Libro 8 desiertos, biotecnología moderna y remediación de suelos arcd septiembre 2013 by Angel Rumualdo Cepeda Dovala

Título de la obra: Desiertos, Biotecnología Moderna y Remediación de Suelos Autor: Angel Rumualdo Cepeda Dovala Editor: Angel Rumualdo Cepeda Dovala (ARCD) Clave de Registro Federal de Contribuyentes (RFC), Persona Física: CEDA-560207-QZ5 Primera edición: septiembre de 2013 Libro 8 en Tópicos Culturales ΑΩ ARCD Editor D.R. © 2013 Derechos Reservados conforme a la Ley en la SEP-INDAUTOR, Ciudad de México

Angel Rumualdo Cepeda Dovala Dirección electrónica: http://topicosculturales.blogspot.mx/ Correo electrónico: acdovala@gmail.com UNIVERSIDAD AUTÓNOMA AGRARIA ANTONIO NARRO Dr. Angel Rumualdo Cepeda Dovala Profesor e Investigador del Departamento Ciencias del Suelo © Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) Calzada Antonio Narro 1923 Buenavista, Saltillo, Coahuila de Zaragoza, C.P. 25315, México

ISBN: 978-970-93441-4-1 Impreso y hecho en Saltillo Coahuila de Zaragoza, México. Printed and made in Saltillo Coahuila de Zaragoza, Mexico. Libro gratuito/Free book. En observancia al Artículo 24, fracción 1 de la Declaración Universal de Bioética y Derechos Humanos de la UNESCO el cual indica: “Los Estados deberán fomentar la difusión de información científica a nivel internacional y estimular la libre circulación y el aprovechamiento compartido de los conocimientos científicos y tecnológicos” La circulación de la presente obra en su versión electrónica PDF o Libro Hojeable para internet, es completamente gratuita para fines académicos, y se prohíbe la reproducción del libro en cualquier forma (electrónica o papel), con fines de lucro sin la previa autorización de su autor.

Formas de citar el Libro: Cepeda Dovala, Angel Rumualdo. (Ed.). (2013). Desiertos, Biotecnología Moderna y Remediación de Suelos. (Libro 8; 1ª ed.). Tópicos Culturales ΑΩ ARCD Editor. Saltillo Coahuila de Zaragoza, México. ISBN 978-970-93441-4-1 Cepeda Dovala, Angel Rumualdo. 2013. Desiertos, Biotecnología Moderna y Remediación de Suelos. Tópicos Culturales ΑΩ ARCD Editor. Libro 8; 1ª edición. Saltillo Coahuila de Zaragoza, México. ISBN 978-970-93441-4-1

Agradecimientos y Dedicatoria

In Memoriam de mis Padres †Don José Cepeda Böhme †Doña Godeleva E. Dovala Pacheco …y de mis hermanos: †Joel, †Yolanda, y †José Humberto… …que pasaron a mejor vida y que descansen en Paz.

A mis familiares, amistades, y a los lectores de Tópicos Culturales, espero que la presente obra sea de su agrado, y que ¡Dios los colme de bendiciones! Paz y Bien ARCD

ÍNDICE Agradecimientos y Dedicatoria

Prólogo

7 Capítulo 1

ARTÍCULO CIENTÍFICO “IN EXTENSO” Desiertos, Biotecnología y Remediación de Suelos con Agricultura Orgánica Angel Rumualdo Cepeda Dovala y Juan Manuel Cepeda Dovala

Capítulo 2

ENSAYO Biotecnología Moderna a más de 50 años del Modelo del ADN de Watson y Crick Angel R. Cepeda Dovala, Juan Manuel Cepeda Dovala, José Luis Cepeda Dovala, Ignacio Garnica Dovala, José Angel Cepeda Ballesteros, Sonia Margarita Cepeda Ballesteros

Bibliografía Capítulo 1 Capítulo 2 Complementaria

27 44 46

Prólogo El objetivo de la presente Selección de Lecturas es fortalecer el conocimiento sobre Desiertos, Biotecnología Moderna y Remediación de Suelos con Agricultura Orgánica, de los educandos que cursan materias de Metodología de la Investigación, Desarrollo de la Investigación y Seminario de Investigación, del Programa Docente de Ingeniero Agrícola Ambiental, en donde el alumno se enseñara a presentar Escritos Científicos en la modalidad de Artículo Científico “IN EXTENSO”, o bien, en la modalidad de Ensayo. La obra cuenta con dos capítulos, el primero de ellos, contempla el Artículo Científico “In Extenso”, denominado: Desiertos, Biotecnología y Remediación de Suelos con Agricultura Orgánica; y el segundo capítulo es el Ensayo Científico, y versa sobre la Biotecnología Moderna a más de 50 años del Modelo del ADN de Watson y Crick.

Los escritos científicos ya han sido publicado por la Revista de Tópicos Culturales, y aparecen como los escritos, 4 y 5 respectivamente, y se hicieron las ajustes pertinentes para esta obra, y participaron de coautores de los escritos: Juan Manuel Cepeda Dovala, José Luis Cepeda Dovala, Ignacio Garnica Dovala, José Angel Cepeda Ballesteros, y Sonia Margarita Cepeda Ballesteros, a los cuales el autor de la presente Selección de Lecturas da su más sincero agradecimiento y reconocimiento por su apoyo. ARCD

Capítulo 1 ARTÍCULO CIENTÍFICO “IN EXTENSO” Desiertos, Biotecnología y Remediación de Suelos con Agricultura Orgánica Angel Rumualdo Cepeda Dovala y Juan Manuel Cepeda Dovala *Autores, Profesores e Investigadores del Departamento Ciencias del Suelo de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN). Responsables del Proyecto de Investigación Multidisciplinario (2006-2007) con clave 02 03 0303 2359: Estudio de Interacción Genético Nutricional. La Desertificación en el Estado de Coahuila. Sistemas de Producción Agrícola en Zonas Áridas y Semiáridas. Saltillo, Coahuila de Zaragoza, México.

Deserts, Biotechnology and Soil Remediation with Organic Agriculture Resumen. En los desiertos la Biotecnología moderna es de crucial importancia para las Ciencias Agronómicas y otros campos del saber, dado que incide además en la salud, alimentación, producción agropecuaria, industrial, en el suelo y el ambiente; en donde los descubrimientos del ADN (Ácido Desoxirribonucleico), hace cincuenta años, representan las firmes bases de esta multidisciplina. El propósito del estudio es:

contribuir en el conocimiento actualizado, sobre la remediación de Suelos y el Medio Ambiente en distintos sistemas agronómicos. Se evaluó el uso del agua y el líquido de lombricomposta en relación a la germinación de maíz (Zea mays), considerando estadísticos descriptivos: media ( ), moda (Mo), mediana (Me), varianza (s2), desviación estándar (s), coeficiente de variación (CV), coeficiente de asimetría (CA) y curtosis (K); y se empleó el diseño completamente al azar, con dos tratamientos y cinco repeticiones por tratamiento. Se encontró una respuesta significativa (P<0.05) para la variable número de semillas germinadas de maíz (CV = 5.6%), en donde el mejor tratamiento fue el T 2 (Tukey α = 0.05), con una = 29 semillas germinadas que representan un 96.7% de germinación; dicho tratamiento (T2) fue el que contenía el fertilizante líquido de lombricomposta, producido por la lombriz de tierra (Eisenia foetida) en estiércol de bovino y ovino, fertilizante orgánico que es un factor muy importante para la agricultura orgánica sustentable en los ambientes desérticos de las zonas áridas y semiáridas.

Palabras clave: ADN, Agricultura Orgánica Sustentable, Biotecnología, Biorremediación, Desiertos, Fertilizante orgánico, Germinación, Remediación de Suelos, Lombricomposta, Lombriz de tierra (Eisenia foetida), Maíz (Zea mays). Abstract. In the deserts modern biotechnology is crucial for Agricultural Sciences and other fields of knowledge, since it also affects the health, nutrition, agricultural production, industrial, in the soil and atmosphere; where the discovery of DNA (Acid Deoxyribonucleic) Fifty years ago, represent the firm foundations of this multidisciplinary. The purpose of the study is to contribute to the updated knowledge on Remediation of Soil and Environment in different agricultural systems. We evaluated the use of water and fluid worm composting bin in relation to the germination of corn (Zea mays), considering statistical descriptive media ( ), mode (Mo), medium (Me), variance (s2), standard deviation (s), coefficient of variation (CV), asymmetry coefficient (AC) and kurtosis (K); and the job completely randomized design

with two treatments and five replicates per treatment. There was a significant response (P<0.05) for the variable number of seeds germinated corn (CV = 5.6%), where the best treatment was the T 2 (Tukey α = 0.05), with a = 29 Sprouts representing an 96.7% germination; such treatment (T 2) was the one that contained the liquid fertilizer worm composting bin produced by the earth worm (Eisenia foetida) in cattle and sheep manure, organic fertilizer which is a very important factor for sustainable organic agriculture in the desert environments of the Arid and Semi-arid Zones. Key words: Bioremediation, DNA, Sustainable Organic Agriculture, Biotechnology, Deserts, Organic Fertilizer, Germination, Soil Remediation, Earth worm (Eisenia foetida), Maize (Zea mays), Worm composting bin. Introducción Definición del problema y ubicación dentro de la problemática general. La Biotecnología moderna es

muy importante en los distintos sistemas agronómicos en cuanto a su aplicación en suelos y medio ambiente (Cepeda y Cepeda, 2004; y Cepeda et al., 2006). La Biorremediación de Suelos implica el empleo de microorganismos para eliminar o atenuar la contaminación que se genera en el mismo. Los primeros estudios en Bioremediación de suelos en la UAAAN, fueron realizados por el Departamento de Ciencias del Suelo, iniciaron en 1995 con el convenio UAAANCOMIMSA, obteniéndose resultados notablemente alentadores en Bioremediación de suelos contaminados con hidrocarburos en plantas de gramíneas forrajeras Rye grass (Lolium perenne), Buffel (Cenchrus ciliaris L.) durante 1996 y 1997, al comparase métodos de Bioremediación de suelos con hidrocarburos de PEMEX modificado por COMIMSA-UAAAN en el comportamiento productivo del Rye grass. (Cepeda D., J. M., 1995, 1997, 2003, 2004; y COMIMSA, 1998); también se dan muchos logros para nuestra institución, sobresale un trabajo a nivel maestría en suelos contaminados con hidrocarburo (Castellanos, 1999); y en fertilización orgánica en plantas de cultivos

hortícolas de lechuga (Lactuca sativa) (Pérez, 2006), y tomate (Lycopersicum esculentum) (Ramos 2006). Considerando lo anterior, los objetivos fueron: 1. Generar conocimientos en respuesta a las demandas socioeconómicas específicas mediante la biotecnología para la remediación de suelos y del medio ambiente, aplicando líquido de lombricomposta para germinar semillas de maíz. 2. Buscar nuevos procesos y mejorar los existentes mediante la aplicación de fertilización orgánica en semillas de maíz para producir forraje verde hidropónico para consumo animal; y, la hipótesis, Ho: No existen diferencias significativas en el comportamiento productivo de plantas de maíz al utilizar la fertilización orgánica del líquido de lombricomposta. Materiales y Métodos El material vegetativo experimental consistió en semillas de maíz, las cuales fueron colectadas en el Rancho “El Refugio”, del Municipio de Saltillo, Coahuila, México, localizado a ocho kilómetros, dentro

del área influencia inmediata de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. A las semillas de maíz, se les aplicó dos tratamientos: Agua (T 1), y Líquido de Lombricomposta (T 2), a razón de cinco repeticiones por tratamiento, con una unidad experimental (UE) de 30 semillas por repetición. La variable de estudio fue número de semillas germinadas. Se obtuvieron los siguientes estadígrafos: Medidas de Tendencias Central: media, moda, mediana; Medidas de Variación: varianza, desviación estándar, coeficiente de variación; además se obtuvo el coeficiente de asimetría y la curtosis, para conocer la forma de la curva normal. Se consideró el Modelo Probabilístico de la Distribución Normal; los cálculos numéricos se realizaron considerando distintos procedimientos: calculadora solar, el programa estadístico de Microsoft Office Excel (2003) para los estadígrafos descriptivos, el programa de la UANL (Olivares, 1994), y el programa de Statistics Analysis System (SAS, 2005),

para el diseño experimental, con el fin de abundar sobre los conceptos de exactitud y precisión. Se utilizó el Diseño Completamente al Azar: Yij = μ + τi + εij En donde: i = 1, 2 (tratamientos); j = 1, 2, 3, 4, 5 (repeticiones); UE = 30 (semillas de maíz) Yij = Variable en estudio, o bien es, la j-ésima observación del i-ésimo tratamiento μ = Media poblacional τi = Efecto del i-ésimo tratamiento εij = Error experimental εij~NI(0,σ2) = El error experimental se distribuye normalmente independiente, con media poblacional igual a cero y varianza σ2.

Al encontrarse diferencias significativas (P<0.05) para la variable de estudio número de semillas germinadas, en el análisis de varianza; se empleó el procedimiento de Tukey con un nivel de significancia α = 0.05 de probabilidad, para escoger la mejor media de los tratamientos en estudio. La información metódica se complementó con los siguientes autores: Cochran, W. G. y G. M. Cox (2003), Ostle, B. (2003) Snedecor, G. W. y G. W. Cochran (2000), Stell, R. G. D. y Torrie, J. H. (2001). Resultados y Discusión En el Cuadro 1 se muestran el número de semillas que germinaron en los dos tratamientos con sus cinco repeticiones, así como los estadígrafos descriptivos de las medidas de tendencia central y de variación, además del coeficiente de asimetría y la curtosis (K); también, se puede apreciar los valores observados de los dos tratamientos con sus cinco repeticiones, y a continuación los estadígrafos descriptivos. Aunque los estadígrafos pueden interpretarse dentro de cada

tratamiento, es decir leerse por columna, se leerán renglón por renglón, para ir comparando el comportamiento de la variable de estudio número de semillas al aplicarse agua únicamente (T1), y al aplicarse el fertilizante orgánico de lombricomposta (T2).

Medidas de Tendencia Central. Dado que la UE fue de 30 semillas dentro de cada repetición por tratamiento, se puede intuir desde la sumatoria (Σ) que la germinación fue mejor en el T2 que en el T1, al obtenerse el mejor promedio de semillas germinadas de 29, en relación con T 1 que fue de 22.8. La moda en el

caso del T1 fue unimodal, con el valor de 21 semillas, el cual ocurrió dos veces, en la R3 y en la R5; en tanto que, en el T2 la moda que se observó y que puede ser determinada hasta por una simple inspección de los datos observados, es bimodal, es decir, hubo dos valores que se repitieron dos veces el de 30 (R1 y R3) y 28 (R2 y R5) con relación a la variable en estudio. Medidas de Variación. La varianza fue mayor en el T 1 = 3.2 con respecto al T2 = 1; por ende, la desviación estándar es mayor en T 1 que en T2; mientras que el CV se encontró en un rango aceptable de 3.44% (T 2) y 7.44% (T1). Medidas de forma de la curva normal. Asimetría. El comportamiento de la variable de estudio en el T 1 tiene una asimetría positiva en tanto que en T 2 es prácticamente simétrica con un valor igual a cero. La curtosis fue negativa en ambos tratamientos lo que indica que la forma de la curva es platocúrtica.

La mayoría de los trabajos de investigación reportan el promedio aritmético de las medidas de tendencia central, omitiéndose la moda y la mediana, que son imprescindibles para que otros investigadores sepan si se trata de una curva normal simétrica, cuando son iguales el promedio, la moda y la mediana; o asimétrica, cuando se tiene un resultado distinto en estos tres estadígrafos; o bien, por ello es necesario al menos reportar el coeficiente de asimetría, para conocer si el sesgo estadístico es hacia la derecha o hacia la izquierda en la curva normal, y considerando también, sí es que asumimos que las variables de estudio están dentro del modelo probabilístico de la distribución normal. Como se puede apreciar en la determinación de los estadígrafos se da un acercamiento muy real sobre el comportamiento de las semillas de maíz, estas determinaciones, ya se han aplicado años atrás en variables de estudio de otros cultivos, como el de Pimentel (2005), quien trabajo con genotipos de tomate procedentes de Israel. Referente al aspecto metódico ver: Cochran, W. G. y G. M. Cox (2003), Ostle, B.

(2003) Snedecor, G. W. y G. W. Cochran (2000), Stell, R. G. D. y Torrie, J. H. (2001); y para los nutrimentos para la germinación de plantas de maíz en hidroponía, ver a Resh (2001), y en aspectos genéticos (Cepeda 2003 y 2005). El porcentaje de germinación dentro de cada tratamiento, puede calcularse fácilmente, considerándose la sumatoria (Σ) del Cuadro 1, que representan las semillas germinadas, en donde se obtuvo un 76% (T1) y un 96.67% (T 2), en tanto que, el porcentaje total de germinación fue del 86.33%. Es importante mencionar que la variable número de semillas germinadas, por lo general tienen una distribución probabilística continua como lo es la Normal de Gauss; en tanto que las variables expresadas en porcentaje (%), en una mayoría de ocasiones no siguen la curva normal, y pueden pertenecer a otra distribución, sea continua o discreta; por lo tanto, es necesario hacer la transformación angular arco seno raíz cuadrada de x porcentaje, por ejemplo, para que se

asemeje a la curva normal. Una vez transformados los datos debe procederse a realizar el análisis de varianza acorde con el diseño empleado, sino se realiza la transformación es muy probable que se llegue a conclusiones erróneas. Ahora bien, en una visión de conjunto al emplear un diseño completamente al azar, permitirá profundizar más en el conocimiento del comportamiento de la variable de estudio. El Cuadro 2, muestra el análisis de varianza del diseño completamente al azar para probar las hipótesis: H0: T1 = T2 -vs- H1: Al menos un tratamiento es diferente.

Regla de Decisión: Dado que F calculada es mayor que F tabulada se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alternante de que al menos un tratamiento es diferente; y al realizar la prueba de Tukey se encontró que el mejor comportamiento de semillas germinadas fue al que se le aplicó el líquido de la lombricomposta (T2). (Stell, R. G. D. y Torrie, J. H., 2001). Conclusiones 1. La aplicación de lombricomposta en la germinación de semillas de maíz obtuvo el mejor comportamiento (96.67%) en el T2 (P<0.05), y representa una alternativa de agricultura orgánica sustentable, en donde los habitantes de las zonas áridas y semiáridas pueden beneficiarse con el empleo de este fertilizante orgánico líquido para le remediación de suelos, con el enfoque de la multidisciplina moderna de la biotecnología. 2. El uso del fertilizante líquido de lombricomposta puede ser muy útil en la germinación de semillas de plantas del desierto, por mencionar, de las familias de

las Mimosas: las del genero Acacia (Huizache) o del género Prosopis (Mezquite), y de otros géneros y especies, palma china (Yuca filifera), nopal (Opuntia spp.), maguey (Agave sp.), y Pino piñonero (Pinus cembroides). 3. El análisis descriptivo a través de las Medidas de Tendencia Central (media, moda, y mediana), las Medidas de Variabilidad (varianza, desviación estándar y coeficiente de variación), las Medidas de Forma (coeficiente de asimetría y curtosis), permiten un excelente acercamiento preliminar en las variables de estudio en la investigación agrícola sustentable. 4. Acorde con los estadígrafos descriptivos, dentro de tratamientos, el T2, se perfilo como el mejor tratamiento al obtener el mejor número de semillas germinadas con un promedio de 29, se obtuvo la menor varianza y el menor coeficiente de variación con un 3. 44%, en tanto que el T1 fue menor en número de semillas germinadas que obtuvo en promedio 22.8, una mayor varianza, y un CV = 7.44%

5. El coeficiente de asimetría la curva normal fue asimétrica positiva en el T 1, en tanto que en T 2 es prácticamente simétrica con un valor igual a cero. La curtosis fue negativa en ambos tratamientos lo que indica que la forma de la curva es platocúrtica. 6. Al realizar el análisis de varianza del diseño completamente al azar se encontró que la F calculada es mayor que F tabulada, por lo tanto se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alterna de que al menos un tratamiento es diferente en cuanto a la variable de estudio número de semillas (P<0.05), al aplicarse agua (T1) y el líquido de lombricomposta (T 2), que resultó ser el mejor (Tukey), un CV = 5.6%. 7. En los lugares donde no hay acceso al Internet, la calculadora solar es una buena alternativa de cálculo de estadígrafos, pudiéndose corroborar después con el programa Excel, que es más rápido, aunque con la misma exactitud.

8. El procedimiento de análisis estadístico a través de SAS es más preciso, que los otros procedimientos empleados, en los estudios realizados. 9. El procedimiento de Diferencia Significativa Honesta (DSH), mejor conocida como prueba o método de Tukey, es de mejor precisión, dado que declara estadísticamente nulas ciertas diferencias entre medias de tratamiento que otros procedimientos las consideran significativas, por ejemplo DMS o Duncan. 10. Es deseable que las futuras investigaciones sobre fertilización orgánica en los desiertos, tanto en zonas áridas y semiáridas como en el trópico húmedo o seco, se empleó el procedimiento de Scheffé, que es más riguroso que el de Tukey, para las comparación de medias de tratamiento, mejorando la precisión de la investigación agrícola y ambiental. Agradecimientos. Se agradece a los Señores Lombricultores José Angel Cepeda Ballesteros y Omar Osmin Garza Morales del Rancho el Refugio; y la M. A. Sonia Margarita Cepeda Ballesteros de la Empresa Atención Técnica Industrial, ATI, S. A. de C. V. Saltillo, Coahuila, México.

Bibliografía Capítulo 1 Castellanos Díaz, H. C. 1999. Uso y Biorremediación de sustrato contaminado con hidrocarburo y su evaluación en el desarrollo de dos cultivares de Kalanchoe blossfeldiana Poellin, bajo invernadero. Tesis de Maestría en Ciencias en Suelos. UAAAN. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. Cepeda Dovala, Ángel R. 2003. Principios de la Ciencia Genética. Tópicos Culturales AΩ. ARCD Editor. Libro 1; 1ª edición. México, D. F. ISBN: 970-93441-0-2 Cepeda Dovala, Ángel R. 2004. De Mendel a Watson y Crick, 50 años después. Tópicos Culturales AΩ. ARCD Editor. Libro 3; 1ª edición. México, D. F. ISBN: 970-9341-1-0

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y sanear daños ecológicos generados por fugas o derrames accidentales. Reporte de Avances de Investigación del Proyecto COMMINSA-UAAAN. Departamento de Suelos. Universidad, Autónoma Agraria Antonio Narro, Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. Cepeda Dovala, Juan M. 2003. Química de Suelos. Editorial Trillas. México D. F. Cochran, W. G. y G. M. Cox. 1980. Diseños experimentales. Trillas, México. Corporación Mexicana de Investigación en Materiales S. A. (COMIMSA). 1998. Método COMIMSA para la degradación de hidrocarburos con el fin de sanear los daños ecológicos generados por fugas o derrames producto de las actividades de perforación. Reporte final del proyecto COMIMSA-UAAAN. Microsoft Office Excel. 2003. Professional Edition. USA.

Ostle, B. 2003. Estadística aplicada. Editorial Limusa. México, D.F. Olivares, S. E. 1994. Paquetes de diseños experimentales. Versión 2.5. Universidad Autónoma de Nuevo León. Monterrey, Nuevo León, México. Pérez Ramírez, Azucena. 2006. Fertilización Orgánica del Cultivo de Lechuga (Lactuca sativa L). Tesis de Licenciatura Ingeniero Agrícola Ambiental. Departamento Ciencias del Suelo. División de Ingeniería. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. Pimentel García, Rodimiro. 2005. Evaluación de Seis Genotipos de Tomate (Lycopersicum esculentum Mill), en Tres Diferentes Colores de Acolchados, Blanco, Negro y Plata. Tesis Licenciatura Ingeniero Agrónomo en Producción. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. Ramos Ruiz, Sergio. 2006. Fertilización Orgánica y Aplicación de Ácidos Fúlvicos en el Cultivo de Tomate

(Lycopersicum esculentum) variedad río grande. Tesis de Licenciatura Ingeniero Agrícola Ambiental. Departamento Ciencias del Suelo. División de Ingeniería. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. Resh, H. M. 2001. Hydroponic Food Production. 6th. New Concept Press, Mahwah. NJ. USA. SAS. 2005. 8e System. USA. Snedecor, G. W. y G. W. Cochran. 1977. Métodos Estadísticos. Ed. CECSA. México, D. F. Steel, R. G. D. y J. H. Torrie 2001. Principles y procedures of statistics. A biometrical approach. 2a ed. MacGraw Hill Kogakusha, LTD. Tokyo, Japan. Stell, R. G. D. y Torrie, J. H. 2001. Bioestadística. Principios y Procedimientos. Ed. McGraw-Hill. New York. USA.

Capítulo 2 ENSAYO Biotecnología Moderna a más de 50 años del Modelo del ADN de Watson y Crick Angel R. Cepeda Dovala 1, 4 Juan Manuel Cepeda Dovala 1, 4 José Luis Cepeda Dovala 2, 4 Ignacio Garnica Dovala 3, 4 José Angel Cepeda Ballesteros 4 Sonia Margarita Cepeda Ballesteros 4 1

Profesores e investigadores de la Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN). 2 Profesor investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco (UAM-X). 3 Profesor e Investigador del Instituto Politécnico Nacional (IPN). 4 Integrantes del Comité Editorial de Tópicos Culturales.

Resumen. La Biotecnología es de vital importancia en distintos campos del saber cómo las Ciencia del Suelo, y ayuda a solucionar problemas apremiantes de: salud, alimentación, producción agropecuaria, industrial, del Suelo y de las condiciones Ambientales, por mencionar algunos, en donde los descubrimientos del ADN (Ácido Desoxirribonucleico), hace cincuenta años, representan las firmes bases de esta multidisciplina moderna. Palabras clave: ADN, Biotecnología, Ciencias del Suelo.

Abstract. Biotechnology is of vital importance in different fields of knowledge how Soil Science, and help solve pressing problems: health, nutrition, agricultural production, industrial, Soil and Environmental conditions, to name a few, where the discoveries DNA (Deoxyribonucleic Acid), fifty years ago, represent the strong foundation of the modern multidisciplinary. Key word: Biotechnology, DNA, Soil Science. 1. Importancia de la Biotecnología moderna en distintos campos del saber. La Biotecnología moderna por su enfoque multidisciplinario es indispensable su conocimiento en distintos campos del saber dado que tiene una gran relevancia e importancia estratégica en distintos sectores de nuestro país, que ayuda a solucionar problemas apremiantes de: salud, alimentación, producción agropecuaria, industrial, del suelo y de las condiciones ambientales, por mencionar algunos, en donde los descubrimientos del modelo del ADN (Ácido

Desoxirribonucleico), hace cincuenta y cinco años por Watson y Crick (1953), representan las firmes bases de esta multidisciplina científico tecnológica moderna. 2. Antecedentes de la Biotecnología moderna. Vivimos un siglo con extraordinarios cambios en el planeta tierra, uno de ellos es la aparición de la Biotecnología moderna, la cual tiene como antecedente el trabajo científico durante las década de los 50’s, 60’s y 70’s, del siglo pasado, son los momentos importantes, en donde podemos indicar una serie de acontecimientos científicos y tecnológicos, que cambiaran la orientación en el estudio científico de las Ciencias Agrícolas, en particular las Ciencias del Suelo, y las Ciencias Ambientales. 3. ¿Pero cuáles son los hechos históricos interesantes de estas tres décadas mencionadas? Un esfuerzo de síntesis es el siguiente: surge la Biotecnología moderna, durante la década de los 50’s, cuando tiene la aparición de la Ciencia Biología

Molecular, se descubre el modelo estructural del material genético ADN (Ácido desoxirribonucleico), conocido como la Doble Hélice, así como los mecanismos de la: multiplicación, replicación, y transcripción del ADN, el cual sintetiza al ARN, hasta llegar a formar las proteínas, y al cual conocemos como Dogma Central de la Genética. Durante la década de los 60’s, se consolida la comprensión de los fenómenos genéticos moleculares, y se ponen las bases arquitectónicas para que en la década de los 70’s, aparezca la nueva Ciencia denominada: Ingeniería Genética, con la Tecnología del ADN recombinante; y la síntesis científica y tecnológica de estas tres décadas, son el fundamento de la Biotecnología Moderna. (Cf. Bolívar, 2002 y Cepeda 2003, 2005) 4. ¿Qué aspectos sobresalientes ocurren en las décadas de los 80´s, 90´s y hasta la actualidad? Considerando la Cronología de las Ciencias Genéticas y otros campos del saber, de Cepeda (2005) y algunos

aspectos sobre la Revolución Geonómica de Gascón et al (2003 y 2004), ocurre lo siguiente: 1984 Reunión histórica, antecedente del Proyecto Internacional del genoma humano. Se reúnen científicos expertos en la molécula de la vida: ADN, para analizar las consecuencias de las mutaciones del ser humano provocadas por las bombas atómicas que estallaron durante la guerra, en Hiroshima y Nagasaki. La reunión es en la ciudad de Alta, UTA, Estados Unidos; dicha reunión fue convocada por el Department of Energy, del mencionado país. 1988 J. D. Watson es nombrado Director del Proyecto del Genoma Humano, cuya meta inicial fue la de cartografiar y secuenciar el genoma de nuestra especie. 1989 El inicio del Proyecto del Genoma Humano, momento de cambio histórico muy importante, se logra con la participación de científicos de distintos países: Alemania, China, Estados Unidos, Francia, Inglaterra y Japón, entre otros.

1990 Se inicia la Revolución Genómica. 1990 Aceptación oficial y arranque del Proyecto del Genoma Humano, implícito en el plan quinquenal conjunto del Department of Energy y del National Institute of Health, de los Estados Unidos. 1990 Se descubre el gen SRY, conocido así por las siglas del inglés: “Región del Cromosoma Y”. También en este año se obtiene el primer éxito en terapia génica sustitutiva. 1994 En California (USA), comercializa el primer vegetal modificado genéticamente: un tomate; y Holanda autoriza la reproducción del primer toro transgénico. 1995 Se realiza la secuenciación completa de genomas de bacterias 1997 Ian Wilmut, Schnieke, A. E., Mcwhir, J., Kind, A. J. & Campbell K. H. S., publican en Nature la clonación la oveja Dolly, primer mamífero clonado.

1997 La UNESCO aprueba en París la prohibición de la clonación humana, a través de un documento denominado: “Declaración común sobre el genoma humano y los derechos de los humanos” 1997 Expertos de distintos países: Brasil, China, Corea, Estados Unidos de América (USA), Francia, India, Japón, Taiwán y Reino Unido, inician la decodificación del ADN del arroz a través del Proyecto de Secuenciación del Genoma del Arroz (IRGSP), con el apoyo de dos empresas: Monsanto, y NovartisSyngenta, las cuales emplean la tecnología de la empresa Celera Genomics. 1998 F. Collins et al., presentan las Metas del Proyecto del Genoma Humano en EUA: 1998 La compañía Pharming, de Holanda, anuncia el nacimiento de dos terneras: Holly y Belle, las cuales fueron producidas a partir de un embrión de una vaca; el objetivo del experimento fue producir animales que proporcionen leche con un alto contenido de

lactoferrina; dicha proteína humana es muy utilizada en el tratamiento de enfermedades infecciosas; sin embargo, el gobierno de Holanda se indigna, y se convierte en el primer país en prohibir la clonación de animales. 1998 Se completa la secuencia del nematodo C. elegans. 1999 Se completa la secuencia del primer cromosoma humano, el cromosoma 22. 2000 Secuencia completa del cromosoma humano 21. 2003 Se completa el genoma humano a 50 años del descubrimiento del modelo del ADN de Watson y Crick. 2007 Se conoce el genoma de más de 300 especies. 5. ¿Y que busca la Biotecnología Moderna? En su lado positivo considerando la Ciencia Bioética, busca en forma racional, sistemática e inteligente y

considerando los valores humanos, el hacer una aplicación respetuosa en un mundo altamente contaminado que repercute en el bienestar humano y del mundo en que vivimos, para aplicar los conocimientos tecnológicos, de una forma eficaz y eficiente para solucionar problemas apremiantes de: Salud, Alimentación; Silvoagropecuarios, Industrial, del Suelo y de las condiciones Ambientales, por mencionar algunos. 6. ¿Por qué es importante la Biotecnología moderna en las Ciencias del Suelo? Porque debe ser la estrategia primordial que propicie el uso racional de los recursos naturales, para la preservación, conservación y recuperación de todos los ecosistemas del planeta tierra, y que repercuta en beneficio de la Persona Humana y en el Bien Común, ejemplo de ello es la Bioremediación de suelos contaminados por hidrocarburos.

7. Biotecnología moderna: estrategia sustentable. Ejemplo de esta estrategia sustentable de la Biotecnología es, que sirve como instrumento propio de la naturaleza, promueve el sustento productivo, mediante la prevención y control de la biorremediación del suelo, agua y aire contaminados, y no únicamente este aspecto sino que se ha convertido el problema de la contaminación que es motivo de negociaciones, tratados y planes internacionales, como el combate a la desertificación. La contaminación ambiental generada principalmente por la industria, y sus consecuencias para la salud y la alimentación exigen las acciones de esta estrategia sustentable, para mejorar los ámbitos de biodiversidad, suelo, agua y aire, es obvio que las Ciencias del Suelo hacen énfasis en estos aspectos, pero también, participan muchas ciencias y tecnologías, pues la disciplina Biotecnología moderna, tiene un carácter multidisciplinario, al intervenir la Física, Química y Biología del Suelo, por mencionar algunas disciplinas que interactúan en los sistemas productivos agrícolas.

8. Conclusiones. 1. La Biotecnología es de vital importancia en el mundo científico, y aplicable a la realidad en distintos campos del saber Humano, y en forma particular, representa uno de los pilares para las Ciencias Agropecuarias, las Ciencias del Suelo, Agrícolas y Ambientales, para beneficio de la Persona Humana y el Bien Común. 2. Hondea la bandera de la Revolución Genómica y comienza a consolidarse los Comités de Bioética. 3. Es necesario actualizar los diagnósticos sobre los desiertos en el mundo, particularmente en México, considerando las nuevas tecnologías para la Biorremediación de Suelos contaminados por la industria minera, petroquímica y por empresas que generan residuos peligrosos nocivos para el medio ambiente y la salud humana para mejorar la calidad de los alimentos y la vida. Agradecimientos. Los autores del presente escrito científico, agradecen a las instituciones donde actualmente laboran.

Bibliografía Capítulo 2 Bolívar Z. F. 2002. Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo XXI: Retos y oportunidades. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Fondo de Cultura Económica. México D. F. Cepeda Dovala, Ángel R. 2003. Principios de la Ciencia Genética. Tópicos Culturales AΩ. ARCD Editor. Libro 1; 1ª edición. México, D. F. ISBN: 970-93441-0-2 Cepeda Dovala, Ángel R. 2004. De Mendel a Watson y Crick, 50 años después. Tópicos Culturales AΩ. ARCD Editor. Libro 3; 1ª edición. México, D. F. ISBN: 970-9341-1-0

Gascón Muro, P.; J. L. Cepeda Dovala; I. Garnica Dovala; A. López M.; A. Azanvurian; Ma. T. Tusie; A. Padilla; M. Muñoz de A.; P. Ehrlich. 2003. La Revolución Genómica. Dialogo entre Disciplinas. Universidad Autónoma Metropolitana. Unidad Xochimilco. México D. F. Gascón Muro, Patricia; López, M.; Cervantes, A.; Alonso, M. A.; Lisker, R.; Cepeda Dovala, J. L.;

Ehrlich, P.; Silvestre, M.; Padilla, A.; Anguiano, H. 2004. La Revolución Genómica. 2. Orígenes y perspectivas. Universidad Autónoma Metropolitana. Unidad Xochimilco. Asociación Mexicana de Genética Humana. A. C. Watson, J. B. and F. H. C. Crick. 1953. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature, 171:737-738. Watson, J. B. and F. H. C. Crick. 1953. Genetical implication of the structure of deoxyribose nucleic acid. Nature, 171:964-967.

Bibliografía complementaria Cepeda Dovala, Angel Rumualdo. 2013. Aspectos Metódicos. Tópicos Culturales ΑΩ ARCD Editor. Libro 7; 1ª edición. Saltillo Coahuila de Zaragoza, México. ISBN: 978-970-93441-3-4 Cepeda Dovala, Angel Rumualdo. 2013. EPN: Medio Ambiente y Estrategia Nacional de Cambio Climático http://topicosculturales.blogspot.mx/2013/06/epn-medio-ambiente-yestrategia.html Cepeda Dovala, Angel Rumualdo. 2011. Perspectiva sobre Medio Ambiente: Incendios Forestales, Desiertos y Cambio Climático. http://topicosculturales.blogspot.mx/2011/07/perspectiva-sobremedio-ambiente.html Comisión Nacional de Zonas Áridas (CONAZA). 1993. Plan de acción para Combatir la Desertificación en México. Saltillo, México. Congreso de la Unión. 2001. Ley de Desarrollo Rural Sustentable. Edición de las Comisiones de Agricultura y de Desarrollo Rural. México. Garza Gutiérrez, R., y Medina Torres, J. G. 2010. La Sustentabilidad en las Instituciones de Educación Superior: Una Visión Holística. 1a edición. LA&GO Ediciones. Monterey, N.L., México.

La obra Desiertos, Biotecnología Moderna y Remediación de Suelos, 1a edición, se terminó de imprimir en septiembre de 2013 en Saltillo Coahuila de Zaragoza, México. Tiraje 100 ejemplares. Diseño de Portada: José Angel Cepeda Ballesteros y Sonia Margarita Cepeda Ballesteros. La circulación del libro en su versión electrónica PDF para internet es completamente gratuita para fines académicos, y se prohíbe la reproducción del libro en cualquier forma (electrónica o papel), con fines de lucro sin la previa autorización de su Autor y Editor. DR © Angel Rumualdo Cepeda Dovala. Dirección electrónica: http://topicosculturales.blogspot.mx/ Correo electrónico: acdovala@gmail.com