APORTES DE LA BIOTECNOLOGÍA
¿Qué es biotecnología?
La biotecnología es la aplicación controlada y deliberada de agentes biológicos sencillos. –células vivas o muertas, o componentes celulares- en operaciones operaci ones técnicamente beneficiosas, bien sea de fabricación de productos o como operaciones de servicios. Este es el sentido en el que se utiliza el término aquí, denominando útiles colectivamente a un conjunto de disciplinas y técnicas de trabajo actualmente vigentes que comparten principios básicos comunes. La palabra biotecnología se utiliza a veces en un sentido mucho más estrecho, para la utilización de la manipulación genética y de la biología molecular en direcciones que se esperan sean de utilidad; esto supone confundir los aspectos de moda con el conjunto útil y debe más a la filosofía de las agencias de publicidad que a la industria. Alternativamente la palabra biotecnología puede ser interpretada en un sentido muy amplio englobando todas las operaciones de la biología aplicada desde la agricultura hasta la ciencia culinaria. Indudablemente, con la biología moderna esta avanzando nuestra tecnología para manejar organismos complejos, incluyendo nuestra propia especie y está m ejorando nuestro entendimiento de muchos procesos tradicionales en los que los agentes biológicos se utilizaron de una forma menos controlada o deliberada, pero estas disciplinas disciplin as más amplias son estudiadas muchos más útilmente por derecho propio (lo que si gnifica que los biotecnólogos no encuentren campo para realizar contribuciones útiles en ellas). Así por ejemplo, la biotecnología de las fermentaciones tal y como lo conocemos actualmente se originó, no de los antiguos descubrimientos caseros del vino y la col fermentada, ni siquiera del conocimiento obtenido mediante observación tal y como se obtuvo en el siglo XIX, sino de las primeras aplicaciones de agentes microbianos seleccionados a procesos, con fines específicos. Son ejemplos de ellos la búsqueda y obtención de biomasa adaptada a los procesos de activación de residuos o la selección y propagación a gran escala de cepas especificas de clostridium para la producción de acetona y butanol; estos dos procesos se pusieron a punto en Manchester hace actualmente unos setenta años, pero se originaron en unas circunstancias enteramente diferentes que sólo actualmente podemos verlos como partes de una tecnología unificada. Se puede también intentar definir a la l a biotecnología en función de lo que realiza, esperando evitar quedar rápidamente retrasados si consideramos lo que hacer. En industrias directamente de producción, la biotecnología está totalmente implicada en la producción de biomasa microbiana para alimentación animal (y en el futuro en alimentos para humanos), de algunos productos químicos como ácido cítrico, ácido glutámico y otros aminoácidos y de algunos productos químicos especiales, fundamentalmente antibióticos y ciertas vitaminas. En competición con la tecnología petroquímica puede producir productos a gran escala, como etanol, acetona/butanol, ácido acético, etc., y en competición con la explotación de organismos enteros, puede ser usada para fabricar sustancias especiales de plantas y productos de células microbianas transformadas para que produzcan antígenos, anticuerpos o distintos agentes terapéuticos o de diagnost ico. La biotecnología puede proporcionar a la agricultura una variedad de gentes útiles, desde inoculantes para suelos hasta productos veterinarios, con extensión en el futuro a cultivos acuáticos y marinos. Están empezando a ampliarse los métodos genéticos tradicionales para el desarrollo de cepas nuevas o mejoradas de plantas o animales para uso convencional en agricultura. Proporciona a las industrias de alimentación agentes clave como cultivos iniciadores o enzimas, proporciona cada vez más, conocimientos y técnicas al procesamiento de los alimentos. En las industrias de servicios la biotecnología tiene un papel fundamental en el tratamiento de los residuos tanto acuosos como sólidos, en la valoración de las basuras y en la purificación del agua.
Por consiguiente la definición práctica de biotecnología es muy amplia, claramente cambia con el tiempo y ciertamente se ampliará en nuevas direcciones que aún podemos prever. Los biochips y las computadoras .
Desde la aparición de las primeras computadoras, los dispositivos electrónicos que manejan y procesan toda la información han ido variando y perfilando cuatro generaciones de computador: La primera generación con tubos o válvulas, la segunda con transistores, la tercera con circuitos integrados (cientos de transistores) y la cuarta generación con chips de silicio (miles de transistores). Sin embargo, los chips de silicio presentan algunos inconvenientes que impiden diseñar computadoras más compactas. Es aquí donde aparecen los biochips. Los biochips son moléculas semiconductoras orgánicas insertadas en una red de proteínas fijadas a un soporte, también proteico. Las señales eléctricas pasan a través de la molécula orgánica semiconductora. Con respecto a los chips de silicio, los biochips presentan la ventaja de que miles de ellos pueden ensamblarse en una u na pequeñísima estructura tridimensional y ocupar muy poco espacio sin interferencia. Además, pueden producirse grandes cantidades de estos biochips mediante procedimientos biotecnológicos.. ¿Serán las biocomputadoras la quinta generación de las computadoras? 3. Biotecnología tradicional y moderna
La biotecnología puede ser dividida para f ines prácticos y de comprensión en dos categorías a las que se pueden denominar como: a. Biotecnología tradicional. b. Cuyos principales productos son los alimentos –pan, yogurt, leches fermentadas, quesos, etc-, ingredientes saborizantes como el sillao, sazonadores, alcohol industrial, antibióticos y ácido cítrico. c. Biotecnología moderna o "nueva". La cual supone el uso de técnicas más novedosas de ingeniería genética y la fusión celular para obtener organismos capaces de formar productos útiles en el campo de la industria, salud y medio ambiente; por ejemplo tenemos el desarrollo de la tecnología de hibridomas para la producción de anticuerpos monoclonales, de interés en el diagnostico médico y la producción de proteínas humanas como la insulina a partir del manipuleo genético de una bacteria llamada Escherichia coli, hormona de crecimiento, interferones siguiendo este avance hasta la tecnología del manipuleo del ADN llamado la técnica de la clonación, experimentada en el famosos caso de la oveja Dolly, o en el campo vegetal con la técnica de fitomejoramiento para la obtención de nuevas o mejores especies vegetales. 4. Operaciones biotecnológicas
Operacionalmente podemos distinguir cinco aspectos fundamentales en cualquier proceso biotecnológico, que en la mayor parte de los casos corresponderá a etapas de su desarrollo. El cuadro completo se resume en la tabla 1.1 que también nos permite indicar las principales disciplinas de la ciencia y la ingeniería que contribuyen a cada aspecto. Microbiología y biología de la
Aspecto del proceso
célula Sistemática
Elección del cultivo
Genética
Cultivo en masa
Fisiología
Respuesta celular
Química
Operación del proceso Recuperación del producto
En énfasis en las disciplinas que contribuyen no está fuera de lugar ya que éstas son fundamentales en el entendimiento de la biotecnología, y mientras los biotecnólogos no pretenderán dominarlas todas, uno debe al menos familiarizarse con sus principios básicos, el lenguaje que utilizan, los conceptos que han desarrollado y los fines a los que han sido cubiertos aquí, pero siempre sobre la base de una disciplina de una profundización más intensa en al menos una de las disciplinas básicas. Los cinco aspectos se indican a continuación: a) Elección del cultivo: selección, mejora, o en su caso creación del organismo o la población celular inicial más adecuada. Esto puede implicar el descubrimiento y la selección de las cepas casi más adecuadas de entre la enorme variedad de especies naturales de microorganismos, y luego "mejorar" sus características hereditarias. Tal selección generalmente requiere un conocimiento biológico general, para conocer donde mirar y que clase de organismo buscar para que, combinado con técnicas químicas y bioquímicas se encuentre como detectar mejor lo que esta buscando. Otras situaciones pueden implicar la selección de la población mixta más adecuada, o la selección de una línea parental de animales o plantas que pueda ser adicionalmente seleccionada entre su progenie. Un conjunto de posibilidades alternativo, dramáticamente diferente, se ha iniciado con técnicas q ue permiten la construcción deliberada del tipo de célula más adecuada mediante manipulación genética de padres que puedan proporcionar las características híbridas deseadas. Este aspecto de la biotecnología requiere en consecuencia mayor aporte de la microbiología sistemática y de la ecología microbiana la fisiología microbiana y celular, y ambas, la genética clásica y la molecular. b) Cultivo en masa. Para las aplicaciones biotecnológicas es esencial poder conservar los organismos durante tanto tiempo como se necesitan y a continuación multiplicarlos a voluntad a una escala adecuada, que puede ser grande. Estos requerimientos se comprenden más claramente cuando el producto deseado es la biomasa misma "per se", pero la necesidad de algún grado de cultivo en masa es fundamental en todos los procesos biotecnológicos. De nuevo la fisiología microbiana o celular es esencial, pero ahora debe acoplarse a procesos de ingeniería de tipos particulares con el fin de proporcionar mediante macrooperaciones las microcondiciones que son óptimas para obtener l a biomasa requerida. c) Respuestas celulares: La elección de las actividades deseadas. En el caso más general los productos o los agentes activos por lo que están cultivando las células, solamente se producirán (o se detectarán o se liberaran) más abundante bajo condiciones b astante especificas. En general estas condiciones no serán las mismas que las necesarias para obtener la multiplicación más abundante de la biomasa. De hecho, la habilidad para explotar la expresión
flexible de las características de las células en respuesta a condiciones externas es un recurso fundamental para la biotecnología, así como la necesidad de entender dichas respuestas y sus limitaciones, es una mayor restricción. El conocimiento básico necesario procede de experimentos en pequeña escala y es de nuevo un aspecto de la fisiología microbiana o celular, pero los aspectos de la ingeniería del proceso son también muy relevantes para asegurar las microcondiciones óptimas a gran escala. c) Operación del proceso. Resulta ya claro que un proceso biotecnológico no se reduce en general a una sola etapa operativa. La ejecución satisfactoria de todas que se requieran, completamente optimizado en cuanto a seguridad, reproductibilidad, control y eficiencia es en su mayor parte un asunto de diseño de la ingeniería del proceso, aplicado con un completo entendimiento de los factores biológicos, químicos y socioeconómicos. En muchos aspectos este es uno de los aspectos menos estudiados y más difícil de la biotecnología aunque sólo sea debido a los problemas que deben ser resueltos de nuevo para cada nuevo proceso y incluso para cada proceso de mejora; por otra parte todos los estudios de biotecnología dependen de esta etapa para su realización práctica, y solamente tienen éxito en la medida en que haya sido ejecutados. c) Recuperación de los productos. Cualquier proceso de producción solamente se lleva a cabo con utilidad en función de la extensión en que los productos sean recuperados en un a forma provechosa; lamentablemente este hecho, bastante obvio es muy fácilmente pasado por alto en las investigaciones realizadas en los laboratorios. El problema es, particularmente agudo en el caso de la biotecnología, debido a la naturaleza "inconveniente" de muchos productos biotecnológicos y a la forma en que se encuentran inicialmente, en especial pero no exclusivamente, su frecuente dilución con grandes volúmenes de agua del proceso. La eficiencia de recuperación del producto no sólo se refleja en los costes (más directamente que cualquier otro factor) sino que en la sociedad moderna se desean además formas efectivas y ambientales aceptables de recuperación de l os productos marginales (incluyendo el procesamiento del agua y el calor del agua). Las disciplinas que contribuyeron en este aspecto son principalmente áreas de la química y de la ingeniería química, pero no necesariamente los aspectos más populares o bien conocidos de ninguna de ellas. El desarrollo de la biotecnología sufrió un gran cambio con la aplicación de las modernas técnicas desarrolladas por biología molecular, como mutagénesis artificial -acelerando genomas por irradiación o por medios químicos-; la clonación molecular de organismos, plantas y animales; la fusión celular –con las que se fabrican células capaces de producir anticuerpos que se reconocen las moléculas concretas-; los cultivos celulares in vitro (en tubos de ensayo); la bioingeniería y los nuevos métodos de procesamiento biológicos: fermentaciones industriales, técnicas de ADN recombinante o ingeniería genética, que permiten "recortar y pegar" genes de los mismos organismos vivos en otros. 7. Biotecnología humana
Puesto que cada criatura es única, cada una posee una composición única de ADN. Cualquier individuo puede ser identificado por pequeñas diferencias en su secuencia de ADN, este pequeño fragmento puede ser utilizado para determinar relaciones familiares en litigios de paternidad, para confrontar donantes de órganos con receptores en programas de trasplante, unir sospechosos con la evidencia de ADN en la escena del crimen (biotecnología forense).
El desarrollo de técnicas para el diagnóstico de enfermedades infecciosas o de desordenes genéticos es una de las aplicaciones de mayor impacto de la tecnología de ADN. Al utilizar las técnicas de secuenciación de ADN los científicos pueden diagnosticar infecciones víricas, bacterianas o mapear la localización específica de los genes a lo largo de la molécula de ADN en las células. El primer tratamiento exitoso en terapia génica fue en 1990, cuando se trató una enfermedad del sistema inmune de niños llamada "Deficiencia de ADA". Células sanguíneas con los genes correctos de ADA fueron inyectadas al cuerpo del paciente donde produjeron suficientes células normales que permitieron mejorar el sistema inmune. Hoy, la terapia génica esta tratando enfermedades tales como tumores cerebrales malignos, fibrosis quística y HIV. Con esta técnica se pretende también reparar órganos, como por ejemplo un hígado cirrótico a partir de las pocas células sanas que le quedan, un par de ventrículos nuevos para reemplazar los efectos devastadores de un infarto, la regeneración de una mano amputada o disponer de una fuente inagotable de neuronas para corregir los efectos de enfermedades tan graves como el Alzheimer o el Parkinson. En estos momentos existen tres líneas de investigación: La clonación de células madre.: James Thonson, de la Universidad de W isconsin (EEUU) descubrió en 1998 cómo obtener células madre a partir de un embrión humano. En el embrión esas células son las destinadas a formar todos los órganos del cuerpo, y estimuladas adecuadamente pueden reparar órganos dañados. El inconveniente de este método, es que el embrión de partida debe ser un clon del paciente. La clonación humana suscita un gran rechazo y mas aún en este caso cuando un embrión de pocos días, que nunca va a ser implantado en un útero, es utilizado únicamente para este fin y después se destruye. Esto plantea grandes problemas éticos y religiosos. La reprogramación de células adultas sin necesidad de clonar. La empresa británica PPL Therapeutics está a la cabeza de esta técnica, que les salva de todos los escollos morales y legales que existen al respecto. El esclarecimiento y manipulación del mecanismo genético que dispara la formación de órganos y extremidades en el embrión. En esta técnica nos encontramos con un español, Juan Carlos Izpisúa, que dirige un laboratorio en el Instituto Salk de La Jolla (California). El mecanismo consiste en determinar la relación existente entre dos familias de proteínas (llamadas Wnt y FGF) cuya unión en forma de parejas dispara la formación de un determinado miembro. Una pareja concreta formada por un miembro de Wnt y un miembro de FGF dispara la formación de un brazo, otra pareja distinta dispara la de una pierna, otra la del hígado, etc. El ser humano sólo tiene activas estas parejas cuando es un embrión, pero anfibios como el axolote mexicano las tiene activas toda la vida, por ello pueden regenerar sus miembros amputados. La investigación de Izpisúa está encaminada a encontrar la forma de reactivar estas parejas en los humanos adultos. Genoma humano Desde el siglo pasado, investigadores de todo el mundo no han cejado en su empeño de descifrar el lenguaje de la vida, cómo unas mismas características pasan de una generación a la siguiente. Para entender este lenguaje es esencial comprender la estructura de un organismo vivo y cuál es su estructura. Todos los seres vivos estamos compuestos por células. En el núcleo o centro de cada célula, hay muchas parejas de cromosomas, que desplegados muestran el ADN, que está formado por largas
cadenas de cuatro bases, Adenina, Citosina, Timina y Guanina, llamadas bases nucleótidas, que compartimos todos los seres vivos. Estas bases se unen entre sí formando cadenas, de las cuales, algunos trozos se denominan genes o segmentos con la suficiente información para que las células produzcan proteínas. El ADN contiene toda la información necesaria para que las células produzcan cada proteína de un ser vivo y por lo tanto, es el responsable de las características del ser. El ADN transmite esta información hereditaria de una generación a la siguiente. El gran descubrimiento El pasado día 12 de Febrero de este mismo año, se hizo público uno de los mayores descubrimientos de la historia de la ciencia y de la medicina: la presentación del mapa genético por los dos equipos de investigación que trabajaban en el Proyecto Genoma Humano (en adelante PGH) desde hacia una década. Estos dos equipos son Consorcio Internacional Genoma Humano, i ntegrado por 20 grupos de diferentes países (entre los que no está España) y la empresa privada Celera Genomics. Por PGH se denomina a una multitud de subproyectos desarrollados en diversos centros de investigación de diferentes países, encaminados a obtener la secuencia completa de toda la información genética humana contenida en los cromosomas. Los tres objetivos del PGH eran (puesto que ya se ha conseguido): · La creación de mapas genéticos (con el fin de identificar cuáles son los genes existentes). · El desarrollo de mapas físicos (con el fin de situar a los genes en los cromosomas). · La determinación de la secuencia completa del genoma humano. Este proyecto se inició, oficialmente en 1990, y por entonces se creía que el genoma podría tener alrededor de 100.000 genes. El borrador ha demostrado que disponemos de 30.000 a 40.000 genes, menos de la mitad de lo que se creía. Aunque el mapa genético es, oficialmente, una obra conjunta de la empresa Celera y el Consorcio Público, cada uno de ellos cuenta con una versión propia. La principal beneficiada por el reciente logro científico es Celera. Su fundador, Craig Venter participó durante tres años en el Instituto Nacional de Salud, subvencionado por el Gobierno Estadounidense, tras los cuales, decidió en 1988, abandonarlo, dejando en la estacada al director, Francis Collins, y fundar su propia empresa. Craig lanzó la noticia de que en el 2001 tendría la descodificación del genoma humano, su ex jefe, Collins se quedó de piedra, puesto que sus resultados no se esperaban hasta el 2005. Analistas del sector, aseguran que el trabajo de investigación desarrollado por Celera, es mucho más rico y complejo que el realizado por los científicos del sector público. Aprovechando esta circunstancia, no ha tardado en poner a disposición del público en Internet la secuenciación, pero de forma ininteligible, por lo que sólo podrán acceder a su base de datos a aquellas compañías biotecnológicas que estén interesadas en ella, previo pago, claro está, de 900 millones de pesetas. El negocio de los genes. Empresas farmacéuticas de la categoría y la importancia como Pzifer o American Home Products, podrían estar pagando hasta 2.700 millones de pesetas por los archivos genéticos de Celera, que ha de recuperar todo lo invertido en este descubrimiento, y no piensa dejar pasar la oportunidad de llenarse los bolsillos. Todas aquellas empresas que dirigían sus investigaciones al descubrimiento del mapa del genoma humano han de cambiar su actividad, puesto que Celera se les ha adelantado. Ya ha pasado la hora de las empresas meramente genómicas. Estas empresas pueden desarrollar herramientas de lectura del genoma, especializarse en el análisis de proteínas (empresas denominadas proteómicas) o dar el salto a la producción de fármacos. Esto es lo que debe hacer también Celera,
ya que de lo contrario perderá el interés y la confianza de sus accionistas. España está situada a la cola de esta industria. Hay muy pocas sociedades biotecnológicas y uno de los principales motivos de su escasez es la falta de inversión, tanto pública como privada. Otra de las industrias que se va a ver muy beneficiada son las empresas bioinformáticas. La rapidez en la consecución de nuevos medicamentos va a depender de la velocidad de interpretación de las secuencias genéticas y las re laciones de las proteínas. Son necesarios mejores programas informáticos y ordenadores más potentes para poder tratar las enormes bases de datos generadas por esta industria. Empresas como Rosetta, Informax o Lion Bioscience compiten por la elaboración de software de l ectura y interpretación de las secuencias genéticas. Patentar la vida. Una de las consecuencias del descubrimiento de la secuencia del genoma humano es la problemática surgida en torno a la viabilidad y la conveniencia de patentar los genes humanos. En la actualidad el marco jurídico al que hacen referencia todos los requisitos de patentabilidad industrial de ámbito internacional el es definido en el denominado Convenio de Munchen y en el caso Español en la Ley 11/1986, de 20 de Marzo, de Patentes. Toda invención ha de cumplir con unos requisitos que justifiquen su registro como tal a través de una solicitud de patente. Entre ellos está el de novedad y el de aplicación industrial. Es necesario distinguir entre invento, que es susceptible de ser patentado y descubrimiento, que no lo es. Gran parte de la discusión gira en torno a la aplicación de estos criterios al material genético. La identificación de secuencias de ADN debe comprenderse dentro de la categoría de los descubrimientos y éstos, como es sabido, no son patentables. Los derechos de patentes norteamericano y europeo difieren en aspectos esenciales, lo cual impide establecer criterios claros y homogéneos a la hora de aceptar o rechazar solicitudes de patente: En EEUU se considera aceptable la patentabilidad de los productos de la naturaleza así como los procedimientos de obtención de éstos, siempre y cuando el producto en cuestión no se haya logrado con anterioridad. En Europa, la Oficina Europea de Patentes ha establecido criterios más restrictivos que los aplicados habitualmente en EEUU ante la aceptación de solicitudes de patentes de material genético, aunque en los últimos años ha ido ganando fuerza corriente menos restrictiva y más proclive a aceptar este tipo de solicitudes. De esta forma se desdibuja la frontera entre invento y descubrimiento. En España, la Ley de Patentes establece que sólo son patentables las invenciones (artículo 4), por lo que identificación de secuencias de ADN no son susceptibles de patente. Entonces, ¿son patentables los procedimientos llevados a cabo para su descubrimiento? Si este procedimiento puede calificarse como de "invención" sería posible, siempre y cuando cumpla con los requisitos del artículo 5, es decir siempre que su publicación o explotación no sea contraria al orden público o a las buenas costumbres, que no suponga una raza animal, etc. Además, la constitución española establece en su artículo 10.1 que :La dignidad de la persona, los derechos inviolables que le son inherentes, el libre desarrollo de la personalidad, el respeto a la ley y a los derechos de los demás, son fundamento del orden político y de la paz social. En este tema aparecen dos posturas enfrentadas: · Gran parte de la comunidad científica y bioética, y de las organizaciones no gubernamentales (ONG) especializadas son contrarias a la patentabilidad. · La otra parte de la comunidad científica, junto a la de la industria privada a través de gigantescas
inversiones, está dispuesta a aceptar tal práctica. Entre los argumentos esgrimidos por las ONG podemos señalar: · La concesión de patentes sobre seres vivos supone la apropiación de una parte de ella para su explotación, reduciendo la relación de la sociedad con la naturaleza a meros intereses económicos. · Los derechos de una persona a decidir sobre su propio cuerpo y su vida se verían gravemente dañados si los seres humanos, partes de su cuerpo, sus rasgos físicos y psicológicos, y la información genética pueden convertirse en propiedad exclusiva del titular de una patente. · Los animales estarán expuestos a nuevas formas de sufrimiento y se convertirán en auténticas "fábricas" animales para la producción farmacéutica. · La libertad para publicar y el libre intercambio de descubrimientos está desapareciendo ante la necesidad de mantener en secreto la información con vistas a la solicitud de una patente. · Los países del tercer mundo se encontrarán con muchas dificultades para acceder a la información científica y a la transferencia de tecnología. Entre los argumentos de los que están a favor cabe destacar: · La prohibición en el patentamiento de invenciones génicas (incluidas las secuencias génicas) comportaría inevitablemente que las empresas, o cualquier parte, interesadas en emplear el conocimiento para crear productos se enfrentaría al secreto comercial, lo cual haría mas lento el avance científico en detrimento de la comunidad investigadora en su conjunto. · Los antibióticos han sido patentados durante años sin las exigencias aplicadas a las secuencias de ADN, y sin embargo son también producidas por organismos vivos. Por ello si una empresa encuentra un organismo y a partir de él elabora un método para fabricar un producto y usarlo, es clasificado como una invención, y por lo tanto susceptible de patente. 8. Biotecnología animal
La biotecnología animal ha experimentado un gran desarrollo en las últimas décadas. Las aplicaciones iniciales se dirigieron principalmente a sistemas diagnósticos, nuevas vacunas y drogas, fertilización de embriones in vitro, uso de hormonas de crecimiento, etc. Los animales transgénicos como el "ratón oncogénico" han sido muy útiles en trabajos de laboratorio para estudios de enfermedades humanas. Existen tres áreas diferentes en las cuales la biotecnología puede influir sobre la producción animal: -El uso de tecnologías reproductivas -Nuevas vacunas y -Nuevas bacterias y cultivos celulares que producen hormonas. En animales tenemos ejemplos de modelos desarrollados para evaluar enfermedades genéticas humanas, el uso de animales para la producción de drogas y como fuente donante de células y órganos, por ejemplo el uso de animales para la producción de proteínas sanguíneas humanas o anticuerpos. Para las enfermedades animales, la biotecnología provee de numerosas oportunidades para combatirlas, y están siendo desarrolladas vacunas contra muchas enfermedades bovinas y porcinas, que en los últimos tiempos han h echo mella en estos animales. 9. Biotecnología Industrial
Las tecnologías de ADN ofrecen muchas posibilidades en el uso industrial de los microorganismos con aplicaciones que van desde producción de vacunas recombinantes y medicinas, tales como insulina, hormonas de crecimiento e interferón, como enzimas y producción de proteínas
especiales. Desde hace varias décadas las grandes multinacionales de la biotecnología tienen puestos sus ojos en el control de algo vital para todos los pueblos del planeta, las plantas. Ya que, tanto las plantas silvestres como los cultivos encierran unas posibilidades de hacer negocio verdaderamente insospechadas. Y esta posibilidad la han visto claramente dos empresas como: Pharmagenesis es una empresa Americana que une, en la investigación de las plantas, la biología y la informática. Esta empresa basa sus estudios en el análisis de una planta china, llamada "Liana del Dios del Trueno", ha sido analizada química y genéticamente y se ha descubierto que es eficaz contra la artritis y además es anticancerígena, ya que la molécula extraída de la planta provoca el suicidio de las células cancerígenas de distintos tumores. Los chinos llevan muchos años (muchísimos) utilizando de forma natural estas plantas, pero Pharmagenesis tiene la patente para explotar el principio activo de la "Liana del Dios del Trueno" y los chinos no obtienen ningún beneficio de ello, en cambio, esta empresa ganará mucho dinero por los derechos de autor en la venta de cada caja de medicamento que se venda. Pharmagenesis piensa que de alguna forma compensa a los ciudadanos chinos, puesto que les compra las plantas y porque todos sus empleados, en China, son nacionales de país. Otra de estas industrias es Monsanto. Esta empresa americana es una de las gigantes de la química y los plásticos, y desde hace poco, de los genes. Ha creado cerca de dos hectáreas de invernaderos en los que ha recreado los distintos climas existentes en el mundo, incluso las estaciones, y ha plantado en ellas una gran variedad de plantas, arroz, soja, maíz, tabaco, etc., a las que somete a estudios y pruebas. En sus estudios, cultiva plantas transgénicas, y las sitúa junto a otras plantas que no han sido modificadas genéticamente, y el resultado es asombroso. La planta de patata transgénica ha soportado una plaga de escarabajos, debido a que en sus hojas existe una sustancia letal para ellos, en cambio la planta no modificada ha quedado destrozada por el ataque. Monsanto se fundó en 1901, en ese momento era una de las cinco mayores empresas químicas americanas. Fabricó muchos productos que después se demostró que eran tóxicos. En la guerra de Vietnam la aviación norteamericana derramó un potente herbicida, "el agente naranja" y uno de los principales proveedores fue Monsanto. Hoy hace lo que puede por cambiar de imagen, pero parece que no lo está logrando del todo, ya que se sabe que cada año destina un 20% más al desarrollo y elaboración de herbicidas. Todos los beneficios que obtiene los está destinando al descubrimiento de nuevos genes y puesta a punto de nuevas plantas. En 1998 obtuvo unos beneficios de 118.000.000 millones de pesetas. Monsanto ha declarado que para el 2002 producirá algodón coloreado genéticam ente, será de color amarillo, rojo, blanco y azul. No será necesario tintarlo después. Es uno de los principales productores de soja transgénica. Los agricultores que adquieren semillas transgénicas contratan con ella deben firmar un contrato por el que se comprometen a pedir otro stock de semillas al año siguiente, no tiene derecho a revender las semillas a otros, ya que tienen que devolverlas a la empresa, tampoco pueden volver a utilizarlas, los agricultores están atrapados por la empresa ya que crean en ellos una dependencia total. Mediante una tarjeta de socio o cliente controlan a los agricultores, saben cuántos kilos de semillas se han llevado, dónde la cultivan, en qué fecha la cultivan, etc. Nueve de cada diez agricultores siguen a Monsanto y nueve de cada diez venden su soja a una empresa que, curiosamente, pertenece a Monsanto desde hace unos pocos años. Es una prisión para los agricultores ya que entran en un círculo vicioso del que es difícil salir. Estos agricultores de soja transgénica utilizan un herbicida, propiedad de Monsanto, lo esparcen
sobre el terreno y lo dejan limpio para sembrar, esparcen las semillas y tres meses después vuelven a echar el herbicida, que mata todo menos la planta de soja. Monsanto les prometía cosechas abundantes y grandes beneficios, los agricultores se quejan de la escasez de las mismas y de lo caras que son las semillas, pero la gran empresa alega que ha de proteger sus obras científicas y quien quiera utili zarlas ha de pagar su precio: "La población mundial crece, por lo que hay que producir más alimentos pero el terreno de cultivo sigue siendo el mismo, por ello es necesario cultivar más y mejor." (Monsanto) Ha patentado una semilla que esteriliza las semillas que produce, por lo que éstas no servirán para poder plantar al año siguiente. Esta semilla es denominada por los ecologistas como "terminator". También ha modificado una mala hierba que ahora produce plástico flexible. ¿Adónde va a llegar esto?. En la India ya produce efectos negativos. Los agricultores de este país quemaron una plantación de algodón transgénico porque no producía la cantidad que le habían asegurado, sino todo lo contrario y además muchos de ellos no pueden pagar el precio de la semillas, se sienten engañados. Es muy probable que se produzcan graves problemas y ya se están produciendo los efectos negativos. En Australia las malas hierbas mutantes invaden los cultivos, en EEUU el maíz transgénico amenaza con extinguir una mariposa protegida y en Inglaterra los científicos han demostrado que el consumo de alimentos modificados genéticamente puede producir alergias. ¿Qué pasará dentro de dos o tres años cuando el mundo este lleno de plantas que fabriquen plásticos, vacunas y sustancias químicas, qué va a ser de los pájaros, los mamíferos que entran en contacto con estas plantas? Los Gobiernos han de pensar en ello antes de que sea tarde. 10. 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. 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 pasado 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. Mas 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, u na 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. Las multinacionales de la biotecnología son las que, por ahora se están llevando el gato al agua. Los cinco gigantes son: · AstraZeneca. · DuPont. · Monsanto. · Novartis. · Aventis. Suponen el 60%_________________del mercado de pesticidas. 23%_________________del mercado de semillas. 100%_________________del mercado de semillas transgénicas. Entre los cultivos transgénicos autorizados en la Unión Europea: PRODUCTO EMPRESA Tabaco Selta Soja Monsanto Colza PGS Maíz Novartis Colza AgrEvo Maíz (T25) AgrEvo Maíz (MON 810) Monsanto Maíz (MON 809) Ploneer Achicoria Bejo Zaden Colza AgrEvo Maíz Novartis Colza PGS Patata AVEBE Remolacha DLF-Trifolium Clavel Florigene Tomate Zeneca Algodón Monsanto Maíz DeKalb Patata Amylogene Clavel Florigene Fuente.Unesco, Emst & Young, SEBIOT. En Europa, los casos de Soja y Maíz transgénicos resultan de especial relevancia. La soja se utiliza en un 40 a 60% de los alimentos procesados: aceite, margarina, alimentos dietéticos e infantiles, cerveza, etc. España importa de EEUU 1´5 millones de toneladas, el cuarto país importador detrás de Japón, Taiwan y Holanda. La comercialización del maíz transgénico está autorizada en EEUU, Canadá, Japón y también en
la Unión Europea desde Enero de 1997. ¿Qué consecuencias puede traer el consumo de plantas y alimentos transgénicos? China planea plantar tomates, arroz, pimientos y patatas por lo menos en la mitad de todas sus tierras de labor (500.000 kilómetros cuadrados) en el plazo de cinco años. Sus investigadores analizaron el efecto de los pimientos y los tomates transgénicos en ratas de laboratorio, comparando el peso y el estado de los mismos con los de otros no alimentados, y no observaron diferencias significativas. La creación o elaboración de este tipo de alimentos depende del nivel de desarrollo del país, de los intereses políticos del mismo y del grado de presión que ejerzan las grandes industrias privadas del sector. Hay un gran debate en torno a la conveniencia o no de este tipo de organismos. Entre los posibles beneficios que sus defensores alegan podemos señalar: · Alimentos con más vitaminas, minerales y proteínas, y menor contenido en grasas. · Cultivos más resistentes al ataque de virus, hongos insectos sin la necesidad de emplear productos químicos, lo que supone un mayor ahorro económico y menor daño al medio ambiente. · Mayor tiempo de conservación de frutas y verduras. · Cultivos tolerantes al sequía y estrés (Por ejemplo, un contenido alto de sal en el suelo). Hay quien asegura que estos alimentos ponen en peligro la salud humana, provocando la aparición de alergias insospechadas. Por ejemplo, se han citado casos de alergia producida por soja transgénica manipulada con genes de la nuez de Brasil o de fresas resistentes a las heladas por llevar incorporado un gen de pescado (un pez que vive en aguas árticas a bajas temperaturas) En este caso, las personas alérgicas al pescado podrían sufrir una crisis alérgica al ingerir las fresas transgénicas. Estas situaciones motivaron que organizaciones de consumidores y ecologistas p idieran que los productos elaborados con plantas transgénicas lleven la etiqueta correspondiente. Esta petición fue concedida con la aprobación el 15 de Mayo de 1997 del Reglamento CE nº 258/97 "sobre nuevos alimentos y nuevos ingredientes alimentarios" aprobado por el Parlamento Europeo y el Consejo de la Unión Europea el 27 de Enero de 1997. En principio este Reglamento consideraba fuera de su aplicación a los productos derivados de la soja y maíz transgénicos, cuya comercialización había sido permitida c on anterioridad, el 26 de Mayo de 1998 se aprobó el Reglamento nº1139/98/CE del Consejo por el que se exige el etiquetado de los alimentos e ingredientes a limentarios fabricados, total o parcialmente, a partir de maíz y de semillas de soja modificados genéticamente. Sin embargo esta regulación es muy necesaria, ya que calmará, en cierto modo la alarma social existente en torno a las plantas y alimentos transgénicos. La sociedad conocerá poco a poco las características de estos productos y su temor ya no podrá basarse en el desconocimiento y temor a lo desconocido y novedoso, pudiendo entonces, aceptarlos o rechazarlos. 11. Biotecnología ambiental
La biotecnología ambiental se refiere a la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración de la calidad del ambiente. El uso de microorganismos en procesos ambientales s e encuentra desde el siglo XIX. Hacia finales de 1950 y principios de 1960, cuando se descubrió la estructura y función d e los ácidos nucléicos, se puede distinguir entre biotecnología antigua tradicional y la biotecnología de segunda generación, la cual, en parte, hace uso de la tecnología del ADN recombinante. Actualmente, la principal aplicación de la biotecnología ambiental es limpiar la polución. La limpieza del agua residual fue una de las primeras aplicaciones, seguida por la purificación del aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros. La biorremediación (uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o de los
sistemas acuáticos y terrestres) se está enfocando hacia el suelo y los residuos sólidos, tratamientos de aguas domésticas e industriales, aguas procesadas y de consumo humano, aire y gases de desecho, lo que está provocando que surjan muchas inquietudes e interrogantes debido al escaso conocimiento de las interacciones de los organismos entre sí, y con el suelo. Los sistemas biológicos utilizados son microorganismos y plantas. Cada vez mas compañías industriales están desarrollando procesos en el área de prevención, con el fin de reducir el impacto ambiental como respuesta a la tendencia internacional al desarrollo de una sociedad sostenible. La biotecnología puede a yudar a producir nuevos productos que tengan menos impacto ambiental. En definitiva, la biotecnología puede ser utilizada para evaluar el estado de los ecosistemas, transformar contaminantes en sustancias no tóxicas, generar materiales biodegradables a partir de recursos renovables y desarrollar procesos de manufactura y manejo de desechos ambientalmente seguros. 12. Biotecnología en los alimentos
Los Europeos y en especial los Españoles, vivimos muy preocupados por su ali mentación. El consumidor tiende a asimilar alimento natural con alimento sano y seguro y a mitificarlo cuando lo compara con los transgénicos, sin pensar que éstos han pasado por mayor número de evaluaciones sanitarias antes de su comercialización. Centenares de científicos de distintas disciplinas (química, farmacológica.) trabajan en los centros de investigación de la industria alimentaría para desarrollar productos adaptados a nuestros sentidos. Detrás de los alimentos de aspecto y sabor perfecto, se esconde un largo y complejo proceso de elaboración en el laboratorio. Si un sorbete a base de agua resulta cremoso o si una pizca de polvo marrón se convierte, al disolverse en el agua, en un capuchino, es gracias a recetas basadas en conocimientos de microfísica y de la química. Vamos a ver algunos ejemplos curiosos que se dan en algunos de los alimentos que tomamos cada día:
La multinacional Nestlé está realizando un estudio para lograr que los cereales crujan más, ya que a los consumidores no les gusta que sean demasiado silenciosos. Para que los espaguetis se cuezan por dentro, es necesario un tiempo de elaboración de ocho o diez minutos, lo que provoca que la parte exterior se reblandezca demasiado, provocando que no queden al dente. Para evitarlo los científicos del Centro de Investigaciones Nestlé han creado unos espaguetis seccionados en forma de trébol, que se cuecen de forma uniforme en sólo tres minutos. Las gominolas se elaboran a partir de macromoléculas semejantes a las de los polímeros que forman los materiales plásticos. Las patatas fritas de bolsa se hicieron más apetitosas gracias a un experimento de David Parker, de la Universidad de Birmingham, que las sometió a una pequeña dosis de radioactividad. Young Hwa Kim, físico de la Lehig University Bethlem, en Pensilvania, ha logrado, sin añadir ningún ingrediente secreto al maíz, palomitas gigantes, multiplicando su tamaño por diez, simplemente reduciendo la presión existente en el ambiente en que se cuece. Otros científicos Alemanes de la Universidad Técnica de Berlín, tratan de solucionar uno de los mayores problemas de la cerveza, su espuma se desvanece rápidamente. Para resolverlo pretenden modificar directamente un gen de la cebada, para así conservar por más tiempo su espuma.
Objetivos de la biotecnología de alimentos. El objetivo fundamental de la Biotecnología de Alimentos es la investigación acerca de los procesos de elaboración de productos alimenticios mediante la utilización de organismos vivos o procesos biológicos o enzimáticos, así como la obtención de alimentos genéticamente modificados mediante técnicas biotecnológicas. Áreas de aplicación. Los aportes de la Biotecnología para apoyar los procesos productivos de la industria alimentaría y agroalimentaria se enfocan a dos grandes líneas prioritarias de investigación:
Tecnología de alimentos y Biocatálisis.
El área de Tecnología Enzimática y Biocatálisis incluye el extenso campo de las Fermentaciones en procesamiento de alimentos, así como la Mejora genética de microorganismos de aplicación en tecnología de alimentos y la Producción de proteínas y enzimas de uso alimentario. Fermentaciones La Fermentación es la transformación de una sustancia orgánica (generalmente un carbohidrato) en otra utilizable, producida mediante un proceso m etabólico por microorganismos o por enzimas que provocan reacciones de oxidación-reducción, de las cuales el organismo productor deriva la energía suficiente para su metabolismo. Las fermentaciones pueden ser anaeróbicas, si se producen fuera del contacto con el aire, o aeróbicas, que sólo tienen lugar en presencia de oxígeno. Las fermentaciones más comunes en la industria de alimentos es la del azúcar, con formación de alcohol etílico, en la elaboración de vino, cerveza, sidra; la del alcohol, con formación de ácido acético, en la elaboración del vinagre; y la fermentación láctica, en la elaboración de quesos y yogures. Actualmente en la industria fermentativa se utilizan tanques de fermentación en los que ésta se realiza en condiciones controladas de temperatura y presión y que permiten regular constantemente la entrada y salida de productos. Los diversos tipos de fermentaciones en la i ndustria de alimentos se pueden clasificar de la siguiente manera: - Fermentaciones no alcohólicas: · Panadería (fermentación por levaduras de p anadería) · Vegetales fermentados (encurtidos en general) · Ensilado (fermentación de forraje) - Fermentaciones alcohólicas: · Vino (fermentación alcohólica y maloláctica). · Cerveza. · Sidra. · Destilados. · Vinagre (transformación de alcohol en ácido acético por fermentación con Acetobacter) - Fermentaciones cárnicas: · Embutidos crudos curados (salame, chorizo español, etc.) · Jamón Serrano (producto curado) · Productos de pescado fermentado (fermentación en filetes de pescado ahumado) - Fermentaciones lácticas: · Leches fermentadas en general. · Yogur (fermentación de leche con microorganismos acidificantes, como Lactobacillus)
· Quesos (fermentación con determinados cultivos b acterianos inoculados) · Bebidas lácticas alcohólicas (Kefir) - Fermentaciones locales especiales: · Salsa de soya. · Miso. · Tofu. · Otros productos. Otras aplicaciones en Tecnología Enzimática y Biocatálisis - Mejora genética de microorganismos: Obtención de cepas recombinantes de microorganismos de utilidad en tecnología de alimentos, mediante técnicas de ingeniería genética. Se obtienen así microorganismos como levaduras industriales que poseen una mayor adaptación y eficacia en los procesos fermentativos, o bacterias capaces de producir determinadas enzimas de utilidad e n procesamiento de alimentos. - Producción de proteínas y enzimas de uso alimentario: Producción de enzimas con una actividad enzimática dada, a partir de células microbianas. Esta actividad se vale de varias disciplinas, como la microbiología, la ingeniería genética, ingeniería de proteínas e ingeniería bioquímica. Se obtienen así enzimas que transforman el azúcar en polímeros, enzimas que hidrolizan la lactosa de la leche para hacerla más digerible, enzimas que se utilizan en enología, etc. - Diseño de procesos enzimáticos: Con los catalizadores disponibles o desarrollados, enzimas o células, libres o inmovilizadas, se pueden llevar a cabo procesos enzimáticos o fermentativos en reactores de diversas características, las que se determinarán para cada proceso específico. Así, se ha desarrollado, por ejemplo, una línea de procesos de extracción en zimática de principios activos vegetales para la transformación de materias primas. Tal es el caso de un proceso biológico para la extracción de aceite de coco, sin usar solventes ni extractores mecánicos. Líneas de Investigación en Tecnología Enzimática y Biocatálisis En la actualidad se están llevando a cabo diversos avances en los campos de investigación referentes a Tecnología Enzimática y Biocatálisis, en particular el estudio del metabolismo y mejoramiento genético de Levaduras Industriales, así como la expresión de enzimas específicas mediante cepas microbianas recombinantes. Algunas de las líneas de investigación en desarrollo actual son las que se describen a continuación: - Bacterias Lácticas: · Utilización de técnicas y desarrollo de métodos para la detección e identificación de bacterias lácticas, utilizadas como cultivos iniciadores de fermentaciones alimentarías. · Estudios sobre el metabolismo de bacterias lácticas, incluyendo metabolismo de azúcares, regulación de la glucólisis e incidencia en la producción de volátiles y la calidad de productos lácteos. - Biología Molecular de Levaduras Industriales: · Estudio de mecanismos moleculares implicados en la fisiología de levaduras industriales durante los procesos fermentativos que llevan a cabo. · Estudio de los mecanismos moleculares de la respuesta a estrés osmótico en levaduras industriales. · Modificación genética de cepas de levaduras industriales para conseguir una mayor adaptación y eficacia en los procesos fermentativos. - Enzimas y Levaduras Vínicas:
· Utilización de técnicas de selección e identificación de levaduras vínicas. · Estudios de la fisiología de levaduras vínicas durante los procesos de fermentación. · Modificación genética de levaduras vínicas. · Estudios sobre la aplicación de enzimas en enología. · Producción de enzimas de interés enológico. - Estructura y Función de Enzimas: · Estudios de la relación entre estructura y función de proteínas. · Producción heteróloga de enzimas por cepas microbianas. - Levaduras de Panadería: · Aislamiento y caracterización de microorganismos con aplicación potencial en la industria de panadería. · Estudios sobre el metabolismo de levaduras de panadería. · Expresión heteróloga de genes que codifican enzimas de interés en los procesos de panificación. - Taxonomía Molecular: · Aplicación de técnicas moleculares para la detección e identificación de bacterias en alimentos. Detección e identificación de bacterias patógenas por PCR.
Alimentos genéticamente modificados.
¿Qué son los Alimentos Genéticamente Modificados? La demanda de alimento global ha aumentado la necesidad de cultivos mejorados. La Biotecnología ofrece la tecnología necesaria para producir alimentos más nutritivos y de mejor sabor, rendimientos más altos de cosecha y plantas que se protegen naturalmente contra enfermedades, insectos y condiciones adversas. La tecnología de Alimentos Genéticamente Modificados (también llamados Alim entos Transgénicos) permite efectuar la selección de un rasgo genético específico de un organismo e introducir ese rasgo en el código genético del organismo fuente del alimento, por medio de técnicas de ingeniería genética. Esto ha hecho posibl e que se desarrollen cultivos para alimentación con rasgos ventajosos específicos u otros sin rasgos indeseables. En lugar de pasar 10 o 12 años desarrollando plantas a través de métodos de hibridación tradicional, mezclando millares de genes para mejorar un cultivo determinado, la Biotecnología actual permite la transferencia de solamente uno o pocos genes deseables, obteniendo cultivos con las características deseadas en tiempos muy cortos. Principales aplicaciones en Alimentos Genéticamente Modificados Las ventajas ofrecidas por la Biotecnología de modificación genética se aplican fundamentalmente en el mejoramiento de cultivos agrícolas. Las principales aplicaciones se ven en cultivos con las siguientes características: · Resistencia a enfermedades y plagas · Resistencia a sequías y temperaturas extremas · Aumentos en la fijación de nitrógeno (permitiendo reducir el uso de fertilizantes) · Resistencia a suelos ácidos y/o salinos · Resistencia a herbicidas (permitiendo eliminar malezas sin afectar el cultivo) · Mejoramientos en la calidad nutricional. · Modificaciones para obtener cosechas más tempranas. · Mejor manejo de postcosecha. · Otras características de valor agregado.
Ventajas de los Alimentos Genéticamente Modificados Las ventajas ofrecidas por los Alimentos GM pueden resumirse en los siguientes aspectos principales: - Mejoras nutricionales: Se pueden efectuar modificaciones genéticas para obtener alimentos enriquecidos en aminoácidos esenciales, alimentos con contenido modificado de ácidos grasos, alimentos con alto contenido de sólidos, o alimentos enriquecidos en contenido de determinadas vitaminas o minerales, entre otras características de calidad nutricional. - Mayor productividad de cosechas: Se pueden obtener cultivos para alimentación genéticamente modificados que presenten resistencia natural a enfermedades o plagas, condiciones climáticas adversas o suelos ácidos o salinos, aumento en la fijación de nitrógeno de las plantas, resistencia a herbicidas. Todo esto permite reducir notablemente el daño a los cultivos y aumentar la productividad agrícola en cifras cercanas al 25%. - Protección del medioambiente: Los cultivos biotecnológicos que son resistentes a enfermedades e insectos reducen la necesidad del uso de pesticidas agroquímicos, lo que se traduce en una mucho menor exposición de aguas subterráneas, personas y ambiente en general a residuos químicos. - Alimentos más frescos: Cultivos a los cuales se ha modificado los genes que regulan la velocidad de maduración de frutos permiten obtener variedades de maduración lenta, de modo de permitir manejos de postcosecha o transportes de más larga duración sin que los alimentos lleguen al consumidor en estados avanzados de madurez. Principales especies cultivadas de Alimentos Genéticamente Modificados Los principales cultivos genéticamente modificados para alimentación que se utilizan hoy en día son soya, maíz, canola, tomate, papas y calabaza; considerándose los tres principales soya, canola y maíz. Por su repercusión en Europa, los casos de la soya y el maíz transgénicos resultan de especial relevancia. La soya se utiliza en un 40-60% de los alimentos procesados: aceite, margarina, alimentos dietéticos e infantiles, cerveza, etc. El 2% de la soya producida en Estados Unidos es transgénica, de la que un 40% se exporta a Europa. La utilización de plantas transgénicas en programas de mejora se va incrementando día a día. Algunos expertos han llegado incluso a predecir que hacia el año 2005, el 25% de la producción agrícola en Europa lo será de plantas transgénicas. Nota: "Canola" es una combinación de dos palabras: canadiense y aceite (oil). La canola fue desarrollada por cultivadores canadienses con técnicas tradicionales de cultivo, específicamente por sus cualidades nutricionales. Las semillas se prensan, obteniéndose el aceite de canola para consumo humano, y el resto se procesa para obtener alimento para ganado. Reconocida ya por sus beneficios para la salud, la investigación ahora se está llevando a cabo para mejorar aun más el perfil nutricional de la canola. Algunos ejemplos destacables de Alimentos GM - Soya resistente a glifosato: Es una variedad de soya transgénica obtenida por la compañía estadounidense Monsanto, a la q ue se le ha transferido un gen que produce resistencia al glifosato, componente activo del herbicida "Roundup". Esto permite la utilización del herbicida sin afectar el cultivo, permitiendo que se alcancen mayores niveles de productividad. - Maíz resistente a glufosinato y a Ostrinia nubilabis:
Maíz transgénico producido por la multinacional Ciba-Geigy (hoy Novartis), resistente al glufosinato de amonio (componente activo del herbicida "Basta"), y resistente además al Ostrinia nubilabis, un insecto que horada el tallo de la planta destruyéndola. - Tomate de maduración lenta: Se han obtenido plantas transgénicas de tomate con genes que alargan el período de conservación y almacenamiento evitando la síntesis de la poligalacturonasa que produce el reblandecimiento del fruto. Así, se tienen ventajas en cuanto al manejo postcosecha de tomates, que pueden soportar períodos más largos de almacenamiento o transporte y llegar en buenas condiciones al consumidor final. - Arroz Dorado: Es una variedad de arroz obtenida por modificación genética para contener Betacaroteno, una provitamina que en el organismo se transforma en vitamina A. Esto puede significar una gran ayuda para países en vías de desarrollo en los que se sufre masivamente de deficiencia de vitamina A, condición que puede llevar a muchos casos de ceguera. Muchos de estos países, además, tienen justamente al arroz como la base de su alimentación. Consideraciones de seguridad para Alimentos GM El uso de procesos biotecnológicos, particularmente modificación genética, es extremadamente importante al idear nuevas maneras de aumentar la producción de alimentos, mejorar la calidad nutricional y proporcionar mejores características de proceso o almacenaje. Cuando se desarrollan nuevos alimentos o componentes de alimentos usando Biotecnología, hay requisitos legales nacionales y expectativas del consumidor para que existan sistemas y procedimientos eficaces de evaluación de la seguridad de los alimentos para el consumo. Las técnicas tradicionales de evaluación de la seguridad de los alimentos, basadas en pruebas toxicológicas (según lo utilizado para los aditivos alimentarios, por ejemplo), pueden no aplicarse siempre a los alimentos o componentes de alimentos obtenidos por Biotecnología. De acuerdo a una reunión de consulta conjunta de la FAO y la OMS en 1996, las consideraciones de seguridad de alimentos con respecto a los organismos producidos por las técnicas qu e cambian los rasgos hereditarios, como la tecnología de DN A recombinante, son básicamente las mismas que se relacionan con otras maneras de alterar el genoma de un organismo, tal como la hibridación convencional. Éstas incluyen: · Las consecuencias directas (nutricionales, tóxicas o alergénicas) de la presencia en los alimentos de nuevos productos genéticos codificados por los genes introducidos durante la modificación genética. · Las consecuencias de los niveles alterados de productos genéticos existentes codificados por los genes introducidos o modificados durante la modificación genética. · Las consecuencias indirectas de los efectos de cualquier nuevo producto genético, o de niveles alterados del producto genético existente, en el metabolismo del organismo fuente del alimento, que conduzca a la presencia de nuevos componentes o de niveles alterados de componentes existentes. · Las consecuencias de las mutaciones causadas por el proceso de modificación genética del organismo fuente del alimento, como interrupción de secuencias de co dificación o control, o la activación de genes latentes, conduciendo a la presencia de nuevos componentes o de niveles alterados de componentes existentes. · Las consecuencias de la transferencia genética a la microflora gastrointestinal desde organismos genéticamente modificados o alimentos o componentes alimenticios derivados de ellos. · El potencial de efectos adversos para la salud asociados a los microorganismos genéticamente modificados de los alimentos.
La presencia en alimentos de genes nuevos o introducidos per se no es considerada como un riesgo a la seguridad de los alimentos, puesto que todo el DNA se compone de los mismos elementos. Aplicaciones ventajosas de Alimentos GM para el mundo en desarrollo En muchos países en vías de desarrollo existen graves de problemas de hambre, subalimentación, enfermedades y problemas de salud pública en general. Las causas del hambre y malnutrición en el mundo en desarrollo son variadas y sistémicas, y hay pocas soluciones inmediatas y sostenibles. Sin embargo, en las próximas décadas, la Biotecnología ayudará a encontrar soluciones, y por lo tanto proporcionará opciones realistas para las naciones del mundo subdesarrollado. Naciones Unidas estima que más de 100 millones de niños en todo el mundo tienen deficiencia de vitamina A, lo que puede conducir a tanto como 250.000 casos de ceguera infantil. El Arroz Dorado, que fue creado por Biotecnología para producir Betacaroteno, una pro-vitamina que se transforma en vitamina A, fue desarrollado específicamente para tratar esta crisis de salud. Para las poblaciones cuya fuente de alimentación primaria es el arroz, este avance nutricional puede significar una mejora enorme en salud pública. La deficiencia de hierro afecta a 400 millones de mujeres en edad de maternidad, lo que conduce a niveles más altos de nacimiento prematuro, mortalidad perinatal y retraso mental y de crecimiento. Para dar solución a este problema, investigadores en Biotecnología están intentando producir un arroz con niveles más altos de hierro. Los científicos también están intentando mejorar el perfil nutricional de muchos de los alimentos del mundo, desde aceite de canola con niveles más altos de Betacaroteno, a frutas y hortalizas que contengan más vitaminas C y E. Los cultivos generados por Biotecnología también poseen el potencial de transformar la productividad en el mundo en vías de desarrollo. Cultivos que son típicamente dañados por enfermedades, parásitos, malezas y sequías pueden causar la ruina de las economías de subsistencia. Nuevos cultivos genéticamente modificados, que pueden resistir estas amenazas, están siendo creados. Según el Banco Mundial, la Biotecnología podría elevar la productividad alimentaría del mundo hasta en un 25%, alimentando a más gente mientras se consumen menos recursos. Un ejemplo sobresaliente del impacto potencial de la biotecnología agrícola se da en África, donde los trabajos de desmalezamiento de cultivos prácticamente esclavizan a grandes cantidades de personas, impidiendo muchas veces que los niños asistan a la escuela. Una solución la constituirían los cultivos resistentes a los herbicidas, que permitirían la eliminación de malezas sólo por rociamiento con estos agroquímicos. Quizás la más significativa ventaja potencial de la Biotecnología para el mundo en desarrollo se presenta en la forma de alimentos capaces de vacunar contra enfermedades. Los científicos ya han demostrado que un alimento se puede utilizar para administrar vacunas contra enfermedades específicas. El virus Norwalk provoca una enfermedad poco conocida que afecta a niños y ancianos con gastroenteritis a veces mortales. Investigadores de la Univers idad de Cornell desarrollaron recientemente una variedad de papa que inmuniza contra el virus Norwalk. Además, ya se está anticipando la producción de una variedad de plátano que puede entregar una vacuna contra la hepatitis B. Incluso en el mundo desarrollado, no todos los niños reciben las inmunizaciones necesarias. En las regiones del mundo donde la inmunización es prácticamente inexistente y el conocimiento de los conceptos de salud pública es limitado, el desarrollo de estos nuevos alimentos podría combatir la significativa desnutrición y paliar las deficiencias en salud. El futuro de la Biotecnología de Alimentos Genéticamente Modificados La próxima generación de productos obtenidos por Bi otecnología, muchos de los cuales ya han
sido desarrollados pero no están todavía en el mercado, se concentran en una cantidad de características que subrayarán su uso en sistemas de producción de alimentos, como también mejorarán sus aspectos de calidad final. Estos alimentos posibles incluyen soya con cualidades nutricionales mejoradas mediante un incremento en el contenido de proteínas y am inoácidos; cultivos con aceites, grasas y almidones modificados para mejorar el procesamiento y la di gestibilidad, tales como canola con alto contenido de estearato, maíz bajo en fitato o ácido fítico. Otros productos que están siendo desarrollados incluirán nuevas características de calidad para el consumidor, como los llamados alimentos funcionales, que son cu ltivos desarrollados para producir medicinas o suplementos alimentarios dentro de la planta. Estos podrán proporcionar inmunidad contra enfermedades o mejorar características saludables de los alimentos tradicionales. Una investigación substancial también se ha dedicado al desarrollo de pescado genéticamente modificado, como el salmón. Algunos de estos productos ya están disponibles para el uso, no obstante la mayoría está a años de la producción comercial generalizada. Algunos ejemplos destacables de Alimentos Genéticamente Modificados que podrían desarrollarse en el futuro son los siguientes: · Leche con biodisponibilidad de calcio mejorada. · Huevos con menos colesterol. · Papas y tomates con mayor contenido de sólidos. · Maíz y soya con contenido aumentado de aminoácidos esenciales para ser utilizados en alimentación humana y animal. · Café descafeinado naturalmente. · Cultivos con contenido modificado de ácidos grasos que permitan la producción de aceites más saludables. · Rasgos que controlan la maduración de pimientos y fruta tropical, permitiendo un aumento en los tiempos necesarios para transportes de larga distancia. Las ventajas generales que se visualizan en la agricultura de Alimentos GM incluyen básicamente la protección de cultivos contra pérdida de productividad, reducción en el uso de pesticidas, mayor protección medioambiental, protección contra insectos por temporadas largas, y ahorros de trabajo y energía porque los agroquímicos serían aplicados con menor frecuencia. Resumiendo, se puede decir que la Biotecnología tiene un amplísimo rango de aplicación en la industria de alimentos, ofreciendo los medios para producir alimentos de mejor calidad en forma más eficiente y segura para la salud y el medio ambiente. Una de las promesas de la Biotecnología es generar innovaciones y mejoras en los alimentos conduciendo a prácticas agrícolas más ecológicas, contribuyendo a una agricultura sustentable que utiliza con respeto los recursos del medioambiente. El área de mayor aplicación de la Biotecnología en alimentos, y la más antigua, corresponde a las Fermentaciones, de gran importancia dentro de la Tecnología de Alimentos y que abarca varios campos, como fermentaciones alcohólicas, fermentaciones cárnicas y fermentaciones lácticas. El área más reciente y de mayor proyección dentro de la Biotecnología de Alimentos está en el desarrollo de Alimentos Genéticamente Modificados o Transgénicos, cuyas principales ventajas se ven en mejoras nutricionales, mayor productividad de cosechas y m ayor protección medioambiental. Además, los Alimentos GM poseen hoy en día gran importancia en las soluciones de graves problemas de escasez de alimentos, desnutrición y problemas de salud pública en general del mundo en vías de desarrollo. Utilización de enzimas en la industria de alimentos.
INDUSTRIA
ENZIMAS
INCIDENCIA TECNOLOGICA
Cervecería
Amilasas
Mejoran los procesos de liquefacción y de sacarificación.
Papaina, Pepesina Fiscina, Bromelina Vinificación
Glucosa-oxidasa Enzi. Pépticas Glucosa-oxidasa
Evitan la turbidez durante la conservación de ciertos productos. Evitan el oscurecimiento y los sabores desagradables. Mejoran la clarificación y extracción de jugos. Evita el oscurecimiento y los sabores desagradables.
Bebidas no alcohólicas
Glucosa-isomerasa Enzi. Pépticas Tannasa Glucosa-oxidasa
Utilización de jarabes de alto contenido de fructuosa. Mejoran la clarificación extracción de jugos. Aumenta la solubilidad y disminuye la turbidez del té. Evita el oscurecimiento y los sabores desagradables.
Lechería
Quesería
Helados
Industrias cárnicas
Panificación
Tripsina
Enmascara el gusto a oxido.
Lactasa
Fabricación de leche delactosada, evita la cristalización de leche concentrada.
"Cuajo"
Precipitación de la caseína.
Lactasa
Influencia el sabor de los quesos.
Lipasa
Influencia el sabor de los quesos.
Lactasa
Evita la cristalización.
Glucosa-isomerasa
Permite la utilización de jarabes de alta concentración de fructuosa.
Papaina, Fiscina
Ablandamiento de carnes.
bromelina
Producción de hidrolizados.
Amilasa
Mejora la calidad del pan.
Lactasa
Mejora la coloración de la superficie,
Proteasa
debido a la reacción de Maillard.
Lipoxidasa
Disminuye la viscosidad de la pasta. Produce una miga muy blanca.
Confitería
Amilasas, Pullulanasa
Hidrólisis de almidó y producción de jarabes de alto contenido de fructuosa.
Isoamilasas,
Acentúa el sabor en chocolates.
Invertsa y Glucosa-isomersa lipasa Industria azucarera
Alfa-galactosidasa
Hidrolisa la rafinosa y permite la cristalización normal del
