a virus, maíz y caña de azúcar desarrollo, uso y
con tolerancia a sequía, clavel y rosa color azul, papa y regulación de
manzana menos susceptibles al pardeamiento, soja con alto sistemas biológicos
contenido de oleico y piña color rosa. para la remediación
de entornos
Biotecnología animal: contaminados
Se utilizan nuevas tecnologías reproductivas, nuevas vacunas (tierra, aire, agua) y para procesos amigables con el entorno
y bacterias que producen hormonas, en los últimos años se
natural (tecnologías "verdes" y desarrollo sustentable)", a otra, lo que podría dar lugar a reacciones alérgicas
como la biodegradación con microorganismos, bacterias imprevistas.
para procesar minerales, la utilización de biosensores para
detectar la presencia de contaminación en suelos y aguas por Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen
compuestos tóxicos como el benceno, tolueno. de los laboratorios de alta seguridad e infecten a la población
humana o animal.
Riesgos y desventajas de la biotecnología
Los agentes biológicos se clasifican, en función del riesgo de
Los adelantos biotecnológicos aseguran enormes esperanzas
para la humanidad. Sin embargo, también implican un infección, en cuatro grupos:
posible riesgo para los seres humanos y el ambiente.
• Agente biológico del grupo aquel que resulta poco
Riesgos probable que cause una enfermedad en el hombre.
a. Riesgos para el medio ambiente:
Entre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la • Agente biológico del grupo aquel que puede causar una
posibilidad de polinización cruzada, por medio de la cual el enfermedad en el hombre y puede suponer un peligro para
los trabajadores, siendo poco probable que se propague a la
polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se
difunde a cultivos no GM en campos cercanos, por lo que colectividad y existiendo generalmente profilaxis o
pueden dispersarse ciertas características como resistencia a tratamiento eficaz.
los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM. Esto • Agente biológico del grupo aquel que puede causar una
que podría dar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza enfermedad grave en el hombre y presenta un serio peligro
más agresiva o de parientes silvestres con mayor resistencia para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la
a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando colectividad y existiendo generalmente una profilaxis o
el equilibrio del ecosistema. tratamiento eficaz.
Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos • Agente biológico del grupo aquel que causando una
modificados enfermedad grave en el hombre supone un serio peligro para
genéticamente los trabajadores, con muchas probabilidades de que se
con genes que propague a la colectividad y sin que exista generalmente una
producen profilaxis o un tratamiento eficaz.
toxinas
insecticidas, Desventajas
como el gen del Los procesos de modernización agrícola, además del
Bacillus aumento de la producción y los rendimientos, tienen otras
thuringiensis. consecuencias. Una de ellas es la disminución de la mano de
Esto puede obra empleada por efectos de la mecanización; esto genera
hacer que se desempleo y éxodo rural en muchas áreas.
desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos Por otro lado, para aprovechar las nuevas tecnologías se
expuestas a cultivos GM. También puede haber riesgo para requieren dinero y acceso a la tierra y al agua. Los
especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, por agricultores con poca economía no pueden acceder a esos
plantas con genes insecticidas. También se puede perder recursos quedan fuera de la modernización y en peores
biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del condiciones para competir con las producciones modernas.
desplazamiento de cultivos tradicionales por un pequeño
número de cultivos modificados genéticamente"
En general los procesos de avance de la frontera agrícola en
áreas tropicales y subtropicales suelen generar impactos
ambientales negativos, entre otros: procesos de erosión de
los suelos mayor que en áreas templadas y pérdida de la
biodiversidad.
b. Riesgos para la salud:
Existen riesgos de
transferir toxinas de una
forma de vida a otra, de
crear nuevas toxinas o de
transferir compuestos
alergénicos de una especie