Enxeñería Xenética - Biotecnoloxía Introdución biotecnoloxía

Enxeñería Xenética - Biotecnoloxía


Introdución

A biotecnoloxía é a tecnoloxía baseada na bioloxía, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia dos alimentos, ciencias forestais e medicina. Desenvólvese nun enfoque multidisciplinario que involucra varias ciencias como bioloxía, bioquímica, xenética, viroloxía, agronomía, enxeñería, física, química, medicina e veterinaria entre outras. Ten gran repercusión na farmacia, a medicina, a microbioloxía, a ciencia dos alimentos, a minería e a agricultura entre outros campos. Probablemente o primeiro que usou este término foi o enxeñeiro húngaro Karl Ereki, en 1919, quen a introduciu no seu libro Biotecnoloxía na produción cárnica e láctea dunha gran explotación agropecuaria.

Segundo o Convenio sobre Diversidade Biolóxica de 1992, a biotecnoloxía podería definirse como toda aplicación tecnolóxica que utilice sistemas biolóxicos e organismos vivos ou os seus derivados para a creación ou modificación de produtos ou procesos para usos específicos.

O Protocolo de Cartagena1 sobre Seguridade da Biotecnoloxía do Convenio sobre a Diversidade Biolóxica define a biotecnoloxía moderna como a aplicación de:

• Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluídos o ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante2 e a inxección directa de ácido nucleico en células ou orgánulos

• A fusión de células máis aló da familia taxonómica que superan as barreiras fisiolóxicas naturais da reprodución ou da recombinación e que non son técnicas utilizadas na reprodución e selección tradicional

A enxeñería xenética é un conxunto de técnicas, formando parte da bioloxía molecular e tendo como obxecto a utilización dos coñecementos adquiridos en xenética, para utilizar, reproducirou modificar o xenoma dos seres vivos. A miúdo ten por obxecto a modificación dos xenotipos, e pois os fenotipos. A biotecnoloxía da manipulación xenética e transferencia de ADN dun organismoa outro, que posibilita a creación de novas variedades, a corrección de defectos xenéticos e a fabricación de numerosos compostos, son obxectivos da enxeñería xenética.

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Cartagena_Protocol_on_Biosafety 2 O ADN recombinante, ou ADN recombinado, é unha molécula de ADN artificial formada de forma deliberada in

vitro pola unión de secuencias de ADN procedentes de dous organismos diferentes que normalmente non se atopan xuntos. Ao introducirse este ADN recombinante nun organismo, prodúcese unha modificación xenética que permitea adición dunha nova secuencia de ADN ao organismo, conlevando a modificación de rasgos existentes ou a expresión de novos rasgos. A produción dunha proteína non presente nun organismo determinado e producida a partir de ADN recombinante, chámaselle proteína recombinante

1 de 29

https://en.wikipedia.org/wiki/Cartagena_Protocol_on_Biosafety


Na súa acepción máis ampla, a manipulación xenética significa calquera cambio realizado no material xenético.

Existen dous niveis de manipulación xenética.

• A primeira é a manipulación xenética de mellora, dedicada a crear individuos con mellores cualidades3. Isto ten diversos riscos tanto socio-éticos (división da especie en mellorados e non mellorados) como xenéticos (perda de diversidade xenética)

• A segunda é a manipulación xenética con fins terapéuticos con enormes opcións e posibilidades para a sociedade actual.

Aparición da Enxeñería Xenética : as enzimas de restrición

En 1953 descubriuse o fenómeno chamado de restrición: certos fagos (virus bacterianos) que parasitan a Escherichia coli podían desenvolverse en certas cepas desta bacteria, pero non podían facelo noutras (dise que están "restrinxidos" a determinadas cepas).

A finais dos anos 60, Werner ARBER, en Basilea, descobre as enzimas de restrición responsables dese fenómeno: a cepa de bacteria restrictiva produce unhas endonucleasas (enzimas de restrición, ou restrictasas) que escinden o ADN do fago crecido noutra cepa diferente.

Esas primeiras enzimas de restrición eran inespecíficas en canto ao sitio do ADN onde cortaban, pero en 1970 Hamilton O. SMITH, en Baltimore, descobre un novo tipo de enzima de restrición totalmente específica: capaz de recoñecer unha determinada secuencia de ADN, duns poucos pares de bases, e de cortar en ambas cadeas en lugares concretos.

En 1972, MERTZ e DAVIS engadiron a unha mestura de ADN de diferentes orixes unha enzima ADN-ligasa, procurando que se reparasen os enlaces fosfodiéster. E isto fíxolles darse conta de que podían constituír a base para a produción de moléculas recombinantes in vitro, con material xenético de diferentes especies.

Pero este ADN recombinante, xerado no tubo de ensaio, é inerte, non é máis que unha macromolécula híbrida que por si soa non fai nada. Si queremos que o ADN recombinante faga algo, hai que introducilo en células vivas que sexan capaces de expresar a súa información xenética.

Isto lévanos xa á idea do que é a enxeñería xenética: a formación in vitro de novas combinacións de material xenético, por medio da inserción dun ADN de interese nun vehículo xenético (vector), de modo que trala súa introdución nun organismo hospedador o ADN híbrido (recombinante) póidase multiplicar, propagar, e eventualmente expresarse.

En 1973 os investigadores Stanley COHEN e Herbert BOYER producen o primeiro organismo recombinando partes do seu ADN no que se considera o comezo da enxeñería xenética. En 1997 clónase o primeiro mamífero, a Ovella Dolly4.

3 Ver o ANEXO I : Euxenesia, ao final do texto

4 A ovella Dolly (5 de xullo de 1996 – 14 de febreiro de 2003) foi o primeiro mamífero clonado a partir dunha célula adulta. Os seus creadores foron os científicos do Instituto Roslin de Edimburgo (Escocia), Ian Wilmut e Keith Campbell. Foi en realidade unha ovella resultado dunha combinación nuclear desde unha célula doante diferenciada a un óvulo non fecundado e anucleado. A célula da que viña Dolly era unha célula xa diferenciada ou especializada, procedente dun tecido concreto, a glándula mamaria, dun animal adulto (unha ovella Fin Dorset de seis anos), o cal supoñía unha novidade. Ata ese momento críase que só se podían obter clones dunha célula embrionaria, é dicir, non especializada.

2 de 29


Manipulación xenética dos organismos

Á hora de levar a cabo a manipulación xenética dos organismos séguense unha serie de técnicas que, basicamente, consisten na localización do ADN de interese e a súa posterior inoculación en outro organismo receptor que vai a ver alteradas as súas cualidades e que non ten porque ser da mesma especie que o organismo doante do ADN.

Créanse, deste xeito, organismos modificados xeneticamente con xenes procedentes de especies diferentes e que se constitúen como organismos transxénicos.

Localización de segmentos de ADN

Un dos traballos importantes en enxeñería xenética é a localización dun determinado segmentoou fragmento de ADN. Tal localización pódese referir ben aos fragmentos que se pretenden clonar, e que é necesario seguirlles a pista, ben a un determinado xene ou unha secuencia de nucleótidos doxenoma dun organismo.

No caso de seguimento dos fragmentos de ADN no proceso de clonación, dependendo do vector empregado, adóitanse utilizar dúas técnicas:

1. Selección de células hospedadoras dos plásmidos. Pódense seleccionar estas células buscando un marcador do vector, por exemplo a resistencia a un antibiótico. Unha vez que se realizou a transferencia do vector ás células bacterianas hospedadoras, seméntanse en placa e faise unha réplica das colonias crecidas na mesma, levándose a outra placa co antibiótico ao cal presenta resistencia o plásmido elixido. Só aquelas colonias que sexan capaces de crecer nesta placa recibirían o plásmido e, con el, o fragmento de ADN desexado para a súa clonación.

2. Selección de células hospedadoras de vectores víricos. Neste caso, ao sementar as bacterias sometidas a transducción, haberá que buscar a presenza de placas de lise no cultivo.

Cinco meses despois nacía Dolly, que foi o único cordeiro resultante de 277 fusiones de óvulos anucleados con núcleos de células mamarias. Dolly viviu sempre no Instituto Roslin. Alí foi cruzada cun macho Welsh Mountain para producir seis cativas en total. No outono de 2001, aos cinco anos, Dolly desenvolve artrite comezando a camiñar dolorosamente, sendo tratada exitosamente con medicamentos antiinflamatorios. O 14 de febreiro de 2003, Dolly foi sacrificada debido a unha enfermidade progresiva pulmonar. Pénsese que un animal da raza Finn Dorset como era Dolly ten unha expectativa de vida de preto de 11 a 12 anos, pero Dolly viviu só seis anos e medio. A necropsia mostrou que tiña unha forma de cancro de pulmón chamada Jaagsiekte, que é unha enfermidade de ovellas, e está causada polo retrovirus JSRV. Os técnicos de Roslin non puideron certificar quehaxa conexión entre esa morte prematura e o ser clon, pois outras ovellas da mesma manada sufriron e morreron da mesma enfermidade. Tales enfermidades pulmonares son un particular perigo nas estabulacións internas, como foi ade Dolly por razóns de seguridade. Con todo, algúns autores especularon que había un factor agravante ao deceso de Dolly e era que tiña unha idade xenética de seis anos, a mesma idade da ovella da cal foi clonada. Unha base para esta idea foi o achado dos seus telómeros curtos, que son xeralmente o resultado do proceso de envellecemento. Con todo, o Roslin Institute estableceu que os controis intensivos da súa saúde non revelaron ningunha anormalidade en Dolly que puidesen pensar nun envellecemento prematuro.

3 de 29


Localización de segmentos de ADN mediante sondas de hibridación

Este método baséase no fenómeno de hibridación do ADN. Cando é quentado, rómpense os enlaces de hidróxeno, separándose as dúas cadeas de nucleótidos que o forman. Ao arrefriarse, estascadeas volverán unirse.

Cando se mesturan moléculas de ADN diferentes, as cadeas sepáranse ao quentarse, e, ao arrefriarse, produciranse colisións entre as cadeas de nucleótidos ao azar. Si dúas cadeas con secuencias case complementarias póñense en contacto, a medida que se produce o arrefriamento da mostra poderán formar unha dobre hélice híbrida, formada por unha cadea de nucleótidos dun ADN e outra procedente doutro. O grao en que os dous segmentos se unen, así como a rapidez en realizar a unión, dan unha medida da similitude entre as dúas secuencias de nucleótidos.

Para detectar un determinado fragmento de ADN é necesario preparar un “molde” que o identifique, chamado sonda. Consiste nun segmento de ADN ou ARN de cadea sinxela, que sexa complementario á secuencia de nucleótidos do fragmento a localizar. Esta sonda poderá ser sintetizada na súa totalidade no laboratorio, ou ser dun ADN complementario obtido por síntese a partir do ARNm mediante transcriptasa inversa, ou ser o mesmo ARNm correspondente ao fragmento en cuestión, ou ser o devandito fragmento xa identificado e obtido por restrición.

Á sonda, calquera que sexa, únese unha molécula indicadora (reporter). Pode ser algún isótopoconstituínte da mesma sonda (P32 por exemplo), ou ben unha enzima determinada, ou ben un composto fluorescente. Posteriormente poderase identificar mediante raios X, un produto dunha reacción determinada ou por microscopía de fluorescencia, respectivamente.

A sonda en cuestión ponse en contacto co ADN problema ou ben coas células portadoras do mesmo, nese caso haberá que tratalas con NaOH para lisarlas e desnaturalizar o seu material xenético. Posteriormente procederase para determinar con que fragmentos se hibrida ou con que células de determinadas colonias se hibrida, quedando así localizado o ADN desexado.

Por exemplo, si se quere clonar o xene da insulina e posteriormente identificalo, a sonda prepararase a partir de células do páncreas produtoras de insulina. A partir delas illarase o ARNm desta hormona; mediante unha transcriptasa inversa se sintetizará, con nucleótidos radiactivos, a cadea de ADN complementaria; mediante ADN-polimerasa e ADN-ligasa e con nucleótidos tamén marcados, formarase xa a cadea de ADN complementaria. Este ADN formado actuará como sonda no proceso de hibridación para a identificación do xene da insulina.

4 de 29


ADN da especie A ADN da especie B Rotura das cadeas pola mesma enzima de restrición

Nestes esquemas pódese ver dúas cadeas de ADN, de dúas especies distintas, simbolizado cada molécula de ADN dunha cor. Foron cortadas pola mesma enzima de restrición, e a partires dos fragmentos obtidosse construíron dos novos ADN híbridos.

ADN híbridos

Esquema dos pasos previos e das técnicas da manipulación xenética

A biotecnoloxía non é unha ciencia en si mesma, senón o resultado da aplicación dos coñecementos e técnicas usadas en varias ciencias diferentes: microbioloxía, xenética, bioquímica, química orgánica, química- física e enxeñería química, polo que os métodos que utiliza é un compendio dos usados nas mencionadas disciplinas.

Deste xeito, os pasos para dar solución aos diferentes problemas que se van suscitando serían os seguintes:

1. Selección da estirpe de interese, produtora dunha sustancia de utilidade: pesticida natural, hormona, antibiótico, etc. As ciencias implicadas poden ser a microbioloxía, a botánica, a zooloxía e a medicina, entre outras

2. Identificación, illamento do xene codificador e introdución (transformación/transfección)nas células produtoras, normalmente distintas do organismo de partida. A disciplina que se ocupa deste paso é a enxeñería xenética.

5 de 29


Utiliza diversas tecnoloxías tales como a do ADN recombinante e a Reacción en Cadea da Polimerasa (PCR), e diversos mecanismos de introdución. En canto a estes últimos case folga dicir que a microbioloxía volve ser imprescindible si se utilizan microbios como vectores

3. Selección da cepa produtora e cultivo no laboratorio. A selección implica ben técnicas microbiolóxicas, ben bioquímicas, dependendo do tipo celular e/ou a estratexia empregada, e, como resulta evidente, persegue illar a cepa, ou cepas, que recibiron o xene codificador das que non. Pola súa banda, a fase de cultivo busca a determinación das adecuadas condicións do mesmo e as posibilidades de mellora de cara a unha maior produtividade

4. Cultivo a gran escala da cepa produtora. A ciencia que se ocupa é a enxeñería química e utilízanse, esencialmente, técnicas de fermentación en dispositivos especiais denominados fermentadores

5. Illamento e purificación do produto de interese. Paralelamente á produción en masa é necesario deseñar procedementos que permitan a extracción do produto que se quere obter, xa que, de non existir, todo o proceso carecería de sentido. Diso encárgase a química orgánica e a química-física, utilizando técnicas diversas tales come filtracións, cromatografías, columnas de separación por enzimas, etc

En definitiva, a enxeñería xenética é, sen dúbida, unha das aplicacións con maior potencial e, por suposto, maior futuro da biotecnoloxía. E tamén unha das mais delicadas desde un punto de vista tanto ético, como sanitario, ecolóxico e legal. A manipulación xenética abarca tanto a microorganismos procariontes como a vexetais e animais superiores. O traballo estase levando a cabo en múltiples áreas, pero a idea subxacente, en calquera caso, é a posibilidade de enriquecer o xenoma dun determinado organismo (ou de parte del, un tecido) coa intención ben de potenciar ou ben de incorporar algunha característica determinada.

Como pode deducirse, o enriquecemento do xenoma dun organismo implica a incorporación de novos xenes, polo que cabe preguntarse ata que punto o organismo en cuestión, e a súa descendencia, poden seguir sendo considerados membros da súa especie.

Creouse o término de especie transxénica precisamente para designar a organismos cuxo xenoma foi modificado con xenes procedentes doutras especies. Pero os límites non están moi marcados. Parece sinxelo para microorganismos e, ata, vexetais; facendo un esforzo, tamén para animais, pero, e coa especie humana? Por exemplo, si a unha persoa incorporáseselle un xene, digamos dun fungo, que lle permitise sintetizar unha sustancia que lle conferise inmunidade contra certa enfermidade, debería ser considerado unha especie transxénica?

6 de 29


Cales son as técnicas empregadas na manipulación xenética? Como se leva a cabo?

➢ Técnica do ADN recombinante

Os fragmentos específicos de ADN pódense obter cortando moléculas de ADN con enzimas derestrición, transcribindo o ARNm a ADN coa enzima transcriptasa inversa, ou por medio da síntesede oligonucleótidos no laboratorio.

• Enzimas de restrición

As enzimas de restrición atópanse na natureza nas células bacterianas e nalgúns bacteriófagos. Escinden as moléculas de ADN en secuencias de recoñecemento específicas, que tipicamente teñen de 4 a 8 nucleótidos de lonxitude. A súa función nas células bacterianas é degradar moléculas de ADN estrañas. O ADN da bacteria protéxese das súas propias enzimas de restrición pola metilación de nucleótidos nas secuencias de recoñecemento.

Algunhas enzimas de restrición producen cortes da molécula de ADN que deixan extremos rectos. Outras cortan de xeito escalonado, deixando extremos “pegañentos” que logo poden unirse, por apareamento de bases complementarias, con outros fragmentos producidos pola mesma enzima. Isto fai posible combinar segmentos de ADN de fontes diferentes. Unha mesma molécula de ADN producirá distintos fragmentos, chamados fragmentos de restrición, si é tratada ou dixerida con diferentes enzimas de restrición. O gran número de enzimas de restrición e de secuencias de recoñecemento diferentes fai posible que sexan utilizadas para empalmar segmentos de ADN xenómico dunha variedade ilimitada de fontes.

As secuencias de recoñecemento das enzimas de restrición frecuentemente teñen seis pares de bases de lonxitude e, cando se len na mesma dirección (por exemplo 5' a 3'), as dúas cadeas complementarias da secuencia son idénticas; estas secuencias denomínanse secuencias palindrómicas. Algunhas enzimas como EcoRI e HindIII escinden o ADN dando como resultado extremos "pegañentos". As enzimas de restrición xeralmente obtéñense de bacterias e o seu nome deriva do nome científico desas bacterias: HpaI é de Hemophilus parainfluenzae; EcoRI é de Escherichia coli e HindIII é de Hemophilus influenzae.

7 de 29


Na técnica do ADN recombinante o proceso permite o illamento do xene buscado, o coñecemento da secuencia de bases que o conforma e da súa estrutura e, para rematar, a introdución do mesmo na célula de destino. Para levalo a cabo son de gran utilidade as enzimas de restrición, que permiten a escisión do ADN en puntos concretos, e as ligases, que realizan o contrario, é dicir, a unión de fragmentos de ADN.

Partindo do materialxenético da estirpe deinterese trátase de obterplásmidos recombinantesque porten o xenedesexado. Estesplásmidos seránintroducidos nas quedenominamos célulasprodutoras, procedendo ainserir o xene no ADNdestas.

É moi normal queen lugar de introducirunicamente o xene illadoresulte máis interesanteincorporar algún máis.Fálase entón de traballocon híbridos, xa que osprodutos obtidos seránunha mestura de variassustancias.

8 de 29


• Transciptasa Inversa

Outra ferramenta para obter fragmentos específicos de ADN é a transcriptasa inversa que foi illada de certos virus que conteñen xenoma de ARN, os retrovirus. Esta enzima é capaz de sintetizar ADN a partir dun molde de ARNm.

Cando estes virus infectan unha célula hospedadora, a transcriptasa inversa cataliza a síntese de ADN a partir do molde de ARN viral; o ARNm viral, que codifica proteínas víricas, se transcribe a partir deste ADN, como tamén o ARN viral que será empaquetado en novas partículas víricas. No laboratorio, a transcriptasa inversa pode utilizarse para sintetizarADN a partir dun molde de ARN, segmentos que se coñecen como ADN complementario, ou ADNc

Neste esquema obsérvase que a cápside dun retrovirus está rodeada tipicamente por unha envoltura externa de lipoproteína formada por elementos da membrana celular do seuhospedador anterior e porproteínas víricas. Esta envoltura pode fusionarse coa membranacelular dun novo hospedador, permitindo que o virus entre na célula.

Unha vez que o retrovirus entrou na célula, o ARN viral libérase da cápside e se transcribe a unha única cadea de ADN complementaria (ADNc).

Comeza de inmediato a síntese da segunda cadea de ADN (complementaria á primeira), producíndose unha molécula de ADNc de dobre cadea. Estas reaccións, así como a de degradación da molécula orixinal do ARN vírico, son catalizadas pola enzima transcriptasa inversa.

9 de 29


O cADN de dobre cadea pode integrarse ao cromosoma da célula hospedadora. Posteriormente se transcriben, a partir do ADN viral integrado, tanto o novo ARN xenómico viral como o ARNm para a síntese de proteínas víricas.

➢ PCR ou Reacción en Cadea da Polimerasa

É un mecanismo que permite obter un gran número de copias dun xene ou fragmento determinado de ADN de entre 50 pares de bases e 20 kilobases. Nun proceso sinxelo e rápido, no que se utiliza unha ADN polimerasa termoestable, conséguese a amplificación exponencial de devandito fragmento. O proceso realízase en ciclos de amplificación, concretamente 20 ou 30 ciclos, podéndose obter entre 106 e 109 copias, respectivamente.

10 de 29


➢ Introdución do xene na célula

A enxeñería xenética é tamén responsable da introdución do xene, ou xenes, na célula produtora. Diversos son os métodos que se poden utilizar, dependendo do tamaño do material a incorporar e das células obxecto da incorporación.

• Fálase de transfección cando se trata de introducir xenes no interior de bacterias utilizando virus bacteriófagos como vectores.

• Outros métodos están baseados en meras técnicas fisicoquímicas, son a transformación e a transdución, referidos á introdución de xenes en bacterias e células eucariontes, respectivamente. Nestes casos, procédese simplemente a permeabilizar a membrana, mediante o uso de determinadas sustancias, das células receptoras, tralo que hai que engadir ao medio a solución co xene.

• Outra posibilidade implica a utilización dos denominados “canóns”, técnica que consiste en engadir o xene a micropartículas de ouro que son disparadas sobre as células produtoras, normalmente en cultivo.

A metodoloxía do ADN recombinante, que permite a modificación de plásmidos para transferirxenes tanto a células procariotas como a células vexetais, utilízase para desenvolver vectores adecuados para a transferencia de xenes a outros organismos eucarióticos.

Un dos problemas técnicos con que se tropeza cando se intenta transferir xenes, é saber si un xene determinado realmente foi introducido nunha nova célula hospedadora e, si unha vez transferido, está dirixindo a síntese de proteína.

O Agrobacterium tumefaciens é unha bacteria común do chan que infecta ás plantas, producindo unha tumefacción ou tumor do tecido, coñecido como agalla de coroa. As investigacións mostraron que a causa desta agalla non é o A. tumefaciens mesmo, senón un plásmido relativamente grande contido na bacteria. Parte deste plásmido, que se coñece como Ti (inductor de tumor), intégrase ao ADN da célula vexetal hospedadora.

Para tratar de comprender de que xeito o plásmido Ti exerce os seus efectos, usouse a tecnoloxía de ADN recombinante para examinar os seus xenes. Tres dos seus xenes, segundo se atopou, rexen a síntese de hormonas vexetais, que actúan directamente sobre as células da agalla para promover o seu crecemento. Un ou máis xenes adicionais inflúen na maquinaria celular para producir aminoácidos particulares, chamados opinas, que poden ser utilizados polas células da agalla, pero non polas células normais. Ademais, as opinas actúan, dalgún xeito, como “afrodisíacosmoleculares”, incrementando a conxugación bacteriana e promovendo así a diseminación do plásmido Ti en bacterias non infectadas. En efecto, o Ti asume e dirixe as actividades dos seus dous hospedadores, as células bacterianas e as células vexetais, para promover a súa propia multiplicación. O plásmido Ti suscitou considerable atención non só a raíz das súas notables propiedades, senón tamén por ser un vector potencial para transportar xenes útiles a plantas cultivadas.

Hoxe en día emprégase ese plásmido modificado cos xenes de interese para modificar os vexetais e, deste xeito, aproveitarse dunha forma natural de enxeñería xenética para levar a cabo os obxectivos de manipulación propostos polos biotecnólogos.

11 de 29


Finalmente, hai que comentar que en ocasións é tamén desexable incorporar algún tipo de marcador que permita o seguimento ben do proceso, ben da posterior acción do produto obtido. Así,pode marcarse o xene mediante a utilización de sondas de ADN á súa vez marcadas radiactivamenteou por fluorescencia (actualmente úsase máis esta ultima técnica, coñecida como FISH, do inglés Fluorescence in situ Hybridization) e que se hibridan co ADN daquel; tamén pode incorporarse algún xene que codifique para unha proteína de fácil seguimento (actualmente utilízase unha proteína fluorescente de medusa, cuxo pequeno tamaño faina moi versátil). De feito, na actualidade existen xa "librarías" de plásmidos con determinadas características para o seu uso segundo as necesidades: tamaño dos xenes a incorporar, células receptoras, vector a utilizar.

Doutra banda, cando se seleccionou a cepa produtora e cultivouse en laboratorio adóitase proceder á conxelación de mostras; deste xeito dispóñense de reservorios orixinais nos que, ademais, impedíronse as mutacións que puidesen ter lugar ao azar.

12 de 29


Á hora de clonar un animal, pódese seguir o procedemento empregado para clonar á ovella Dolly, que, basicamente, está representado no seguinte esquema :

13 de 29


Aplicacións e usos da biotecnoloxía

A biotecnoloxía e, por tanto, a enxeñería xenética teñen unha serie de aplicacións que, na actualidade, poden resumirse nos seguintes apartados.

Con todo, o uso non controlado desta tecnoloxía pode provocar graves desequilibrios na biosfera, polo que, necesariamente, debería estar sometida a rigorosos controis científicos, independentes dos intereses industriais e políticos, co cal este debe ser un labor internacional e que obrigue por igual a tódolos países5.

Biotecnoloxía Médica e Farmacéutica

Das aplicacións da biotecnoloxía na sanidade imos destacar as seguintes:

• Obtención de antibióticos: nunha primeira fase, o traballo consiste na prospección en busca de bacterias e fungos con capacidade para producir sustancias de carácter antibiótico; organismos de cuxo xenoma, nunha segunda fase, poden obterse xenes a partir dos cales, e por transformación bacteriana, proceder á produción industrial de antibióticos

• Diagnose de enfermidades hereditarias: a importancia da biotecnoloxía reside no desafío de estratexias para levalas a cabo.Xunto coa amniocentese (técnica de extracción de células amnióticas do feto), os métodos baseados en enxeñería Xenética constitúen un diagnóstico prenatal de enfermidades hereditarias tales como a hemofilia, a anemia falciforme ou drepanocítica, distrofia musculare corea de Huntington (enfermidade que produce convulsiones motoras e demencia adulta), entre outras.A técnica utilizada denomínase RFLP ou “polimorfismo de lonxitude dos fragmentos de restrición”. Baséase no feito de que moitas destas enfermidades son debidas a mutacións puntuais dun xene, que poden alterar os lugares de corte (secuencias de recoñecemento) de determinadas restrictasas. Comparando fragmentos de ADN mutado con ADN normal vese adiferenza.Neste caso trátase de localizar e identificar o xene responsable dunha enfermidade que se sabe que é hereditaria. Para elo requírese a colaboración e cooperación de moitos investigadores de distintos laboratorios. Coñécense resultados con éxito como é o caso da identificación de corea de Huntington -en marzo de 1993- con marcadores RFLP, ou o da fibrose cística (enfermidade que afecta principalmente aos pulmóns). Unha vez localizado o xene débese determinar a secuencia de nucleótidos comparando o alelo normal e o defectuoso. Cando se logre, débese coñecer e caracterizar a proteína codificada. Todo iso encamiñado non só a detectar as claves do fallo, senón tamén a descubrir a alteración producida pola proteína codificada, o que pode supoñer un avance no coñecemento da fisioloxía. Tal sucedeu co descubrimento do xene da fibrose cística, por exemplo, que codifica unha proteína implicada no transporte dos ións de cloruro a través da membrana plasmática.

5 Ver máis adiante o ANEXO II : Organismos modificados xeneticamente

14 de 29


• Terapia xénicaA grandes liñas, este tipo de terapia ou curación de enfermidades consiste en reemprazar nascélulas un xene defectuoso, causante da enfermidade, por un xene normal. Realizar tal cambio en todas as células dunha persoa humana é imposible, por iso é polo que a maioría dos ensaios, que neste campo séguense realizando, introducen xenes sans nun tipo de célulasseleccionado. Si a enfermidade é, por exemplo, debido ao mal funcionamento das células naido sangue, na medula ósea, é nesas células onde se realiza a terapia.Todo iso supón identificar e descifrar o xene alterado, sintetizar ou clonar xenes normais e mediante un vector introducilos nas células defectuosas. Esta transmisión de ADN pode facerse de dúas formas:

terapia in vivo, introducindo os vectores na persoa doente directamente

terapia ex vivo , extraendo células defectuosas do paciente, ás cales transfírese o xene desexado e que, comprobada o seu reinserción, se reintroducen na persoa afectada.

Os vectores empregados para esta transferencia de ADN son:

Víricos: empréganse retrovirus e adenovirus, principalmente. Deberán ser de tal natureza que non causen enfermidades graves e teñen a desvantaxe de que inseren o ADN en zonas indeterminadas, o que pode causar trastornos

Non víricos: empréganse liposomas (denominados tamén lipoplexos ao unirse con plásmidos) e ADN espido en forma de plásmidos. Non causan enfermidades, pero a súa eficacia na transmisión é moito menor

Os vectores ou as células transformadas introdúcense no sitio apropiado, si é posible, ou benno torrente sanguíneo para, a través del, alcanzar órganos de difícil acceso ou tumores cancerosos ocultos e descoñecidos.Aínda que ata aquí falouse de reemprazar xenes defectuosos e introducir outros normais, haioutras liñas de investigación na actualidade, sobre todo buscando remedio contra o cancro e a SIDA. Así se estuda, no caso do cancro, introducir no tumor xenes que codifiquen a síntese de proteínas tóxicas ou que regulen reaccións tóxicas contra as propias células, que provoquen enérxicas respostas do sistema inmunitario ou ben que corten o fluxo de sangue que os tumores necesitan para seguir desenvolvéndose.Outro camiño é a terapia antisentido, consistente en introducir cadeas curtas de ADN sintético que se unen aos tránscritos de ARNm de xenes mutantes, impedindo a súa tradución en proteínas normais, ou a utilización de ribozimas , pequenas moléculas de ARN que degradan o ARNm dos xenes aberrantes.

• Vacinas recombinantes, principalmente obtidas contra enfermidades víricas. A causa da resposta de inmunidade fronte a unha invasión vírica, por exemplo, é a presenza dunha proteína determinada da cápside. Clonando o xene vírico responsable de devandita proteína obtense o axente que desencadea a resposta inmunitaria. Así, comercialízase desde 1986 a vacina contra a hepatite B. Estas vacinas son preferidas porque: son máis seguras que os xermes patóxenos mortos ou atenuados; son máis reproducibles, sempre que se vixíe a dotación xenética e, ademais, poden administrarse en doses elevadas, sen temor a efectos secundarios

15 de 29


• Obtención de anticorpos monoclonais: os anticorpos únense aos determinantes antixénicos específicos de superficie das células infecciosas ou canceríxenas para que ou ben outras células do sistema inmunolóxico procedan ao seu aniquilación, ou ben se autodestrúan a si mesmas. Utilízanse, xa que logo, en soroterapias. A biotecnoloxía deseñou unha estratexia para obter grandes cantidades de anticorpos idénticos e específicos para unha determinada afección, de forma que poden ser inoculados nun individuo doente cunha elevada garantía de efectividade. Os anticorpos monoclonais están sendo moi utilizados, sobre todo, nun amplo abano de estratexias terapéuticas contra o cancro. Neste caso utilízanse ratos que foron inmunizados con tecidos cancerosos humanos como "fábricas" dos anticorpos. Concretamente, utilízanse células do bazo que se hibridan con células tumorais para xerar estirpes, denominadas hibridomas, de elevado ritmo de multiplicación e, conseguintemente, de produción de anticorpos. Os anticorpos resultaron ser ferramentas moi versátiles: poden marcar células cancerosas para que sexan destruídas polo sistema inmune do propio organismo, poden sinalar e destruír os vasos sanguíneos xerados polo propio tumor para o seu nutrición ou o tecido conectivo que lle soporta, poden empregarse para bloquear a acción dos factores de crecemento que estimulan a división das células tumorais, poden usarse como portadores de todo un espectro de sustancias tumoricidas, coa seguridade de que non hai erro posible e só células neoplásicas (=canceríxenas) serán destruídas e, para rematar, poden utilizarse como precisos guías que conducen células citotóxicas preparadas xeneticamente para producir a lise das células tumorais.

• Obtención de hormonas (como a insulina e a hormona de crecemento) e outras sustancias (vitaminas, aminoácidos). Moi ilustrativa resulta a evolución na obtención de insulina na terapia substitutiva dos diabéticos. Empezouse extraéndoa directamente de páncreas de gando porcino, co que en ocasións aparecían problemas de reaccións alérxicas entre os receptores. A solución aportouna a biotecnoloxía utilizando bacterias transformadas co xene humano da insulina para producir en fermentadores (tamén denominados biorreactores) grandes cantidades de insulina similar á humana. Na actualidade estanse, así mesmo, producindo incribles avances noutras estratexias, como, por exemplo, a de xerar especies transxénicas de mamíferos con capacidade para producir proteínas de interese terapéutico noseu leite. Nestes casos, directamente introdúcese o xene en cuestión no interior do ovo fecundado.

• Proteínas enzimáticas ou con actividade específica▪ Interferóns, polipéptidos fabricados por células animais en resposta a unha infección

vírica▪ Factor VIII da coagulación sanguínea. Tendo en conta que a maior porcentaxe das

causas da hemofilia débense á ausencia desta globulina, chamada factor antihemofílico (AHF), que estimula ás plaquetas. A súa obtención por biotecnoloxía foi un alivio para remedio desta enfermidade.

▪ Renina, enzima extraida tradicionalmente do estómago de tenreiras ou cordeiros e necesario para “cortar” o leite na elaboración de queixos ou para determinados fármacos, é obtida actualmente por enxeñería xenética.

▪ Celulasa, enzima responsable da hidrólise da celulosa, cuxa síntese por biotecnoloxíapode ser vital para minorar a fame no mundo, convertendo este polisacárido non asimilable para os humanos e mamíferos, en fonte de glicosa. É utilizada na actualidade en determinados preparados dixestivos.

16 de 29


Biotecnoloxía industrial

Baixo este epígrafe se engloban diversos procesos biotecnológicos cuxa dimensión é eminentemente industrial e comercial.

• Produción de alimentos e bebidas fermentados: vinagre, legumes conservadas en vinagre, queixos, iogur, cervexa, pan, bebidas con ácido láctico e outras fermentacións de zumes de froitas, etc.

• Fabricación de proteínas para penso: utilízase unha técnica coñecida como proteínas dunha soa célula (PSC), que consiste en facer crecer bacterias ou lévedos transformados que son ricas en proteínas. A idea é, unha vez conseguida a cepa adecuada, facela crecer o mais rapidamente posible e no medio de cultivo mais barato. Na actualidade estanse utilizando bacterias que consumen metanol (aínda que tamén hai que fornecerlles amoníaco, sales minerais e aire, ademais dunha temperatura determinada) e estanse facendo probas con outras que consumen produtos de desecho da industria, como, por exemplo, o residuo das papeleiras. Entre outros microorganismos, utilízanse lévedos tales corno Candida utilis Candida tropicalis e Saccharomycopsis lipolytica, e algas como Spirulina maxima.

• Produción de polisacáridos para a industria alimentaria e outros usos: por exemplo, obtéñense dextranos utilizando bacterias da especie Leuconostoc mesenteroides.

• Produción de disolventes industriais e de ácidos orgánicos para a industria química

• Biodegradación microbiana na contaminación por hidrocarburos: tendo en conta as grandes cantidades de hidrocarburos que chegan ao mar (filtracións naturais, transporte, refinerías costeiras, augas residuais urbanas e industriais, escorrentías...), as praias e fondos mariños estarían cubertos por eles de non ser pola acción natural de certas bacterias (Pseudomonas, Arthrobacter, Nocardia, Acinetobacter...), lévedos (Candida e Rhodotorula), algúns mofos (Sporobolomyces e Clasosporium) e, parece ser, incluso un alga (Prototheca hydrocarbonea). O proceso consiste, en liñas xerais, en transformar os hidrocarburos noutros compostos máissolubles e inestables que, á súa vez, son atacados por outros microorganismos que os converten en sustancias máis simples ata chegar, paulatinamente, a CO2 e H2O. As experiencias en laboratorio perseguen conseguir cepas que posibiliten o seu emprego en situacións reais de descontaminación de costas, recuperación de cru e limpeza de tanques, tratamento de augas residuais de refinerías, etc.

• Fabricación de deterxentes: simplemente mencionar e1 emprego de bacterias do xénero Bacillus corno produtoras de proteasas e lipasas que poden ser engadidas aos deterxentes, denominados por iso "biolóxicos", para aumentar o seu efectividade limpadora.

17 de 29


Aplicacións en Agricultura

A agricultura pretendeu, ao longo da historia, obter plantas cultivables, cuxos rendementos sexan excelentes e para iso, xa desde antigo, serviuse da xenética, a maioría das veces dunha forma inadvertida.

Neste sentido deben entenderse os procesos de selección xénica que, desde sempre, leváronse acabo, realizando cruces, forzando poliploidías, para despois seleccionar aquelas plantas de resultados exitosos e multiplicalas asexualmente, formando clones delas.

Nas últimas décadas a aplicación dos coñecementos de enxeñería Xenética están proporcionando resultados espectaculares, obténdose as plantas transxénicas, é dicir, plantas ás que se introduciu ADN clonado (recombinante) e que o incorporaron ao seu xenoma de forma estable.

Os métodos para a obtención de plantas transxénicas baséanse nas técnicas de cultivos celulares e de transfección.

Dado que as células vexetais teñen unha parede celular, é necesario que as células dos callos sedispersen e dixírase a parede celular mediante pectinasas e celulasas, obténdose células sen parede, denominadas protoplastos.

A transfección de ADN aos protoplastos pódese realizar de forma directa ou indirecta:

Transferencia directa. Non se emprega ningún vector biolóxico para iso. Pode ser realizado por electroporación, microinxección (utilizando micropipetas especiais), liposomas ou lipoplexos e por métodos químicos (empregando polietilenglicol principalmente).

Transferencia indirecta. O axente de transfección máis empregado é a bacteria Agrobacterium tumefaciens. Esta bacteria é común no chan e caracterízase porque infecta ásplantas producindo tumoracións coñecidas como agalla en coroa.

Entre os principais caracteres que se transferiron a vexetais ou se está ensaiando no seu transfección, merecen destacarse:

• Resistencia a herbicidas, a insectos e a enfermidades microbianas. Xa se dispón no mercadode sementes de algodón, por exemplo, que son insensibles a herbicidas. Para a resistencia aos insectos servíronse do xenoma de cepas diferentes de Bacillus thuringiensis que producen unha toxina (toxina-Bt) daniña para larvas de moitos insectos, de modo que non poden desenvolverse sobre as plantas transxénicas con este xene. Respecto dos virus demostrouse que as plantas transxénicas co xene da proteína da cápside dun virus, son resistentes á invasión de devandito virus

• Incremento do rendemento fotosintético. Para iso transfírense os xenes da ruta fotosintética de plantas C4 que é máis eficiente

• Mellora na calidade dos produtos agrícolas. Tal é o caso da soia e a colza transxénicas que producen aceites modificados, que non conteñen os caracteres indesexables das plantas comúns

• Síntese de produtos de interese comercial. Existen xa plantas transxénicas que producen anticorpos animais (ás veces chámaselles “planticorpos”), interferón, e ata elementos dun

18 de 29


poliéster destinado á fabricación de plásticos biodegradables• Asimilación de nitróxeno atmosférico. Estase a ensaiar a transfección do xene nif

responsable da nitroxenasa, existente en microorganismos fixadores de nitróxeno, e que permitiría ás plantas que hospedasen devandito xene, crecer sen necesidade de nitratos ou abonos nitroxenados, aumentando a síntese de proteínas de modo espectacular

Animais transxénicos

A transfección de ADN recombinante a animais é similar ao exposto para a especie humana. Os animais transxénicos obtéñense introducindo os xenes clonados mediante microinxección en óvulos fecundados, principalmente. Así se obtivo, por primeira vez, que o xene da cadea beta da hemoglobina de coello fose transferido a óvulos fecundados de ratos. Estes óvulos implantados nos úteros de ratos femias deron orixe a ratos cuxos glóbulos vermellos tiñan hemoglobina beta de coello.

Estes ensaios en animais se han ir facendo cada vez máis frecuentes cos seguintes obxectivos:

• Favorecer a investigación biomédica básica para estudar a fisioloxía dos xenes e a bioloxía do desenvolvemento

• Mellorar a produtividade ou a resistencia ás enfermidades de animais de utilidade para a humanidade

• Produción de proteínas de valor farmacolóxico

Outras aplicacións da biotecnoloxía

• Armas biolóxicasPode considerarse esta unha utilización pouco afortunada dos coñecementos biotecnolóxicos e

microbiolóxicos, non só despois de que diversos países incorporáranos ao seu potencial militar, senón que tamén estea espertando o interese por parte de bandas terroristas.

De todos son coñecidas as accións bélicas con gases na I a II Guerra Mundial, ou o emprego degases defoliadores durante a guerra do Vietnam ou, como se pensa e foi denunciado, o uso de potentes axentes químicos na Guerra do Golfo. Os axentes mencionados son froito da enxeñería química, pera, aínda que perigosos, non son nada en comparación coas armas biolóxicas, cuxa característica é o incremento da súa perigosidade co tempo: os microorganismos reprodúcense e, unha vez instalados nun ambiente, multiplícanse tanto o seu índice de proliferación como a súa capacidade infecciosa.

Na actualidade, considéranse os seguintes axentes biolóxicos potenciais: Bacillus anthracis que produce o carbunco ou ántrax; toxina botulínica, producida pola bacteria Clostridium botulinum que produce o botulisrno; Yersinia pestis, que produce a peste bubónica, a famosa peste negra da Idade Media, e o virus Ébola, cuxa infección causa a morte nun 90% dos infectados sen que se coñeza tratamento algún polo momento.

Usos diversos• Descomposición de materia orgánica en depuradoras• Degradación de plásticos• Tratamento de residuos industriais e urbanos• Recuperación e reciclado de desechos biodegradables

19 de 29


• Lixiviación de minerais con bacterias e recuperación de escombros mineiros

20 de 29


Repercusións Sociais e Valoracións Éticas da Manipulación Xenética

Desde as publicacións dos primeiros experimentos realizados en enxeñería xenética, na décadados setenta, unha enorme controversia abriuse no mundo científico e social daquela época. As perspectivas que abrían os novos descubrimentos científicos variaban desde un mundo marabilloso onde se podían erradicar todas as enfermidades, producir todo tipo de fármacos, aumentar a produción agrícola e gandeira, ata un mundo catastrofista onde os novos seres creados no laboratorio podíanse apropiar da Terra. A capacidade de cambiar a vida, incluso a humana, podía estar en mans dunha minoría desaprensiva coas súas fatais consecuencias. Iso fixo que nas primeiras reunións científicas realizadas en Estados Unidos, país pioneiro neste campo, ás que acudiron políticos e xornalistas, se lograse unha moratoria na aplicación destes descubrimentos.

No entanto, o continuo clamor alarmante dunha gran parte da sociedade, e o inicio da investigación xenética coa especie humana, clonación de embrións, etc., levou a novas reflexións e á creación dun Comité Internacional de Bioética dependente da UNESCO, en 1993.

Fronte aos múltiples beneficios que este campo ofrece, expoñemos algúns problemas que pode presentar a aplicación da enxeñería Xenética:

Problemas sanitarios. Poden aparecer novos microorganismos patóxenos que provoquen enfermidades descoñecidas, ou ben que o remedio buscado contra un mal poida causar efectos secundarios non desexados

Problemas ecolóxicos. A liberación de novos organismos no ambiente pode carrexar a desaparición de especies contra as cales se loitase, con consecuencias descoñecidas, xa que cumpren unha función na cadea trófica da natureza, ou ben poden ser fonte de novas contaminacións debidas a un metabolismo incontrolado

Problemas sociais e políticos. As aplicacións da Biotecnoloxía no campo da produción industrial, agrícola e gandeira, poden crear diferenzas máis abismais aínda entre países ricos e pobres. O potencial biotecnolóxico en mans de gobernos ou grupos extremistas pode ter fatais consecuencias. O sondeo xénico en persoas humanas pode levar a consecuencias nefastas na contratación laboral, por exemplo, e atenta contra a intimidade a que ten dereito toda persoa

Problemas éticos e morais. A experimentación na especie humana pode atentar contra a dignidade da mesma. A perspectiva de coñecer e modificar o patrimonio xenético humano pode ser unha porta aberta ao euxenismo6 (creación ou mellora dunha raza). No campo da terapia xénica é defendible este procedemento cando se utilice en células somáticas, para determinadas enfermidades de recoñecemento universal, mentres que na liña xerminal pídese a súa prohibición en todo aquilo que sexa recompoñer un programa xenético humano,esixíndose incluso o seu penalización, segundo as recomendacións da Asemblea Permanente do Consello de Europa.

6 Ver máis adiante o ANEXO II : Organismos modificados xeneticamente

21 de 29


Por todo iso, é preciso que os coñecementos e avances en enxeñería Xenética se consideren patrimonio da humanidade, e que os organismos internacionais creados para iso sexan capaces de vencer as reticencias que crean os intereses políticos e económicos, logrando unha lexislación adecuada e xusta, que recolla as voces razoables de todos os sectores sociais.

En RESUMO

1. A enxeñería xenética é a ciencia biolóxica que se ocupa da manipulación dos xenes. A aplicación dos coñecementos da enxeñería xenética constitúe a Biotecnoloxía

2. O ADN pode ser cortado en fragmentos por medio das enzimas de restrición, que recoñecen determinadas secuencias de nucleótidos por onde levan a cabo a fragmentación. Estes fragmentos levan uns extremos cohesivos que fan que se poidan unir fragmentos de distinta orixe, formando un ADN chamado recombinante

3. Un traballo necesario en enxeñería xenética é a obtención de moitas copias de fragmentos de ADN para o seu estudo e manipulación. Iso conséguese mediante a clonación, utilizando célulasque actúan como axentes replicativos, ou in vitro, mediante a PCR, reacción en cadea da polimerasa

4. Para introducir ADN recombinante en células hospedadoras, recórrese a elementos xénicos chamados vectores. Estes son os plásmidos, os bacteriófagos, principalmente

5. A localización de determinados segmentos de ADN pódese levar a cabo mediante marcadores ou mediante sondas de hibridación de síntese in vitro

6. A biotecnoloxía é importante en, medicina, agricultura e gandería, entre outras, polos proveitos que reporta. Entre eles está a síntese de produtos necesarios para a vida humana, a diagnose e remedio de moitas enfermidades, a prevención de enfermidades hereditarias e a consecución de plantas e animais transxénicos

7. Toda investigación e aplicación dos coñecementos logrados pola enxeñería Xenética, deben ser realizados tendo en conta as normas universais da ética, a dignidade humana, e a conservación da natureza, constituíndo un patrimonio común a todos os pobos

22 de 29


ANEXO I : Euxenesia

A euxenesia é unha filosofía social que defende a mellora dos trazos hereditarios humanos mediante varias formas de intervención. As metas perseguidas variaron entre a creación de persoas máis sas e intelixentes, o aforro dos recursos da sociedade e o alivio do sufrimento humano. Os medios antigamente propostos para alcanzar estes obxectivos centrábanse na selección artificial, mentres os modernos céntranse no diagnóstico prenatal e a exploración fetal, a orientación xenética, o control de natalidade, a fecundación in vitro e a enxeñería xenética.

Historicamente, a euxenesia foi usada como xustificación para as discriminacións coercitivas eas violacións dos dereitos humanos promovidas polo estado, como a esterilización forzosa de persoas con defectos xenéticos, o asasinato institucional, por exemplo de homosexuais, e, nalgúns casos, o xenocidio de razas e culturas consideradas inferiores.

A selección artificial de seres humanos foi suxerida desde épocas moi antigas, polo menos desde Platón, pero a súa versión moderna foi formulada por vez primeira por Francis Galton en 1865, recorrendo ao recente traballo do seu primo Charles Darwin.

Teoría de Galton

A selección artificial de seres humanos foi suxerida desde épocas moi antigas, polo menos desde Platón, quen cría que a reprodución humana debía ser controlada polo goberno. Platón rexistrou estes puntos de vista na República:

“ ... que os mellores cohabiten coas mellores tantas veces como sexa posible e os peores coas peores ao contrario...”

Outros exemplos antigos inclúen a suposta práctica das polis de Esparta de abandonar aos bebés débiles fóra dos límites da cidade para que morresen. Con todo, deixaban a todos os bebés fóra durante un período de tempo, considerándose máis fortes aos superviventes, mentres moitos bebés supostamente máis débiles falecían.

Durante os anos 1860 e 1870, Galton sistematizou estas ideas e costumes de acordo ao novo coñecemento sobre a evolución do home e os animais provisto pola teoría do seu primo Charles Darwin. Tras ler A orixe das especies deste, Galton observou unha interpretación da obra de Darwina través da cal os mecanismos da selección natural eran potencialmente frustrados pola civilización humana. Galton razoou que, dado que moitas sociedades humanas buscaban protexer aos desfavorecidos e os débiles, ditas sociedades estaban a rifar coa selección natural responsable da extinción dos máis débiles. Só cambiando estas políticas sociais, pensou Galton, podería a sociedade ser salvada dunha “reversión cara á mediocridade”.

Galton esbozou por vez primeira a súa teoría no artigo de 1865 «Talento e personalidade hereditarios» (Hereditary Talent and Character), explicándoa logo máis detalladamente no seu libro de 1869 O xenio hereditario.Galton comezou estudando a forma na que os trazos humanos intelectuais, morais e de personalidade tendían a presentarse nas familias. O seu argumento básico era que o «xenio» e o «talento» eran trazos hereditarios nos humanos (aínda que nin el nin Darwin tiñan aínda un modelo de traballo para este tipo de herdanza). Galton concluíu que, posto que pode usarse a selección artificial para esaxerar trazos noutros animais, podían esperarse resultados similares ao aplicar estas prácticas en humanos.

23 de 29


Como escribiu na introdución de O xenio hereditario:

... Propóñome mostrar neste libro que as habilidades naturais do home derívanse da herdanza, baixo exactamente as mesmas limitacións en que o son as características físicas de todo o mundo orgánico. Consecuentemente, como é fácil malia estas limitacións lograr mediante a coidadosa selección unha raza permanente de cans ou cabalos dotada de especiais facultades para correr ou facer calquera outra cousa, da mesma forma sería bastante factible producir unha raza de homes altamente dotada mediante matrimonios sensatos durante varias xeracións consecutivas ...

Segundo Galton, a sociedade xa fomentaba as enfermidades disxenéticas, afirmando que os menos intelixentes reproducíanse máis que os máis intelixentes. Galton non propuxo sistema de selección algún, senón que esperaba que se acharía unha solución cambiando os bos costumes sociais de forma que animasen á xente a ver a importancia da reprodución.

Galton usou por primeira vez a palabra euxenesia no seu libro de 1883 Investigacións sobre asfacultades humanas e o seu desenvolvemento (Inquiries into Human Faculty and Its Development), no que quixo “mencionar os diversos tópicos máis ou menos relacionados co cultivo da raza ou, como poderiamos chamalo, coas cuestións euxenésicas”. Incluíu unha nota a pé para a palabra que rezaba:

... Isto é, con cuestións relacionadas co que se denomina en grego Euxenia, a saber, de bo linaxe, dotado hereditariamente de calidades nobres. Esta e as palabras relacionadas (euxénico, etcétera) son igualmente aplicables a homes, bestas e plantas. Desexamos enormemente unha palabra breve para aludir á ciencia da mellora da linaxe, que de ningúnxeito se limita ás cuestións de emparellamentos sensatos, senón que, especialmente no caso do home, toma conciencia de todas as influencias que tenden a dar aínda que sexa en remoto grao ás razas ou variedades máis aptas unha mellor oportunidade de prevalecer máis rapidamente sobre os menos aptos do que doutra forma faría. A palabra euxenesia expresaría suficientemente esta idea, sendo como mínimo unha palabra máis efectiva que viricultura, que unha vez aventureime a usar ...

En 1904 Galton aclarou a súa definición de euxenesia como a ciencia que trata sobre todas as influencias que melloran as calidades innatas dunha raza, e tamén con aquelas que as desenvolven ata a maior vantaxe.

A euxenesia terminou aludindo á reprodución humana selectiva como intento de obter nenos con trazos desexables, xeralmente mediante o enfoque de influír sobre as taxas de natalidade diferenciais. Estas políticas clasificábanse na súa maioría en dúas categorías:

• euxenesia positiva, a maior reprodución dos que se consideraba que contaban con trazos hereditarios vantaxosos, e a

• euxenesia negativa, a disuasión da reprodución dos que tiñan trazos hereditarios considerados malos.

No pasado, as políticas euxenésicas negativas estaban relacionadas con intentos de segregación, pasando por esterilizacións e ata xenocidio. As políticas euxenésicas positivas tomarontipicamente a forma de premios ou bonificacións para os pais «aptos» que tiñan outro fillo. Prácticas relativamente inocuas como a orientación matrimonial tiñan vínculos primitivos coa ideoloxía euxenésica.

24 de 29


ANEXO II : Organismos modificados xeneticamente

Un organismo xeneticamente modificado (abreviado OMX, OXM ou GMO, este último do inglés Genetically Modified Organism) é aquel cuxo material xenético é manipulado en laboratoriosonde foi deseñado ou alterado deliberadamente co fin de outorgarlle algunha característica específica. Comunmente son denominados transxénicos e son creados artificialmente en laboratorios por enxeñeiros xenéticos.

As técnicas de enxeñería xenética que se usan consisten en illar segmentos do ADN (material xenético) para introducilos no xenoma (material hereditario) doutro, xa sexa utilizando como vectoroutro ser vivo capaz de inocular fragmentos de ADN (Agrobacterium tumefaciens, unha bacteria), xa sexa bombardeando as células con micropartículas recubertas do ADN que se pretenda introducir, ou outros métodos físicos como descargas eléctricas que permitan penetrar os fragmentos de ADN ata o interior do núcleo, a través das membranas celulares.

Ao facer a manipulación no material xenético, este vólvese hereditario e pode transferirse á seguinte xeración salvo que a modificación esterilice ao organismo transxénico.

Microorganismos transxénicos

Como se reproducen con rapidez e son fáciles de desenvolver, as bacterias transxénicas producen hoxe infinidade de sustancias importantes e útiles para a saúde e a industria. No pasado, as formas humanas de proteínas como insulina, hormona do crecemento e factor de coagulación, que serven para tratar graves enfermidades e alteracións nas persoas, eran moi raras e custosas. Peroagora, as bacterias transformadas con xenes para proteínas humanas producen estes importantes compostos dun xeito moi económico e en gran abundancia. As persoas que teñen diabetes insulino-dependente son tratadas con insulina humana pura producida por xenes humanos introducidos en bacterias. No futuro, os organismos transxénicos poderían producir sustancias dirixidas a combater o cancro.

Animais transxénicos

Usáronse animais transxénicos para estudar xenes e mellorar as reservas de alimento. Producíronse ratos con xenes humanos que fan que o seu sistema inmunolóxico actúe igual ao do home. Isto permite estudar o efecto de enfermidades no sistema inmunolóxico humano. Hai gando transxénico que leva copias adicionais de xenes da hormona do crecemento. Eses animais crecen máis rápido e producen mellor carne que os animais comúns. Os investigadores tratan de producir polos transxénicos que resistan infeccións que ocasionan a intoxicación por alimentos. No futuro, osanimais transxénicos tamén poderían proporcionar unha fonte inesgotable das nosas propias proteínas. Varios laboratorios desenvolveron porcos e ovellas transxénicos que producen proteínas humanas no seu leite, facilitando así a recolección e refinación de devanditas proteínas. Hoxe día osanimais transxénicos pódense usar como fonte de produción de proteínas recombinantes, as cales pódense extraer ou consumir directamente do animal. Estas proteínas recombinantes pódense utilizar como vacinas ou medicamentos, entre outros. Ademais, os animais transxénicos estanse utilizando actualmente como modelos para estudar patoloxías humanas e así utilizalos en xenotrasplantes e cirurxía, entre outras aplicacións.

25 de 29


Plantas transxénicas

As plantas transxénicas son xa un elemento importante nas nosas reservas de alimentos. No ano 2000, o 52% da soia e o 25% do millo cultivado en Estados Unidos, eran cultivos transxénicos ou xeneticamente modificados. Moitas destas plantas conteñen xenes que producen un insecticida natural, polo que non require praguicidas sintéticos. Outros cultivos teñen xenes que lle permiten resistir sustancias químicas que matan malas herbas. Eses xenes axudan a que o cultivo sobreviva mentres se controla a mala herba. Un dos últimos desenvolvementos importantes en alimentos modificados xeneticamente, consiste nunha planta de arroz que contén vitamina A, un nutriente esencial para a saúde das persoas. Grazas a que o arroz é un alimento fundamental para miles de millóns de persoas en todo o mundo, esta clase de arroz podería mellorar a dieta e a saúde de moitaspersoas ao proporcionar un nutriente importante.

Controversia

Visto todo o anterior semella que o uso de organismos modificados xeneticamente debería estenderse por todo o mundo, xa que non aportan máis que vantaxes evidentes ... ou non é de todo así?

A práctica de modificar xeneticamente as especies para uso do humano acompaña á humanidade desde as súas orixes. Con todo, a inocuidade dos transxénicos no ambiente é obxecto de controversia entre os sectores a favor da biotecnoloxía e os sectores ambientalistas en contra da mesma. Ambos sectores esgrimen estudos científicos para sustentar as súas posturas, e acúsanse mutuamente de ocultar ou ignorar feitos fronte ao público.

A Organización para a Agricultura e a Alimentación (FAO polas súas siglas en inglés) pola súa banda indica con respecto aos transxénicos cuxa finalidade é a alimentación:

A ciencia non pode afirmar que unha tecnoloxía está completamente exenta de riscos. Os cultivos sometidos á enxeñería xenética poden reducir algúns riscos ambientais asociados coa agricultura convencional, pero tamén introducirá novos desafíos que haberá que afrontar. A sociedade terá que decidir cando e onde é o bastante segura a enxeñería xenética.

Con todo, que non se observaran ata o de agora efectos negativos sobre a saúde humana non significa que non poidan suceder. Os científicos piden unha prudente valoración caso a caso de cadaproduto ou proceso antes da súa difusión, para afrontar as preocupacións lexítimas de seguridade.

Vantaxes

Para os partidarios da biotecnoloxía existen as seguintes vantaxes

• Melloras no proceso industrial

Unha gran versatilidade na enxeñería, posto que os xenes que se incorporan ao organismo hóspede poden provir de calquera especie, incluíndo bacterias. Pódese introducir un só xene no organismo sen que isto interfira co resto dos xenes; deste xeito, é ideal para mellorar os caracteres monoxénicos, é dicir, codificados por un só xene, como algúns tipos de resistencias a herbicidas. O proceso de modificación xenética demora moito menos que as técnicas tradicionais de melloramento por cruzamento; a diferenza é de anos, e froitos en meses

26 de 29


• Vantaxes para os consumidores

Produción de novos alimentos. Posibilidade de incorporar características nutricionais distintas nos alimentos Vacinas indiscriminadas comestibles, por exemplo: tomates coa vacina da hepatite B.

• Vantaxes para os agricultores

Melloras agronómicas relativas á metodoloxía de produción e o seu rendemento. Aumento da produtividade e a calidade aparente dos cultivos. Resistencia a pragas e enfermidades coñecidas; por exemplo, por inclusión de toxinas bacterianas, como as de Bacillus thuringiensis específicas contra determinadas familias de insectos. Tolerancia a herbicidas (como o glifosato ou o glufosinato), salinidade, fitoextracción en chans metalíferos contaminados con metais pesados, secas e temperaturas extremas. O proceso de modificación xenética demora moito menos que as técnicas tradicionais de mellora por cruzamento, que require varias xeracións para eliminar outros xenes que se introduciron no mesmo cruzamento.

• Vantaxes para o ambiente

Algunhas variedades transxénicas permitiron unha simplificación no uso de produtos químicos, como no caso do millo Bt (modificado por Bacillus thuringiensis), onde o combate de pragas xa non require o uso de insecticidas químicos de maior espectro e menor biodegradable. Con todo nun estudo con pequenos granxeiros nas terras de Makhathini, KwaZulu Natal, Sudáfrica, adoptando algodón Bt (a variedade transxénica Bt do algodón) demostrouse que o uso deste transxénico diminúe o uso de piretroide pero non o elimina completamente, e necesítanse seguir utilizando outros pesticidas, tamén se demostrou que non era rendible o uso de algodón Bt pola súa baixa produción de algodón nesas terras.

• Novos materiais

Ademais da innovación en materia alimentaria, a enxeñería xenética permite obter calidades novedosas fose deste ámbito; por exemplo, por produción de plásticos biodegradables e biocombustibles.

Inconvenientes

• Resistencia aos antibióticos

Para localizar as células en que se incorporou e activaou o xene introducido, un método común é a introdución de xenes que determinan certa resistencia a uns antibióticos, de modoque ao engadir o antibiótico sobreviven só as células resistentes, co xene de resistencia incorporado e activo, e probablemente tamén co xene que se desexa introducir. Devandito método utilízase co fin de verificar que o xene de interese sexa efectivamente incorporado no xenoma do organismo hóspede. Estes xenes acompañantes son denominados marcadores,e non son necesarios para o resultado final, só simplifican o proceso para logralo. Existen outros marcadores que non teñen relación coa resistencia a quimioterápicos, como os de auxotrofía. Témese que a inclusión destes elementos nos alimentos transxénicos podería facer que a resistencia aos antibióticos transmitísese ás bacterias da flora intestinal, e desta a organismos patóxenos. No entanto, por orde da FAO os alimentos transxénicos comercializados deberían carecer dos mencionados xenes de resistencia.

27 de 29


• Maior nivel de residuos tóxicos nos alimentos

Os cultivos de OMX conlevan un maior uso de pesticidas. Un estudo baseado nos datos do Departamento de Agricultura dos EUA demostrou que, en 2008, os cultivos transxénicos necesitaron un 26% máis de pesticidas por hectárea que as variedades convencionais.A posibilidade de usar intensivamente insecticidas aos que son resistentes os transxénicos faique se vexan afectadas e danadas as especies veciñas (non resistentes). No entanto, as plantas transxénica que producen proteína Bt por exemplo, non necesitan de pesticidas, poloque se reduce a cantidade de agroquímicos necesarios. Ademais están en desenvolvemento plantas capaces de fixar nitróxeno atmosférico, co que non requirirían de abonos nitroxenados.

• Posibilidade de xeración de novas alerxias

Un estudo científico de 1999 mostrou a posibilidade de que os alimentos transxénicos producisen algún tipo de dano. Nel indicábase que o intestino de ratas alimentadas con patacas xeneticamente modificadas (expresando unha aglutinina de Galanthus nivalis) resultaba danado severamente. No entanto, este estudo foi criticado debido á existencia de erros no deseño experimental e no manexo dos datos. Por exemplo, incluíronse poucos animais en cada grupo experimental (o que dá lugar a unha gran incerteza estatística), nin se analizou a composición química con precisión das distintas variedades de pataca empregadas, nin se incluíron controis nos experimentos e finalmente, a análise estatística dos resultados era incorrecto.En calquera caso non se pode desbotar a posibilidade da aparición de novas reaccións alérxicas, aínda que a xente que está a favor destas técnicas argumentan que os casos de alerxias non terían por que ser diferentes aos dos alimentos normais, pois os transxénicos por norma xeral só expresan proteínas esóxenas ás que xa estamos afeitos.

• Contaminación de variedades tradicionais

O pole das especies transxénica pode fecundar a cultivos convencionais, obténdose híbridos e transformando a estes cultivos en transxénicos. Este fenómeno xa ocorre coas variedades non transxénicas hoxe en día. Isto coñécese como contaminación xenética. A solución a este problema serían as plantas estériles, que se desenvolvan normalmente pero non poidan reproducirse. Pero esta última posibilidade prexudicaría aos agricultores tradicionais ao non poder conservar unha parte da colleita para volver sementar a tempada seguinte aumentandodeste xeito a dependencia destes á biotecnoloxía e poñendo en risco a súa autosuficiencia e aseguridade alimentaria.

• Morte doutros insectos ou polinizadores

Aínda que o emprego de recombinantes para toxinas de Bacillus thuringiensis é, por definición, un método específico, a diferenza dos praguicidas convencionais, existe unha demanda comercial que provoca o desenvolvemento de cepas que actúan conxuntamente contra lepidópteros, coleópteros e dípteros. Este feito podería afectar á fauna accesoria do cultivo.

28 de 29


• Impacto ecolóxico dos cultivos

Algúns autores supoñen que nas especies resistentes a herbicidas os agricultores empréganosen cantidades maiores, co cal causan un maior impacto ambiental. Deste xeito, un estudo recente, mostrou que as formulacións e produtos metabólicos de Roundup (herbicida con glifosato) causarían a morte de embrións, placentas, e células umbilicais humanos in vitro aínda en baixas concentracións.

Política e lexislación

Nunha sociedade que cada vez máis se agrupa en grandes cidades con barrios desagregados nos que o contacto entre as persoas tende a facerse cada vez máis superficial, as referencias da opinión da comunidade perdéronse. Cada vez hai máis distancia entre as nocións de interese xeral e persoal, de modo que para recuperar o pulso do que importa, o papel dos medios de comunicación éclave. O que non sae nos medios non existe. O asunto dos transxénicos, hurtado á opinión pública desde os inicios pola renuncia dos medios a formar e investigar, volverá ao barbeito dos temas sen resposta. Aparecerá de cando en vez, sempre baixo a forma dun enigma científico sen solución que admite as versións a favor e en contra sen inmutarse. Mentres, continúa o lento pero inexorable avance dos transxénicos nos nosos campos.

O noso país é a cuña que atoparon as multinacionais dos alimentos manipulados xeneticamentepara invadir Europa do mesmo xeito que fixeron en Sudamérica. Este debate social está moi politizado, porque a industria defende os seus intereses lexítimos de sacar proveito económico das súas invencións, por iso existen patentes. A industria dos transxénicos está formada por empresas moi poderosas que teñen unha estratexia de medios e a información que aparece nos medios de masas convértena nunha campaña publicitaria que crea toda unha imaxe positiva. É certo que non sereportaron riscos sanitarios, de efecto na saúde, pero non se fala máis de problemas que cientificamente estanse analizando con respecto de posibles efectos negativos de orde ambiental. O debate atópase polarizado, fronte aos ecoloxistas e o resto de opositores está a posición da industria que ten toda unha estratexia de medios, de marketing, e apoios institucionais para conformar unha opinión neutra e científica en aparencia.

A Organización Mundial da Saúde di respecto diso:

Os diferentes organismos xeneticamente modificados inclúen xenes diferentes inseridosen formas diferentes. Isto significa que cada alimento modificado e o seu grao de inocuidade deben ser avaliados individualmente, e que non é posible facer afirmacións xerais sobre a inocuidade de todos os alimentos modificados xeneticamente.

Etiquetado de alimentos transxénicos

Debido á sensibilización do público neste campo e para cumprir co dereito que teñen os consumidores a saber o que consumen, as lexislacións de moitos países empezan a ter en conta este tema, obrigando, por exemplo, a rotular explicitamente os alimentos en cuxa composición se inclúan organismo transxénicos.

En Estados Unidos e Canadá non é necesario este etiquetado, pero si na Unión Europea, Xapón, Malaisia e Australia. Este etiquetado require a separación dos compoñentes transxénicos e non transxénicos durante a súa produción pero tamén durante o procesado subseguinte, o que esixe un coidadoso seguimento da súa trazabilidade.

29 de 29

Enxeñería Xenética - Biotecnoloxía Introdución biotecnoloxía

Documents

Transcript of Enxeñería Xenética - Biotecnoloxía Introdución biotecnoloxía