Generalidades, Importancia, Historia, Avances y Perspectivas de La Biotecnologia
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1 Escuela Profesional de Ing. Biotecnológica UCSM Generalidades. Importancia. Historia, avances, perspectivas de la Biotecnología Vegetal. 1. Generalidades 1.1 ¿Qué es Biotecnología? “La biotecnología es la rama tecnológica que se ocupa de la fabricación industrial de productos para el uso del ser humano utilizando para ello reacciones químicas producidas por organismos vivos.” Podemos entender por biotecnología la serie de procesos industriales que implican el uso de organismos vivos, bien sean plantas, animales o microorganismos. La biotecnología es la nueva revolución industrial. La idea que subyace en ella es sencilla: por qué molestarse en fabricar un producto cuando un microbio, un animal o una planta (los verdaderos protagonistas de la biotecnología) pueden hacerlo por nosotros. Así, se pueden lograr desde combustibles a medicinas, pasando por plásticos, alimentos, vacunas, recursos minerales, etc. Biotecnología Vegetal
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Generalidades, Importancia, Historia, Avances y Perspectivas de La Biotecnologia vegetal
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Escuela Profesional de Ing. Biotecnológica UCSM
Generalidades. Importancia. Historia, avances,
perspectivas de la Biotecnología Vegetal.
1. Generalidades
1.1 ¿Qué es Biotecnología?
“La biotecnología es la rama tecnológica que se ocupa de la fabricación
industrial de productos para el uso del ser humano utilizando para ello
reacciones químicas producidas por organismos vivos.”
Podemos entender por biotecnología la serie de procesos industriales que
implican el uso de organismos vivos, bien sean plantas, animales o
microorganismos. La biotecnología es la nueva revolución industrial. La idea
que subyace en ella es sencilla: por qué molestarse en fabricar un producto
cuando un microbio, un animal o una planta (los verdaderos protagonistas de
la biotecnología) pueden hacerlo por nosotros. Así, se pueden lograr desde
combustibles a medicinas, pasando por plásticos, alimentos, vacunas, recursos
minerales, etc.
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Millones de años de evolución les capacitan para ello. Existen microorganismos
para todo: los hay que son capaces de vivir en agua hirviendo, y los que habitan
hielo, pasando por los que existen en el interior de la corteza terrestre. Son
capaces de comer petróleo, madera, plástico, e incluso rocas sólidas. Pero pese
a todo, no siempre es fácil encontrar el organismo o célula adecuados para
producir un determinado producto. No hay problema: se crean. Para ello la
biotecnología cuenta con una poderosísima herramienta, la ingeniería genética.
En muchas ocasiones, la propia biotecnología se confunde con ella.
Productos biotecnológicos inundan nuestra vida ya. No hay que esperar al
futuro. Es verdad que los más célebres y comercializados son los que atañen a
la salud: insulina, linfocinas, interferón, hormona del crecimiento,
eritropoyetina, factores de coagulación sanguínea, múltiples vacunas,
antibióticos, vitaminas, etc. Pero también hay insecticidas, combustibles
renovables, cultivos resistentes, plantas y animales mejorados en su
producción, sistemas de control de la contaminación, colorantes, alimentos
para ganado, etc. Y muchos más que pronto se comercializarán. La prueba del
brillante futuro que aguarda a la biotecnología es el que empresas como Shell,
Exxon, Glaxo, Standard Oil, Unilever, y muchas otras, cuentan con su propia
división biotecnológica en la que invierten grandes sumas.
La generación del conocimiento y su aplicación ha estado llena de sobresaltos y
controversias a lo largo de la historia de la humanidad. En la actualidad una
sociedad mejor informada reclama sus derechos a participar en las decisiones
que marquen el rumbo y la aplicación del nuevo conocimiento científico y
tecnológico. Hay que hacer resaltar el hecho de que en los últimos cien años
decenas de miles de nuevos productos y derivados químicos han entrado hacer
parte del diario consumo de nuestras vidas, representando los mismos el
aporte de grandes beneficios tangibles en la salud, la alimentación, el vestido y
el entretenimiento, pero también hay que hacer ver que también han sido
responsables del deterioro del medio ambiente, contaminando el agua, el aire y
los suelos.
Miles de toneladas de residuos tóxicos abandonados en lugares inseguros, el
deterioro de la capa de ozono, niños que nacen con deformaciones y altos
niveles de plomo en el ambiente, son noticias de todos los días. Se le presenta
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un gran dilema y controversia al Ser Humano: Porque el humano debe
satisfacer sus necesidades crecientes, pero se muestra preocupado por evitar
que su entorno ecológico se deteriore, está es una situación real y de gran
controversia a nivel mundial, las sociedades en vías de desarrollo se preguntan,
porque tienen que pagar el precio del desarrollo de las otras sociedades,
llamadas del Norte o desarrolladas y porque se debe afectar el desarrollo
potencial de las sociedades del Sur, en fin esto nos está afectando como una
realidad global y realmente lo que nos debería interesar a todos nosotros como
Humanidad, es el futuro y la suerte de nuestro planeta azul: La tierra.
Una de las disciplinas científicas que está ahora muy en boga y en acelerado
crecimiento es la Biotecnología; cualquier proceso tecnológico que afecte o
modifique la biología cae dentro de esta disciplina.
La biotecnología tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la ciencia
de los alimentos, el tratamiento de residuos sólidos, líquidos, gaseosos y
la agricultura.
1.2 Las aplicaciones de la BIOTECNOLOGIA.
La Ingeniería Biotecnológica tiene varios campos de aplicación:
Biotecnología Roja: Procesos médicos, producción de antibióticos y
ingeniería genética.
Biotecnología Blanca: Procesos industriales, industria textil.
Biotecnología Verde: Agronomía, plantas transgénicas, ambiente.
Biotecnología Azul: Biotecnología marina para aplicación en acuicultura,
cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.
Biominería, bioinformática, etc.
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1.3 Biotecnología Vegetal
Con las técnicas de la biotecnología moderna, es posible producir más
rápidamente que antes, nuevas variedades de plantas con características
mejoradas, produciendo en mayores cantidades, con tolerancia a condiciones
adversas, resistencia a herbicidas específicos, control de plagas, cultivo durante
todo el año. Problemas de enfermedades y control de malezas ahora pueden
ser tratados genéticamente en vez de con químicos.
La ingeniería genética (proceso de
transferir ADN de un organismo a otro)
aporta grandes beneficios a la
agricultura a través de la manipulación
genética de microorganismos, plantas y
animales.
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Una planta modificada por ingeniería genética, que contiene ADN de una fuente
externa, es un organismo transgénico. Un ejemplo de planta transgénica es el
tomate que permite mantenerse durante mas tiempo en
los almacenes evitando que se reblandezcan antes de ser transportados.
En el mes de Enero del año 2000, se llegó a un acuerdo sobre el Protocolo de la
Bioseguridad. Europa y Estados Unidos acordaron establecer medidas de
control al comercio de productos transgénicos.
Más de 130 países dieron el visto bueno al acuerdo de Montreal, sin embargo,
en este acuerdo existen partes con posiciones, que si no son incompatibles, sí
son contradictorias en lo relativo al etiquetado y comercialización de estos
productos:
De una parte encontramos a EEUU y a sus multinacionales, que
acompañados por otros grandes países exportadores de materias
primas agrícolas, quieren una legislación abierta y permisiva, en la que
el mercado sea quien imponga su ley. EEUU defiende el uso de la
biotecnología y pone de relieve la importancia de su industria, que crea
nuevos puestos de trabajo y fomenta la innovación tecnológica y podría
acabar con el hambre del mundo.
En el lado opuesto se encuentra la Unión Europea y otros países
desarrollados de Asia, que pretenden poner orden y límite a ese
comercio, empezando por un etiquetado riguroso que diferencie, tanto
las materias primas como los productos elaborados en los que se
incluyan organismos modificados genéticamente (OMG). Así mismo
pretenden controlar y limitar el desarrollo de las patentes, propugnando
incluso, una moratoria de 10 años, debido a que no se conoce con
certeza los verdaderos efectos de esas manipulaciones genéticas sobre
el resto de variedades vegetales y sobre el ecosistema. España ha sido
acusada por grupos ecologistas y organizaciones agrarias como, COAG y
UPA de ser uno de los países más permisivos en este aspecto.
El sector más radical lo constituye aquellos los grupos conservacionistas
y colectivos científicos que abogan por la prohibición de cualquier tipo
de alteración de los códigos genéticos.
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Las multinacionales de la biotecnología son las que, por ahora se están
llevando el gato al agua. Los cinco gigantes son:
o AstraZeneca.
o DuPont.
o Monsanto.
o Novartis.
o Aventis.
2. Importancia
El impacto de la biotecnología en la vida humana no se observa solamente en
cuestiones puntuales sino que la percibimos en forma transversal en toda la
actividad del hombre ya que afecta de diversas maneras a la sociedad.
Se pueden señalar resultados importantes en el campo de la genética humana,
así en la prevención y tratamiento de enfermedades de tipo congenito, en el de
la agricultura, producción de semillas transgénicas entre otros avances en la
mejora de la producción agrícola. En el campo de la microbiología, se pueden
resaltar a los actinomicetos, que son bacterias del suelo y del medio ambiente,
estos microorganismos tienen grandes aplicaciones en la biotecnología, debido
a su capacidad de producir una gran diversidad de metabolitos, es decir
productos derivados de sus procesos de metabolismo. Estos microorganismos
producen más de 5000 tipos de metabolitos los cuales tienen muy diversas
aplicaciones en la industria o en el campo de la medicina y farmacia. Además
sus productos tienen gran aplicación en procesos de biotransformación de
moléculas persistentes y que se efectúa con alta eficiencia y especificidad.
La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el
hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la
naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de
sus necesidades.
Los progresos en biotecnología industrial y en procesos bioquímicos han
conducido a nuevos mecanismos y metodologías en reacciones biocatalitícas
que permitieron que los procesos tradicionales fueran más eficientes , se
redujeran costos de producción , se utilizaran reactivos menos peligrosos o que
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incluso se cambiaran procesos químicos por bioquímicos, con el fin de hacer
uso sostenible de los recursos naturales, darle importancia a temas claves
como salud, seguridad aspectos medioambientales.
La biotecnología ha demostrado ser un fenómeno tecnológico e industrial de
enorme importancia e incidencia en el futuro cercano de la producción de
diversos bienes y servicios relacionados con el quehacer veterinario. La
historia reciente de la biotecnología ha presentado diversos debates y
conflictos sociales que, como todo cambio, ha tenido defensores y detractores.
2.1 Importancia de la biotecnología en la medicina
La investigación científica ha aportado nuevas técnicas que permiten la
transferencia de genes de una especie a otra, proporcionando una amplia gama
de aplicaciones dirigidas a beneficiar a la salud de la sociedad.
Las cuatro áreas de investigación sobre salud humana en las que la
Biotecnología tiene un mayor impacto son las relativas a diagnóstico molecular
y pronóstico de enfermedades; desarrollo de fármacos; terapia celular e
ingeniería de tejidos y, por último, terapia génica y vacunas génicas.
La producción de la insulina humana fue uno de los principales logros de la
biotecnología, ya que es esencial para los pacientes con diabetes.
La aplicación de la Biotecnología a la Medicina, permite identificar los genes
que intervienen en las enfermedades con más prevalencia y desarrollar
fármacos que compensen la actividad de los genes alterados en cada patología.
Asimismo, los avances en la investigación biotecnológica hacen posible que
pueda conocerse, por ejemplo, qué propensión tiene cada individuo a cada tipo
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Esta bacteria actúa transformando sulfuros – insolubles en medios acuosos – en sulfatos, que se disuelven fácilmente en soluciones acuosas, ayudando así a reducir el impacto ambiental.
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de cáncer y detectar tumores antes de que existan, gracias a la posibilidad de
examinar los 30.000 genes que tiene cada ser humano.
La biotecnología se utiliza también para producir hormonas humanas.
2.2 Importancia de la biotecnología en el Medio Ambiente
Como una de las consecuencias del desarrollo humano y tecnológico de las
últimas décadas, las sociedades actuales se enfrentan a
serios problemas de contaminación ambiental.
La biotecnología ambiental ha surgido como una respuesta para la solución a
muchos de los problemas de contaminación actual. Hablando de modo
genérico, la biotecnología ambiental abarca cualquier aplicación destinada a
reducir la contaminación, desde la utilización de microorganismos para la
generación de combustibles hasta el empleo de plantas modificadas
genéticamente para la absorción de substancias tóxicas.
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*Cupriavidus metallidurans MSR33 es un microrganismo eficiente para la remoción de mercurio de aguas contaminadas.
2.3 Importancia de la biotecnología vegetal
Con las técnicas de la biotecnología moderna, es posible producir más
rápidamente que antes, nuevas variedades de plantas con características
mejoradas, produciendo en mayores cantidades, con tolerancia a condiciones
adversas, resistencia a herbicidas específicos, control de plagas, cultivo durante
todo el año. Problemas de enfermedades y control de malezas ahora pueden
ser tratados genéticamente en vez de con químicos.
Lo que permite la biotecnología es acelerar tiempos y realizar todo tipo de
combinaciones, casi sin límites. Así, por ejemplo, antes cuando se buscaban
mejoras en alimentos, el procedimiento habitual era cruzar especies. A partir
del desarrollo de la biotecnología todo este proceso comenzó a acelerarse ya
que directamente se procede a tomar los genes que se quiere de una y otra
especie para combinarlos mediante ingeniería genética, y obtener algo nuevo.
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2.3.1 Importancia de la biotecnología en la agricultura
Gracias a la biotecnología se logra incrementar la productividad de cultivos,
contribuir a una agricultura sustentable, mejorar las características de
respuesta a factores bióticos y abióticos, mejorar las características
organolépticas del producto.
La aplicación de la biotecnología en combinación con programas
convencionales de mejoramiento vegetal, contribuyen de forma efectiva a
incrementar la producción agrícola, ya que permiten obtener cultivos con
características que las hacen más compatibles a su medio ambiente. Los
métodos biotecnológicos permiten explorar más ampliamente la gran
variabilidad genética, existente en las plantas, ya que aunque se han
obtenido variedades mejoradas mediante hibridación y selección continua,
existen limitaciones en esta metodología como es la escasa fuente de
aparición de individuos con características deseadas.
Es así como la biotecnología nos ofrece gran posibilidad de desarrollar
nueva agricultura. De esta forma la biotecnología nos amplía las
posibilidades de desarrollar una nueva agricultura sustentada en el uso
reducido de fertilizantes químicos, en control de plagas y el cultivo de
plantas que expresan características de tolerancia, ya sea a factores de
estrés bióticos y abióticos. Estos cambios a mediano plazo deben tener un
impacto sobre el comercio nacional e internacional de los productos; o por
sustitución y desplazamiento de exportaciones convencionales.
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Métodos de biotecnología aplicados en la agricultura:
Cultivo de meristemos para la obtención de plantas libres de
patógenos. Organogénesis y embriogénesis somática para la
propagación masiva de especies de utilidad económica.
Inducción de variación somaclonal y mutagénesis en especies
apropiadas.
Cultivo de anteras y microsporas para la obtención de líneas puras.
Cruzamientos distantes por técnicas de cultivo “in vitro” para
cultivos vegetales seleccionados.
Introducción de genes específicos en células de especies vegetales
para su mejoramiento.
Bioconservación de desechos agroindustriales.
Biotecnologías apropiadas al mediano y pequeño agricultor en Latinoamérica.
En relación a Latinoamérica existen dos corrientes principales en el
desarrollo de la agronomía:
A. La agroecológica que promueve una agricultura en equilibrio con la
naturaleza que toma muy en cuenta el pequeño agricultor y donde la
política e investigaciones benéficas están destinadas a los pequeñois
agricultores y los mercados que dependen de ellos.
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*Productores ecológicos.
B. La tecnicista que favorece a la tecnificació del agro, el amplio uso de
insumo de cultivos de exportación, donde el agricultor es productor
empresario que se dedica a dicha actividad; y las políticas agrarias e
investigaciones de alta tecnificación están destinadas están
destinadas a este tipo de productor.
La línea tecnicista resulta en un alto rendimiento, al menos a corto
plazo pero no toma en cuenta los criterios de una agricultura
sustentable que tiene como doctrina la minimización de insumos en
la producción agrícola.
Para el establecimiento de una agricultura sustentable, pareciera
recomendable seguir más bien un tendencia agroecológica y su
concepto del equilibrio entre el agricultor y el ambiente que maneja,
ya que la misma solo puede lograrse mediante el control de la
contaminación, degradación ambiental y mediante el uso adecuado
de agroquímicos y el uso racional del suelo; en líneas generales en un
aprovechamiento razonado y eficiente de los flujos de energía y
materia de un ecosistema.
Micropropagación:
Aplicando biotecnología podemos micropropagar en forma rápida un
individuo “élite”; con características deseables conocidas, y clonar los genes
responsables de la herencia de dichas características, luego por métodos del
DNA recombinante introducir dichos genes e plantas de diferentes especies,
lo cual no se puede hacer por los métodos tradicionales.
La propagación de plantas in vitro o Micropropagación, es una técnica muy
utilizada en cultivos de importancia económica. Los cultivos son realizados
por personal especializado, con agentes específicos (hormonas, minerales,
vitaminas, fuente de carbono, agente gelificante, agua, etc.) y en condiciones
ambientales controladas (temperatura, humedad y luz).
Las ventajas de este método es que permite obtener muchos individuos
iguales en una pequeña superficie, controlar las condiciones ambientales,
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estudiar diversos procesos de las plantas y evita el riesgo de que proliferen
agentes patógenos (se realiza en medios esterilizados). Constituye uno de
los métodos que mayores logros ha aportado al desarrollo de la agricultura.
Se aplica en la producción masiva de especies hortícolas, aromáticas,
medicinales, frutícolas, ornamentales y forestales.
* Micropropagación de Psychotria acuminata. Proceso de multiplicación de Psychotria
acuminata (Puriscal-1) desde la semana 2 hasta la 12. En cada semana, la fotografía de la
izquierda presenta la multiplicación a partir de hojas y la de la derecha la multiplicación a
partir de microestacas.
Saneamiento vegetal:
En multitud de especies cuyo método de propagación habitual es de tipo
vegetativo e incluso en algunas cuya propagación es por semilla, se
encuentran problemas de contaminación por diversos microorganismos,
que los métodos tradicionales de desinfección utilizados por los
propagadores y viveristas no consiguen erradicar, ni siquiera mediante
tratamientos químicos agresivos, esto conlleva una serie de pérdidas
económicas por pérdidas de producción, de calidad de fruto y hasta de
cosechas completas. Incluso utilizando técnicas de cultivo in vitro es a veces
imposible eliminar a determinados organismos patógenos, como virus,
micoplasmas, bacterias y hongos endógenos, algunos de los cuales se
transmiten incluso vía semillas, y ante los cuales muchas veces son
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ineficaces los antibióticos, bactericidas y antivíricos añadidos a los medios
de cultivo.
Existen varios sistemas para sanear integralmente una planta eliminando
los microorganismos que las infestan; sólo uno de ellos, la termoterapia
(Kunkel, 1936; Kassanis, 1965), no necesita condiciones in vitro para
aplicarse. Consiste en la incubación del especimen a sanear en un ambiente
con alta temperatura (35 a 40°C) y alta humedad, durante periodos de 20
días a varios meses, este método se aplica con éxito en frutales.
En los otros sistemas de saneamiento se aplican técnicas de cultivo in vitro
y se basan fundamentalmente en el cultivo de meristemos o ápices
meristemáticos. Suelen utilizarse procedimientos mixtos que combinan
termoterapia, microinjerto y formación de tallos adventicios con el cultivo
de meristemos.
La técnica del cultivo de meristemos consiste en la disección e
incubación del meristemo apical de una planta en condiciones de asepsia. Se
considera como meristemo en sentido estricto al domo meristemático del
ápice o bien el domo meristemático con uno o dos primordios foliares. La
dificultad del cultivo del meristemo aislado aconseja diseccionarlo y
cultivarlo con al menos uno de los primordios foliares, con lo que también
se obtienen buenos resultados.
Así se obtienen «plantas libres de patógenos», pero esta definición puede
llevar a error, ya que la aplicación del sistema precisa de una serie de
requisitos previos y posteriores. Lo primero consiste en la identificación y
caracterización de los patógenos y la puesta a punto de técnicas de
detección fiable, para que una vez aplicado el tratamiento de saneamiento
se puedan realizar pruebas y analizar las plantas obtenidas (ensayo
mediante métodos inmunológicos, injerto sobre especies marcadoras,
microscopía electrónica) para verificar la total eliminación de determinados
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patógenos, pero cuidado, pueden existir otros patógenos cuya eliminación
no se haya comprobado.
En la actualidad esta técnica se utiliza rutinariamente con especies
ornamentales (begonias, claveles, geranios), con especies hortícolas (patata,
fresa), especies leñosas (viña, eucalipto, manzano y cítricos), obteniéndose
espectaculares mejoras de calidad de planta y de producción.
*Cultivo in vitro y producción de semilla saneada de ajo.
Conservación de germoplasma
La conservación de la biodiversidad es un tema que ha venido ganando
relevancia de forma progresiva en nuestra sociedad. La conservación de la
flora silvestre constituye una pieza clave dentro de este enmarque. No sólo
se trata de la obligación ética de preservar este legado que se nos ha dado
para las generaciones venideras o del puro interés científico que puede
aportar.
Las técnicas de conservación ex situ son componentes fundamentales de un
programa de conservación global que contemplan esencialmente las
operaciones de almacenamiento y propagación de germoplasma. El
almacenamiento se lleva a cabo mediante el mantenimiento de colecciones
de plantas en jardines botánicos y el establecimiento de bancos de
germoplasma. Dentro de los bancos de germoplasma, los bancos de semillas
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convencionales constituyen la opción más sencilla y eficaz para el
almacenamiento de especies con semillas ortodoxas. Estas semillas pueden
igualmente almacenarse mediante técnicas de crioconservación. El
almacenamiento de las semillas recalcitrantes resulta mucho más
problemático debido a su sensibilidad a la desecación. Los bancos de cultivo
in vitro constituyen una alternativa a los bancos de semillas en los casos en
los que el almacenamiento de las semillas presenta dificultades. Los bancos
de ADN, los bancos de polen y los bancos de yemas son otras posibilidades
de almacenamiento todavía poco utilizadas. La multiplicación por semilla
constituye el método más frecuente de propagación. Sin embargo, el estado
de dormición presente en muchas semillas de especies silvestres reduce
significativamente su eficacia. Cuando no resulta posible la propagación por
semilla o interesa propagar un determinado genotipo, se recurre a las
técnicas convencionales de propagación vegetativa o a la micropropagación.
Las técnicas de micropropagación resultan atractivas debido a las altas
tasas de multiplicación que se consiguen y al reducido material de partida
requerido. No obstante, presenta dificultades a la hora de reproducir la
diversidad genética almacenada y mantener su integridad genética.
MODALIDADES DE CONSERVACIÓN
La conservación de la biodiversidad puede, en teoría, aplicarse a tres
niveles de organización: génica, organísmica y ecológica. Con los avances de
la ingeniería genética en el aislamiento, secuenciación y transferencia de
genes, se acerca el momento en el que se establezcan grandes bancos de
genes para su conservación. Sin embargo, por el momento, en la mayoría de
los casos, los genes no se conservan individualmente, sino formando parte
de organismos, poblaciones o ecosistemas.
Idealmente, por tanto, la conservación de los ecosistemas, y refiriéndonos al
nivel de organismos, la conservación de especies amenazadas en sus
hábitats naturales, o conservación in situ, constituye la manera más
apropiada de enfocar la problemática de conservación (UNCED, 1992).
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Conservación in situ: La conservación in situ de especies
amenazadas implica una adecuada protección y gestión de sus
ecosistemas. Existe un gran número de figuras de protección de
espacios naturales en donde la actividad humana queda
condicionada o restringida en mayor o menor medida. No obstante,
frecuentemente la simple restricción de la actividad humana en el
entorno no resulta suficiente para asegurar la supervivencia de las
especies a conservar. La gestión activa de un ecosistema para
conservar una determinada especie puede requerir medidas de
intervención, como la preservación del medio físico en el que se
desarrolla la especie amenazada, la potenciación de interacciones
con otros organismos que lleven implícito un beneficio para la
especie amenazada, y el establecimiento de programas de
reforzamiento de poblaciones existentes, reintroducción en
localidades donde la población ya se haya extinguido o, incluso, la
introducción de nuevas poblaciones (Falk, 1989). Para poder
acometer de forma apropiada este tipo de acciones resulta necesario
recabar previamente una gran cantidad de información sobre la
especie a proteger y su ecosistema. Por ello, el proceso de
conservación in situ se inicia con el estudio y seguimiento en el
tiempo de las poblaciones, recabando datos demográficos, genéticos
y autoecológicos (Schemske et al., 1994; Gillman, 1997). La
utilización de técnicas de análisis de viabilidad de poblaciones
constituye otra herramienta de gran valor por su capacidad
diagnóstica y su poder de evaluación al considerar diferentes
alternativas de gestión (Menges, 1986; Iriondo, 1996).
Conservación ex situ : Mientras está universalmente aceptado que
el mecanismo más efectivo y eficiente para la conservación es la
protección de los hábitats, también está reconocido que las técnicas
de conservación ex situ constituyen componentes críticos en un
programa de conservación global (Conway, 1988; Ashton, 1987). Los
programas de conservación ex situ complementan la conservación in
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situ almacenando a largo plazo germoplasma representativo de las
poblaciones, permitiendo un mejor conocimiento de las
características anatómicas, fisiológicas y bioquímicas del material
almacenado, y proporcionando propágulos para su utilización en
programas educativos, programas de mejora genética de especies
cultivadas y en planes de reforzamiento, reintroducción o
introducción (McNeely et al., 1990). Los métodos de conservación ex
situ implican la recolección de muestras representativas de la
variabilidad genética de una especie y su mantenimiento fuera de las
condiciones naturales en las que la especie ha evolucionado. Las
ventajas que proporcionan estos métodos son control directo sobre
el material, fácil accesibilidad y disponibilidad (Reid y Miller, 1989).
Una vez realizada la recolección del material a conservar, la
conservación ex situ de especies amenazadas consta de dos
elementos esenciales: el almacenamiento o preservación del
germoplasma y el desarrollo de métodos que posibiliten su
propagación. No obstante, también deben tenerse presentes otros
elementos relevantes tales como la documentación y la
caracterización del germoplasma almacenado (Hummer, 1999).
Conviene tener presente que la reducida disponibilidad del material
vegetal disponible es un factor que siempre acompaña a las
actividades de conservación de especies raras o amenazadas, de
manera que la capacidad de ensayar protocolos y llevar a cabo
experimentos con replicación se encuentra a menudo muy limitada
(Pence, 1999). Para solventar este problema, a veces se trabaja
simultáneamente con especies emparentadas no amenazadas donde
la disponibilidad de material no está limitada (McComb, 1985).
Bancos de cultivo in vitro : Si bien la conservación ex situ en bancos
de semillas constituye la alternativa más utilizada, en ciertas
especies surgen problemas de propagación o conservación que
impiden o dificultan el uso de dicha solución. Este sería el caso de: a)
especies con semillas recalcitrantes (Roberts y King, 1982); b)
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especies que no producen semilla, con baja o nula fertilidad o con
producción reducida de semillas o de polen (Pence, 1999); c) clones
con elevado grado de heterocigosis que han sido seleccionados por
sus características en una población natural y que deben ser
mantenidos mediante propagación vegetativa. La conservación por
semilla permite el almacenamiento de los genes del clon, pero puede
resultar dificil recuperar la combinación heterocigótica para la que
fueron seleccionados los clones (Withers, 1985); d) especies
perennes con ciclos de vida muy largos que no producen semilla
hasta cierta edad. Estas especies se suelen propagar vegetativamente
para acortar la entrada en producción, aunque posean semillas
viables y con capacidad de ser conservadas en un banco de
germoplasma; e) especies con una población natural
extremadamente reducida donde la mera recolección de semillas
pueda afectar a la supervivencia de la población (Clemente, 1999).
En estos casos, las técnicas de almacenamiento o conservación in
vitro constituyen una alternativa válida a la conservación de semillas
de especies raras o amenazadas. Los protocolos de conservación in
vitro se atienen, en todos los casos, a las siguientes etapas: a)
obtención del explanto; b) establecimiento del cultivo; c)
almacenamiento; d) recuperación de un cultivo viable; e)
regeneración de plantas (Dodds, 1991).
Bancos de ADN : Con el avance de las técnicas de ingeniería genética
que posibilitan la transferencia de genes entre especies totalmente
distintas, una nueva alternativa que comienza ahora a perfilarse es la
instalación de bancos de ADN. Entre sus ventajas están la pequeña
cantidad de material vegetal necesaria para su almacenamiento y la
posibilidad de transferir genes a genotipos o especies relacionadas.
Esta técnica puede ser utilizada con especies amenazadas o incluso
extintas tomando muestras del material en vivo o a partir de especí-
menes de herbario (Wang et al., 1993). En los bancos de ADN, el ADN
extraído de individuos de una determinada población se almacena a
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bajas temperaturas (congeladores a –80 C o tanques de nitrógeno
líquido). En la actualidad, esta alternativa sólo presenta utilidad en el
caso de especies o géneros cuyo genoma ha sido profundamente
estudiado y donde se conocen las secuencias de numerosos o
importantes genes. Sin embargo, es posible que en un futuro este
tipo de bancos vaya extendiéndose a medida que se vayan
implantando las técnicas de ingeniería genética en los procesos de
mejora y obtención de nuevos cultivares.
MEJORAMIENTO GENÉTICO
Los métodos biotecnológicos son de gran importancia en los programas de
mejoramiento para la obtención de material vegetal con caracteres de resistencia a
diversas condiciones de estrés.
El mejoramiento genético de plantas puede describirse como un conjunto de
actividades destinadas a mejorar las cualidades genéticas de un cultivo. Es por ello
que los mejoradores desarrollan nuevas variedades con objetivos específicos:
mayor rendimiento, mejor calidad de grano, resistencia a plagas o enfermedades,
tolerancia a factores ambientales adversos (sequía, inundación, salinidad), entre
otros.
Para lograr esos objetivos deben buscar plantas, cultivadas o silvestres, que posean
las características deseadas y cruzarlas con las variedades que quieren mejorar.
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Así, obtendrán un gran número de semillas con diferentes combinaciones
genéticas (población) desde donde poder seleccionar, en las próximas
generaciones, las combinaciones más interesantes.
Las técnicas empleadas para la selección dependerán del tipo de reproducción del
cultivo, es decir si es autógamo, alógamo o de reproducción vegetativa, y de las
características que se quieran mejorar; aunque existen tres pasos generales que se
deben seguir:
1. Creación de variabilidad genética, ya sea por cruzamientos o por otra
técnica.
2. Selección de los caracteres deseados a partir de las poblaciones obtenidas
en el paso anterior.
3. Multiplicación de las líneas mejoradas.
Métodos más importantes:
o Obtención de haploides
o Obtención de variantes somaclonales
o Obtención de embriones somáticos para producción de semillas
artificiales
o Uso del cultivo y fusión del protoplasto
o Obtención de plantas trnasgénicas
3. Historia
La Biotecnología parece estar a la cabeza de una repentina nueva revolución
biológica. Nos ha traído a la orilla de un mundo de productos "ingenierados"
que están basados en el mundo natural más que en procesos químicos e
industriales.
La Biotecnología ha sido descrita como de "doble cara". Esto implica que hay
dos lados. En uno, las técnicas permiten que el DNA sea manipulado para
mover los genes para mover genes de un organismo a otro. Por el otro lado,
involucra a relativamente nuevas
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tecnologías cuyas consecuencias no son probadas y deben de ser
manejadas con precaución.
El término "biotecnología" fue forjado en 1919 por Karl Ereky, un Ingeniero
Húngaro. Para ese tiempo, el término significaba todas las líneas de trabajo por
las cuales aquellos productos eran producidos de las líneas de materiales con la
ayuda de organismos vivos. Ereky vislumbro una era de la bioquímica similar a
la edad de piedra y a la época del acero.
Una concepción común de los maestros es el pensamiento de que la
Biotecnología incluye solo ingeniería genética y DNA. Para mantener a los
estudiantes al margen del conocimiento actual, los maestros algunas veces
enfatizan que las técnicas de la ciencia del DNA como "el final de todo" de la
biotecnología. Esta tendencia ha dejado ver también un malentendido en la
población general. La Biotecnología no es NADA nuevo.
El hombre ha manipulado elementos vivientes para resolver problemas y
mejorar su forma de vida por milenios. La agricultura reciente concentrada en
la producción de alimentos. Las plantas y los animales son selectivamente
alimentados, y los microorganismos fueron utilizados para hacer artículos
alimenticios como bebidas, queso y pan.
En los fines del siglo 18 y principios del 19 se vio el advenimiento de vacunas,
rotación de cosechas involucrando cosechas de leguminosas, y maquinaria de
atracción animal. El final del siglo 19 fue un hecho memorable de la biología.
Microorganismos fueron descubiertos, el trabajo de Mendel en la genética fue
logrado, y los institutos para la investigación de fermentación y otros procesos
microbiales fueron establecidos por Koch, Pasteur y Lister.
La Biotecnología al inicio del siglo 20 comenzó a mezclar a la tecnología con la
agricultura. Durante la I Guerra Mundial, los procesos de fermentación fueron
desarrollados para producir acetona del almidón y solventes de pintura para el
rápido crecimiento de la industria automotriz. El trabajo de los 30´s fue
impulsado utilizando los productos excedentes de la agricultura para proveer a
la industria de importaciones y petroquímicos. Con la llegada de la II Guerra
Mundial llego la manufactura de la Penicilina. El enfoque de la biotecnología
cambio un poco hacia los farmacéuticos. Los años de la "guerra fría" fueron
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dominados por el trabajo con microorganismos en preparación para el
armamento, así como antibióticos y procesos de fermentación.
La Biotecnología esta actualmente siendo utilizada en muchas aéreas
incluyendo la agricultura, bio - remedios, proceso de alimentos y producción de
energía. El DNA en las huellas digitales se ha convertido en una práctica común
en medicina forense. Técnicas similares han sido utilizadas recientemente para
la identificación de los huesos del último Zar de Rusia y varios miembros de su
familia. La producción de insulina y otras medicinas acompaña a través de los
vectores a la clonación para acarrear al gene elegido. Los ensayos de inmunidad
son utilizados no solo en niveles de medicamento y pruebas de embarazo, sino
también por granjeros para ayudar a detectar niveles dañinos de pesticidas,
herbicidas y toxinas en cosechas y en productos animales. Estos ensayos
también proveen pruebas de campo rápidas para químicos industriales in
aguas subterráneas, sedimentos y tierras. En agricultura, la ingeniería genética
esta siendo utilizada para producir plantas que sean resistentes a insectos,
hierbas y enfermedades.
¿Qué pensaría si le dijeran que el tomate crecería en su boca?
¿Dudaría?
Este momento sería para nosotros como lo fue para Robert Gibbon en 1820
en los escalones del tribunal en Salem, New Jersey. Antes de este momento,
se pensó que el tomate era venenoso.
Tal como una multitud pudo ver, Johnson consumió dos jitomates y cambio
para siempre la relación humano-jitomate. Desde aquellos tiempos, el
hombre pretende producir el jitomate de supermercado con un sabor
casero. Los americanos también quieren que el jitomate esté disponible
durante todo el año.
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Las nuevas técnicas de Biotecnología han permitido a los científicos que
manipulen rasgos característicos. Antes del advenimiento de los métodos de
recombinación de DNA, los científicos estaban limitados a las técnicas de su
tiempo polinización cruzada, alimentación seleccionada, pesticidas y
herbicidas. Ahora la biotecnología tiene "raíces" en química, física, y
biología. La explotación de las técnicas ha resultado en tres ramas de la
biotecnología: ingeniería genética, técnicas de diagnóstico y técnicas de
tejidos celulares.
La biotecnología no es nueva, sus orígenes se remontan a los albores de la
historia de la humanidad. Nuestros ancestros primitivos iniciaron, hace
miles de años durante la Edad de Piedra, la práctica de utilizar organismos
vivos y sus productos.
Agricultura y Mejora: una primera y larga época
Durante miles de años, la producción de nuevas variedades fue
consecuencia de la aplicación de lo que hoy se llama en mejora selección
masal o selección simple. Hoy se le da su fundamento científico y se
recomienda su uso ocasionalmente, pues hay veces en que sigue siendo
válida, pero entonces era el único método, a base de pura intuición, no
científica, evidentemente, pero eficaz a largo plazo.
Fueron miles de años en los que el agricultor seleccionaba sus propias
semillas para su propio uso. Esto es, el agricultor era, al mismo tiempo,
mejorador y consumidor. Lo malo o lo bueno de lo que obtenía repercutía
directamente en él, lo que le permitía utilizar esa información (o, mejor, esa
vivencia) para modificar sus criterios, conscientes o no, de selección.
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La primera ruptura de tal estado de cosas se realizó con la llegada de los
primeros estados agrícolas: la división de la sociedad en distintos
estamentos (sacerdotal, militar, funcionarios, comerciantes, luego otros
más) creó sectores no productores de alimentos pero sí consumidores. Las
grandes ciudades aumentaron el problema. La “trinidad” inicial se
fragmentó en el consumidor de una parte y en la “doble persona”
mejorador-agricultor de otra. Así siguió la situación durante miles de años.
La agricultura científica y sus métodos de mejora
En el siglo XVIII se produjeron algunos cambios en unos cuantos países
europeos, sobre todo en Inglaterra, derivados de la aplicación del método
científico a la técnica, esto es, de la Revolución Industrial. Sin poder entrar
en detalles, aparte de otros cambios, como los concernientes a las
propiedades agrícolas, los fundamentales derivaron de la aplicación a la
agricultura de un método que tan brillantes resultados estaba dando en
otros campos: lo que hoy llamamos método científico.
La aplicación coherente del método científico la sometió a análisis, como a
cualquier otro problema: la diseccionó, separó sus componentes, los estudió
uno a uno para comprender su papel en la trama general. Así, por ejemplo,
se llegó al convencimiento que era posible cultivar trigo de forma continua
cultivándolo apropiadamente; de lo innecesario de la cría de animales en la
granja, hasta entonces complemento esencial en la explotación; de la
posibilidad de incrementar los rendimientos mediante prácticas adecuadas
de fertilización o de elección varietal, lo que motivó el desarrollo de la
Mejora Vegetal en el XIX más al nivel privado que al público, etc.
Se estudió así el papel de muchas cosas que hasta entonces habían
constituido partes de un todo y que a partir de entonces iban a adquirir vida
propia. La inversión capitalista propiciaba los descubrimientos y el
desarrollo independiente de los distintos elementos que hasta entonces
habían constituido un sólo cuerpo vivo: la Agricultura. El monocultivo, la
separación de "ganadería" y "agricultura", la aparición de una fruticultura
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fuera del huerto, el abonado intensivo, el riego intensivo, la mecanización
intensiva, la comercialización intensiva, la producción intensiva y otras
muchas cosas tienen ahí su nacimiento.
La consecuencia fue, mucho más tarde, una agricultura basada en lo que se
puede llamar un monocultivo monoespecífico monovarietal que utiliza
tremendos insumos, normalmente aplicados, además, en exceso. También
resultan de ahí los bien conocidos excedentes agrícolas y los problemas
económicos asociados. Todo ello lleva a la necesidad de cambio de sistema
agrícola. Nos parece hoy negativo, y con razón, pero fue muy beneficioso
para las sociedades desarrolladas durante los dos últimos siglos por la
cantidad de alimentos que la nueva agricultura fue capaz de producir. Parte
del problema de la superpoblación estriba en esas técnicas (la otra parte en
la medicina moderna). Aunque esa Agricultura, la nuestra actual, está en
crisis, hay que pensar en lo que ha resuelto, en lo que sigue resolviendo, y
en que a mediados del XVIII la que estaba en crisis era la Agricultura hasta
entonces tradicional.
4. Avances
4.1 Microbios que reciclan residuos y los convierten en
combustible
La empresa Neol, una compañía fruto del acuerdo entre Neuron Bio y Repsol,
quiere utilizar microorganismos para producir biocombustibles y bioplásticos
que sean más benignos con el medio ambiente que los derivados del petróleo.
Uno de los microorganismos seleccionados es la levadura 'Rhodosporidium'.
Esta fue encontrada en Ríotinto (Huelva), en un entorno extremadamente
difícil, lo que hace que sea capaz de producir alimento a partir de casi cualquier
cosa.
En Neol han empleado esta levadura para reciclar la glicerina que queda como
residuo de la producción de biodiésel. La Rhodosporidium es capaz de
consumir este desecho y convertirlo en más combustible. El hecho de que la
Unión Europea vaya a limitar la producción de biodiésel procedente de
vegetales que pueden servir para la alimentación hace que el interés de este
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organismo, y otros que pueden producir combustible a través de otros residuos
como la paja, se incremente.
Nuevo material absorbe y conserva el petróleo. Una esponja ultraligera, hecha
de arcilla y un poco de plástico de alta calidad extrae el petróleo de las aguas
contaminadas. Las pruebas de laboratorio indican que el aceite absorbido se
puede volver a utilizar. Los investigadores de la Case Western Reserve
University que fabricaron el material, denominado aerogel, creen que
efectivamente limpiará vertidos de todo tipo de aceites y disolventes en suelos
de fábricas, carreteras, ríos y océanos. El aerogel se hace mezclando arcilla con
un polímero y agua en una licuadora, señaló David Schiraldi, presidente del
Departamento de Ingeniería y ciencia macromolecular de la Escuela de
Ingeniería de Case. A continuación, se liofiliza la mezcla y el aire llena los
huecos que quedan tras la pérdida de agua. El material resultante es
superligero, compuesto de alrededor de un 96% de aire, un 2% de polímero y
un 2% de arcilla. La forma que absorbe petróleo es sólo una de una lista
creciente de aerogeles basados en arcilla que se están fabricando en el
laboratorio de Schiraldi. Añadiendo diferentes polímeros, los investigadores
producen materiales con propiedades diferentes. El aerogel se puede fabricar
en forma granular, en láminas o en bloques de casi cualquier forma y es eficaz
en agua dulce y salada o sobre una superficie. Dado que la absorción es un
fenómeno físico, no hay reacción química entre el material y el petróleo.
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4.2 Nuevo material absorbe y conserva el petróleo.
Una esponja ultraligera, hecha de arcilla y un poco de plástico de alta calidad
extrae el petróleo de las aguas contaminadas. Las pruebas de laboratorio
indican que el aceite absorbido se puede volver a utilizar. Los investigadores de
la Case Western Reserve University que fabricaron el material, denominado
aerogel, creen que efectivamente limpiará vertidos de todo tipo de aceites y
disolventes en suelos de fábricas, carreteras, ríos y océanos. El aerogel se hace
mezclando arcilla con un polímero y agua en una licuadora, señaló David
Schiraldi, presidente del Departamento de Ingeniería y ciencia macromolecular
de la Escuela de Ingeniería de Case. A continuación, se liofiliza la mezcla y el
aire llena los huecos que quedan tras la pérdida de agua. El material resultante
es superligero, compuesto de alrededor de un 96% de aire, un 2% de polímero
y un 2% de arcilla. La forma que absorbe petróleo es sólo una de una lista
creciente de aerogeles basados en arcilla que se están fabricando en el
laboratorio de Schiraldi. Añadiendo diferentes polímeros, los investigadores
producen materiales con propiedades diferentes. El aerogel se puede fabricar
en forma granular, en láminas o en bloques de casi cualquier forma y es eficaz
en agua dulce y salada o sobre una superficie. Dado que la absorción es un
fenómeno físico, no hay reacción química entre el material y el petróleo.
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1.1 Tolerancia a la sequía
La sequía es una amenaza enorme para la productividad agrícola. Con las
temperaturas en aumento y lluvias limitadas, muchos agricultores han visto a
sus cultivos marchitarse. El problema se está volviendo peor a medida que el
cambio climático amenaza con alargar e intensificar las sequías.
Afortunadamente, la biotecnología puede ayudar a los agricultores a
sobrellevar estas dificultades.
En el 2013, agricultores plantaron exitosamente el primer maíz biotecnológico
tolerante a la sequía en el ‘Cinturón de Maíz’, una región del medio oeste de
EEUU. Los científicos están trabajando ahora para hacer que esta tecnología
esté disponible para agricultores en todo el mundo. En África, donde más de
300 millones de personas dependen del maíz como su principal fuente de
alimento, el proyecto público/privado ‘Maíz Eficiente hídricamente para África’
ha dado pasos significativos para llevar la tecnología de tolerancia a la sequía a
África oriental. Esperan plantar el maíz biotecnológico en 2017, y de acuerdo a
un estudio del Instituto de Investigación de Políticas Alimentarias estimó que
este maíz podría elevar los rendimientos en un 17% en esta zona durante
sequías severas en 2050.
1.2 Resistencia a plagas
La posibilidad de producir cultivos con una resistencia incorporada a insectos
ha ayudado a agricultores de todo el mundo a evitar pérdidas significativas.
Variedades de maíz, por ejemplo, han sido modificadas para contener una
proteína insecticida de un microorganismo del suelo (Bacillus thuringiensis)
que proporciona a las plantas protección contra los gusanos barrenadores del
maíz. También hay variedades resistentes a plagas de soya y algodón, y en
2014, Bangladesh se convirtió en el primer país en el mundo en aprobar la
plantación comercial de berenjena resistente a insectos. Los investigadores han
estimado que si la berenjena Bt fuera llevada a otros países como India, podría
incrementar los rendimientos en un 37% y reducir la aplicación de insecticidas,
ahorrándole a los agricultores tiempo y dinero.
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5. Perspectivas
La biotecnología al tener un gran campo de trabajo y gracias a las
investigaciones hechas en el pasado nace nuevas tendencias a descubrir
maneras de facilitar la vida del hombre.
En la actualidad se vive un problema mundial que es la contaminación
ambiental, debido a ese impacto la humanidad ha tenido que buscar soluciones
para este gran fenómeno que afecta el estilo de vida de los seres vivos; para
este problema se desarrolló la biotecnología ambiental con el fin de reducir la
contaminación y recuperar áreas contaminadas. Entre una de las tantas
maneras de esta, se usó lodos, desechos orgánicos y hasta cadáveres de
humanos para la producción de otra forma de energía con el fin de convertir los
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en electricidad o para la producción de biocombustible para los medios de
transporte.
Por otro punto de vista de vive un problema de contaminación grande en aguas
por lo que el humano tuvo que pensar en una solución para eso, una de las
opciones son los microorganismos que pueden asimilar varios tipos de
sustancias toxicas tales como tetracloroetano, cromo, selenio; para la
purificación de estos se administra hidrogeno a una presión determinada y
microorganismos se encargan de hacer todo el proceso.
Los microorganismo facilitaron la producción de fármacos, vacunas contra
enfermedades, ahora se hacen estudios para la producción de insulina a través
de microorganismos para solucionar los problemas de diabetes, una
enfermedad ya muy conocida en todo el mundo.
En el área de Biotecnología Verde, las plantas son de mucha utilidad para la
producción de bioetanol, procesos de descontaminación. También para el fin
alimentario algunas plantas se le dan condiciones para haya una mayor
producción de los alimentos. Por otro lado se habla del mejoramiento genético
y la fitoremediacion, con el fin de que las plantas sean más resistentes a plagas
o las mismas condiciones del ambiente.
En si la biotecnología tiene varios beneficios en el mundo como: avances en
medicina, métodos para reducir contaminación, mayor aprovechamiento de los
recursos naturales, entre otras.
Pero la biotecnología también tiene un lado delicado, para cuando se manipula
algo se tiene que tener en consideración otras especies alrededor de ellos.
También el factor económico es un problema en algunos campos de la
biotecnología ya que la instrumentación y los elementos son demasiados caros.
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17.http://es.slideshare.net/bic88/perspectivas-de-la-biotecnologa-ambiental-
en-el-mundo
18.https://es.wikipedia.org/wiki/Biotecnolog%C3%ADa
Biotecnología Vegetal
