Biotecnología
Concepto de Biotecnología
La biotecnología se define comúnmente como el uso de organismos vivos, o los productos de los mismos, para el beneficio humano (o el beneficio de su entorno) con el fin de desarrollar un producto o resolver un problema. (Thieman & Palladino, 2010)
Antecedentes y Utilidad
El hombre ha utilizado organismos en su beneficio en muchos procesos durante varios miles de años. Los estudios históricos han demostrado que los chinos, griegos, romanos, babilonios y egipcios, entre otros muchos, han hecho uso de la biotecnología desde casi el año 2000 a.C.
La biotecnología no significa cazar animales y recolectar plantas para el sustento; sin embargo, domesticar animales como ovejas y reses para su uso como ganado, es un ejemplo clásico de biotecnología.
Nuestros ancestros inmediatos también han sacado provecho de los microorganismos y han utilizado la fermentación para hacer pan, queso, yogur y bebidas alcohólicas como la cerveza y el vino. Durante la
fermentación, algunas levaduras descomponen azúcares para obtener energía, y en el proceso producen etanol (alcohol) como producto de desecho. Cuando se hace la masa del pan, se añade la levadura (Saccharomyces cerevisiae, conocida como levadura de panadero) para que la masa suba. Esto ocurre porque la levadura fermenta el azúcar liberando dióxido de carbono, lo que hace que la masa suba y se creen agujeros en el pan.
El alcohol producido por la levadura se evapora cuando se hornea el pan, pero el resto del alcohol permanece en el sabor semidulce de la mayoría de los panes. Si haces masa de pan o pizza en casa, seguro que le habrás añadido S. cerevisiae, comprada en una tienda presentada en un sobre o bote. (Thieman & Palladino, 2010)
Tipos de Biotecnología
1. Biotecnología roja
Está relacionada con la investigación y producción de medicamentos y procedimientos médicos. Permite desarrollar nuevos y más efectivos fármacos, terapias regenerativas, vacunas, antibióticos, técnicas de diagnóstico molecular y técnicas de
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ingeniería genética para tratar enfermedades y demás.
2. Biotecnología verde
Hace especial hincapié en la agricultura y el medioambiente e implica la creación de nuevas variedades de plantas y especies vegetales con interés agrícola, biopesticidas y biofertilizantes. Esta área de la biotecnología se basa especialmente en la modificación genética.
3. Biotecnología blanca
En diálogo continuo con la biotecnología industrial, se especializa en el diseño de procesos y productos más eficientes desde un punto de vista energético, climático y ambiental, con menos contaminantes y consumiendo menos recursos que en procesos tradicionales.
4. Biotecnología gris
Desarrolla aplicaciones ambientales para proteger la biodiversidad y eliminar agentes contaminantes a través del uso de microorganismos y plantas que permiten aislar o eliminar diversos tipos de sustancias dañinas para los ecosistemas, como metales pesados o derivados de los hidrocarburos.
5. Biotecnología azul
Es la biotecnología que se basa en el uso de recursos marinos para la creación de productos y aplicaciones en una muy amplia gama de sectores que se beneficiarán de su implementación.
6. Biotecnología dorada
También referida como bioinformática, implica la aplicación de la biología computacional. Su objetivo es abordar problemas biológicos mediante técnicas computacionales, permitiendo la organización, análisis e interpretación de amplios volúmenes de información y datos biológicos.
7. Biotecnología amarilla
Comúnmente se refiere al uso de la biotecnología en la producción de alimentos, por ejemplo, en la elaboración de vinos, quesos, cervezas y otros alimentos a través de procesos de fermentación.
8. Biotecnología oscura
La biotecnología negra u oscura es aquella asociada con prácticas ilegales y nocivas tanto para la humanidad como el planeta, tales como el bioterrorismo o la producción de armas biológicas a través de la manipulación de microorganismos y toxinas que causan enfermedades, envenenamiento y muerte.
9. Biotecnología violeta
Se ocupa de todas las cuestiones legales, éticas y filosóficas en torno a la biotecnología. Dentro de esta categoría suelen abordarse desafíos como el desarrollo de medidas de seguridad o bioseguridad, como la protección de datos del paciente, las patentes (regulación jurídica), los problemas bioéticos y de legislación, entre otros.
Aplicaciones
• Vacunas
Una de las más importantes aplicaciones de la biotecnología la encontramos en las vacunas, cuya singular relevancia tiene un rol protagónico en la actualidad. En esencia, se trata de sustancias químicas que estimulan el sistema inmune del cuerpo humano para combatir los patógenos que atacan al organismo.
Para lograrlo, en el torrente sanguíneo del cuerpo humano se insertan versiones inactivas, atenuadas o debilitadas de la enfermedad. Esto hace que el organismo active sus procesos naturales de reacción para defenderse, independientemente de la
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debilitación del agente en cuestión. Así, el cuerpo combate los patógenos debilitados y, a través de ese proceso, crea un registro de la estructura celular de los patógenos con los que ha luchado.
Posteriormente, cuando la enfermedad realmente ataca y ahora el cuerpo se enfrenta a sus patógenos sin la atenuación que sí tenía la vacuna, el cuerpo los reconoce, los identifica y activa sus mecanismos de defensa en función de la información con la que ya contaba. El resultado de la contienda es una recuperación más veloz, con síntomas más leves.
Para poder producir estas vacunas, los patógenos de las enfermedades atenuadas se extraen utilizando técnicas de biotecnología, como el cultivo de proteínas antigénicas en cultivos que fueron modificados genéticamente. Un buen ejemplo es el desarrollo de vacunas contra el linfoma folicular utilizando plantas de tabaco modificadas genéticamente para exhibir ARN de células B malignas (activamente cancerosas).
• Antibióticos
Como sucede con las vacunas, la producción de antibióticos sin los cuales no podríamos concebir la medicina como lo hacemos hoy representa otro de los más importantes usos de la biotecnología. Es que todo antibiótico, un producto biotecnológico en sí mismo, es capaz de inhibir el crecimiento bacteriano o directamente eliminar bacterias y determinadas clases de microorganismos sensibles, uno de los mayores avances en la historia de las ciencias.
Estos compuestos químicos se producen naturalmente en organismos vivos, como por ejemplo hongos, o ciertos derivados sintéticos para obtener así cierta ventaja sobre las
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poblaciones bacterianas. Como fármacos, gracias a la biotecnología, los antibióticos se producen a gran escala mediante el cultivo y la manipulación de células fúngicas.
Es así que, comúnmente, los compuestos antibacterianos suelen clasificarse en función de su origen químico o biosintético en tres tipos: natural, semisintético y sintético. Asimismo, también existe otro sistema de clasificación basado en la actividad biológica.
Dentro de esta clasificación, los antibióticos se suelen categorizar en dos grandes grupos según su efecto biológico sobre los microorganismos: los agentes bactericidas, que matan a las bacterias; y los agentes bacteriostáticos, que ralentizan o detienen el crecimiento bacteriano.
En los últimos años hemos logrado grandes avances en el desarrollo de todos estos tipos de antibióticos para combatir los patógenos que afectan el funcionamiento del cuerpo humano, pero ninguno habría sido posible sin la biotecnología.
• Cultivos resistentes a las plagas
El sector agroalimentario tiene una especial trascendencia en la economía mundial. La aplicación de la biotecnología moderna
aporta a la agricultura grandes beneficios. En la actualidad es posible producir mayor cantidad y más rápidamente, así como nuevas variedades de plantas capaces de tolerar condiciones adversas, resistir herbicidas y plagas, y mejorar sus propiedades alimentarias y sanitarias. Estos son los objetivos que plantea la biotecnología en el sector agroalimentario, «dirigirse para y por los alimentos», ofrecer mayor cantidad y seguridad alimentaria, y perfilarse a la par de una postura de preservación del medio ambiente (FAO). (Saigí & López, 2004)
Un ejemplo de esta aplicación de la biotecnología es la transferencia de genes del hongo Bacillus thuringiensis a los cultivos. Este hongo produce una proteína (Bt) desde cuyas esporas y cristales es posible producir potentes biopesticidas, muy eficaces contra plagas como el taladro del maíz (Ostrinia nubilalis).
La proteína Bt también es un buen ejemplo de lo que en biotecnología se suele considerar como una característica deseada. En este caso para las plantas, ya que, si estas cuentan con tal proteína, son capaces de defenderse de las plagas por su propia cuenta y de forma natural.
Es esta razón que, a través de la aplicación de técnicas de biotecnología, se identificó el gen que provoca la expresión de la proteína
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Bt en el hongo y lo transfirieron directamente al maíz. Posteriormente, el maíz produce la toxina proteica de forma natural, lo que no solo reduce significativamente el costo de producción del maíz al eliminar el gasto en pesticidas y la mano de obra de su aplicación, sino que permite consumir alimentos más saludables y favorece el cuidado del medioambiente.
• Biorremediación
Es la utilización de sistemas biológicos, tales como enzimas y bacterias, para producir rupturas o cambios moleculares de tóxicos, contaminantes y sustancias de importancia ambiental en suelos, aguas y aire, con lo que se generan compuestos de menor o ningún impacto ambiental. (Saigí & López, 2004)
Todos los organismos vivos ingieren nutrientes para vivir y producir energía y como resultado de este proceso natural, se generan subproductos. A su vez, diferentes organismos necesitan distintos tipos de nutrientes y se ha constatado que ciertas especies de bacterias y microorganismos también prosperan en los componentes químicos de los desechos.
Siguiendo este concepto, a través de técnicas biotecnológicas, hoy se introducen determinados nutrientes para estimular la actividad de las bacterias que ya existen, por ejemplo, en el suelo en un vertedero o para agregar nuevas bacterias al suelo. Las
bacterias ayudan a digerir los desechos directamente en el sitio, convirtiéndolos en subproductos inofensivos (o incluso beneficiosos, como en el caso de la agricultura).
La biorremediación o remediación biológica es otro claro ejemplo e implica la aplicación de procesos biotecnológicos para introducir microorganismos, como hongos, plantas o enzimas derivadas, para recuperar un ecosistema que fue alterado por agentes contaminantes. Esta técnica puede emplearse para atacar contaminantes específicos de un medio y su aplicación más extendida la encontramos en las tareas de rescate en catástrofes ambientales como derrames de hidrocarburos en los océanos.
• Producción industrial
La biotecnología industrial es la aplicación de la biotecnología que abarca desde la producción de estructuras celulares hasta la producción de elementos biológicos para diversos y numerosos usos de la industria. Incluye la utilización de células como microorganismos, o componentes de células como enzimas, para generar productos de utilidad industrial.
Entre estos es posible mencionar, por ejemplo, la creación de nuevos materiales
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para el sector de la construcción, la producción de alimentos y bebidas fermentadas, detergentes y productos para el cuidado personal.
En las últimas décadas se ha logrado un significativo progreso en la producción de organismos genéticamente modificados (OGM) capaces de aumentar la diversidad de sus aplicaciones y la viabilidad económica de la biotecnología industrial.
Al utilizar materias primas renovables para generar diversos productos químicos y combustibles, la biotecnología industrial ha sido crucial en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y permite concebir una economía cada vez más alejada de la dependencia petroquímica.
Si la ciencia y la tecnología han sido elementos clave para el desarrollo de la humanidad a lo largo de la historia, es hoy cuando son consideradas por muchos como
la próxima gran revolución de la economía del conocimiento que, después de las TIC, crearán nuevas oportunidades en nuestras sociedades y sus economías.
Ventajas
- Desarrollo de prácticas que mejoran la capacidad productiva de las tierras.
- Desarrollo de prácticas que mejoran la capacidad nutricional de los alimentos.
- Descubrimiento de nuevos medicamentos para el tratamiento de diversas enfermedades y patologías.
- Desarrollo de las biorrefinerías como un medio para crear nuevos tipos de productos renovables.
- Desarrollo de la biorremediación para el tratamiento de tierras contaminadas.
- Desarrollo de prácticas para el reciclaje de residuos. (Etecé, 2022)
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Riesgos
La aplicación de la biotecnología en la agricultura es una de las áreas que más controversia despierta. Organizaciones, grupos de activistas y consumidores piden limitar la presencia de organismos genéticamente modificados (aquellos que han sido modificados por la ingeniería genética) y reclaman leyes de etiquetado para informar a los consumidores sobre la presencia de estos organismos en los alimentos.
Aunque estudios realizados por las Naciones Unidas, la Academia Nacional de Ciencias de EEUU, la Unión Europea, la Asociación Médica Estadounidense y otras organizaciones han informado que estas prácticas son seguras, se teme por las consecuencias que puedan acarrear a largo plazo en la salud de las personas y en el medio ambiente.
La ingeniería genética también despierta planteos éticos y judiciales. Las técnicas que modifican artificialmente los ecosistemas, la manipulación genética o la clonación generan temor y rechazo en parte de la población. (Etecé, 2022).
Bibliografía
- Etecé, E. E. (31 de agosto de 2022). La enciclopedia de ejemplos más grande de habla hispana. www.ejemplos.co/10ejemplos-de-biotecnologia
- Saigí, F., & López, A. (2004). Las ciencias de la vida y la biotecnología en la nueva sociedad del conocimiento. FUOC.
- Thieman, W., & Palladino, M. (2010). Introducción a la Biotecnología. Pearson Educación, S.A.
La Biotecnología y sus aplicaciones 7
1ra Edición, Año: 2023
