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Contenido principal

Introducción a la biotecnología

Qué es la biotecnología. Resumen de las tecnologías del ADN. Cuestiones éticas de la biotecnología.

Puntos más importantes:

  • La biotecnología es el uso de un organismo, o de algún componente de un organismo u otro sistema biológico, para hacer un producto o proceso.
  • Muchos tipos de biotecnología moderna se basan en tecnologías de ADN.
  • Las tecnologías de ADN abarcan secuenciación, análisis, y cortado y pegado del ADN.
  • Formas comunes de tecnologías del ADN incluyen secuenciación del ADN, reacción en cadena de la polimerasa, clonación de ADN y electroforesis en gel.
  • Las invenciones biotecnológicas pueden plantear nuevos problemas prácticos y cuestiones éticas que deben abordarse con la participación informada de toda la sociedad.

Introducción

¿En qué piensas cuando escuchas la palabra "biotecnología"? Tal vez en cosas que has visto en las noticias, como en Dolly la oveja clonada, en organismos genéticamente modificados o en terapia génica.
Los restos disecados de la oveja Dolly. Dolly fue el primer mamífero clonado. Es decir, era una "copia" genéticamente idéntica de otra oveja.
Imagen modificada de "Dolly the sheep, National Museums of Scotland, Edinburgh", de Mike Pennington (CC BY-SA 2.0). La imagen modificada se encuentra bajo una licencia CC BY-SA 2.0.
Si eso es en lo que piensas, tienes toda la razón: todos estos son ejemplos de biotecnología. Pero, ¿qué tal la elaboración de cerveza, la reproducción de cultivos y el antibiótico penicilina? Estos procesos y productos —algunos de los cuales han existido desde hace miles de años— también son ejemplos de biotecnología.
En este artículo, primero analizaremos la definición de biotecnología y veremos cómo puede abarcar muchos usos diferentes de los organismos (y de las moléculas o sistemas derivados de los organismos) para obtener productos útiles. Luego, revisaremos con más detalle las tecnologías del ADN, técnicas para manipular y secuenciar ADN. Las tecnologías del ADN son cruciales en muchas formas modernas de la biotecnología.

¿Qué es la biotecnología?

La biotecnología es el uso de un organismo, o de algún componente de un organismo u otro sistema biológico, para hacer un producto o proceso con un fin particular.
Esta es una definición muy amplia y, como se mencionó anteriormente, puede incluir no solo técnicas de laboratorio de última generación, sino también técnicas agrícolas y culinarias tradicionales que se han practicado durante cientos de años. Vamos a ver tres ejemplos de biotecnología y cómo corresponden con la definición:
  • La elaboración de cerveza. En la elaboración de la cerveza, se introducen pequeños hongos (levaduras) en una solución de azúcar de cebada malteada y la metabolizan afanosamente mediante un proceso llamado fermentación. El subproducto de la fermentación es el alcohol que se encuentra en la cerveza. Aquí, vemos el uso de un organismo —la levadura— en la obtención de un producto para el consumo humano.
  • Penicilina. Ciertas especies de moho producen el antibiótico penicilina. Para obtener las pequeñas cantidades de penicilina que serían usadas en los primeros ensayos clínicos, los investigadores tuvieron que cultivar hasta 500 litros de "jugo de moho" a la semana1. El proceso ha mejorado con el paso de los años para la producción industrial con el uso de cepas de moho que son más productivas y con mejores condiciones de cultivo para aumentar los rendimientos2. Aquí, vemos el uso de un organismo (el moho) para obtener un producto para uso humano, en este caso, un antibiótico para tratar infecciones bacterianas.
Imagen modificada de "Muestra de hongo de penicilina que Alexander Fleming le regaló a Douglas Macleod", (CC BY-SA 2.0). La imagen modificada se encuentra bajo una licencia CC BY-SA 2.0
  • Terapia génica. La terapia génica es una novedosa técnica usada en el tratamiento de trastornos genéticos causados por un gen no funcional. Esta terapia funciona administrando el ADN del gen "que les falta" a las células del cuerpo. Por ejemplo, en el trastorno genético fibrosis quística, las personas carecen de la función de un gen de un canal de cloruro producido en los pulmones. En un ensayo clínico reciente de terapia génica, se insertó una copia del gen funcional en una molécula de ADN circular llamada plásmido y se suministró a las células pulmonares de los pacientes en esferas de membrana (en forma de un aerosol)3.
    En este ejemplo, vemos el uso de los componentes biológicos de diferentes fuentes (un gen de seres humanos y un plásmido de bacterias) para obtener un nuevo producto que ayudó a preservar la función pulmonar en pacientes con fibrosis quística.
Como lo muestran estos ejemplos, la biotecnología se utiliza en la elaboración de productos que vemos en la vida cotidiana, como el alcohol y la penicilina. También puede utilizarse para desarrollar nuevos tratamientos médicos, como el tratamiento de terapia génica para la fibrosis quística. La biotecnología tiene aplicaciones adicionales en áreas como la producción de alimentos y la eliminación (limpieza) de contaminación ambiental.

¿Qué son las tecnologías del ADN?

Muchos ejemplos de la biotecnología moderna dependen de la capacidad de analizar, manipular, cortar y pegar fragmentos de ADN. Las técnicas mediante las que se secuencia y manipula el ADN se suelen denominar tecnologías del ADN4. Por ejemplo, para el ensayo de terapia génica contra fibrosis quística, los investigadores utilizaron técnicas de manipulación de ADN para insertar el gen del canal de cloruro en un fragmento de ADN portador (un vector) que le permitió expresarse en células pulmonares humanas.
Las tecnologías del ADN son importantes en la biología básica y aplicada (práctica). Por ejemplo, una técnica utilizada para hacer muchas copias de una secuencia de ADN, llamada reacción en cadena de la polimerasa (PCR), se utiliza en muchas pruebas de diagnóstico médico y en aplicaciones forenses, así como en la investigación básica en el laboratorio.

Ejemplos de las tecnologías del ADN

Veamos algunos ejemplos de técnicas de análisis y manipulación de ADN que se usan rutinariamente en la biología molecular moderna. Puedes utilizar los siguientes vínculos para encontrar información más detallada sobre estas técnicas.
  • Clonación de ADN. En la clonación de ADN, los investigadores "clonan" —hacen muchas copias de— un fragmento de ADN de interés, como un gen. En muchos casos, la clonación de ADN consiste en insertar un gen blanco en una molécula de ADN circular llamada plásmido. El plásmido puede replicarse en bacterias para producir muchas copias del gen de interés. En algunos casos, el gen también se expresa en las bacterias y se fabrica una proteína (como la insulina que usan los diabéticos).
  • Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). La reacción en cadena de la polimerasa es otra técnica de manipulación de ADN ampliamente utilizada, cuyas aplicaciones se manifiestan en casi todas las áreas de la biología moderna. Las reacciones de PCR producen muchas copias de una secuencia de ADN blanco a partir de un fragmento de ADN molde. Esta técnica puede utilizarse para hacer muchas copias de ADN presente en cantidades traza (por ejemplo, en una gota de sangre en la escena de un crimen).
  • Electroforesis en gel. La electroforesis en gel es una técnica utilizada para visualizar (ver directamente) fragmentos de ADN. Por ejemplo, los investigadores pueden analizar los resultados de una reacción de PCR al examinar en un gel los fragmentos de ADN que se producen en la reacción. La electroforesis en gel separa los fragmentos de ADN según su tamaño y los fragmentos se tiñen con un colorante para que el investigador pueda verlos.
    Basado en un diagrama similar de Reece et al.5
  • Secuenciación de ADN. La secuenciación de ADN consiste en determinar la secuencia de bases (As, Ts, Cs y Gs) de los nucleótidos en una molécula de ADN. En algunos casos, solo se secuencia un fragmento de ADN a la vez, mientras que en otros casos se puede secuenciar un gran conjunto de fragmentos de ADN (como los de un genoma entero) al mismo tiempo.
En las secciones vinculadas puedes ver cómo funcionan estas técnicas con más detalle. También puedes ver ejemplos de cómo se utilizan en la investigación, la medicina y en otras aplicaciones prácticas.

La biotecnología plantea nuevas cuestiones éticas

La biotecnología tiene el potencial de proporcionar beneficios a las personas y las sociedades, pero también puede tener efectos negativos o consecuencias imprevistas. Esto es cierto para todas las formas de tecnología, no solo para la biotecnología. Sin embargo, la biotecnología puede ofrecer diferentes tipos de beneficios y plantear diferentes tipos de dilemas respecto a otras formas de tecnología.
Es importante que se prueben y analicen cuidadosamente las innovaciones biotecnológicas (como cualquier otra innovación tecnológica) antes de divulgarse para un uso general. Los ensayos clínicos y las regulaciones gubernamentales ayudan a asegurar que los productos biotecnológicos puestos en el mercado sean seguros y efectivos. Sin embargo, a veces aparece nueva información que hace reconsiderar a las empresas y organismos gubernamentales la seguridad o la utilidad de una innovación. Esto sucede ocasionalmente, por ejemplo cuando se retira un medicamento del mercado.
Además, las innovaciones biotecnológicas pueden plantear nuevas preguntas éticas sobre cómo deben utilizarse o no el conocimiento, la información y las técnicas.
  • Algunas de estas preguntas conciernen a la privacidad y la no discriminación. Por ejemplo, ¿tu compañía de seguros de salud debería poder cobrarte más si tienes una variante génica que te hace propenso a desarrollar una enfermedad? ¿Cómo te sentirías si tu escuela o tu patrón tuviera acceso a tu genoma?
  • Otras preguntas se refieren a la seguridad, los efectos en la salud o el impacto ecológico de la biotecnología. Por ejemplo, los cultivos genéticamente modificados para que produzcan su propio insecticida reducen la necesidad de fumigación química, pero también causan inquietud en cuanto a que las plantas puedan salir hacia la naturaleza o se crucen con las poblaciones locales (con lo que pueden causar consecuencias ecológicas).
  • La biotecnología puede proporcionar conocimiento que crea difíciles dilemas para las personas. Por ejemplo, mediante pruebas prenatales, una pareja puede enterarse que su feto tiene un trastorno genético. Del mismo modo, una persona que secuencia su genoma por curiosidad puede descubrir que desarrollará en su madurez una enfermedad genética incurable, como la enfermedad de Huntington.
El desarrollo y la investigación científica pueden generar nueva información, conocimientos y técnicas. Sin embargo, la ciencia por sí sola no puede responder preguntas sobre cómo estas técnicas deben utilizarse o no. Es importante que todos los miembros de la sociedad hagan valer su voz en la conversación sobre las invenciones y los productos biotecnológicos que pueden afectar nuestra vida cotidiana.

Infórmate y comparte tu punto de vista

Un primer paso importante para juzgar los posibles beneficios y peligros de cualquier biotecnología es entender la biología básica detrás de ella. La información en esta sección del sitio te ayudará a obtener las primeras herramientas que necesitas para comprender y evaluar las nuevas invenciones biotecnológicas.
Si tienes curiosidad acerca de algún tipo específico de biotecnología o te preocupan sus posibles consecuencias, es una gran idea que hagas tu propia investigación. Busca fuentes confiables e imparciales y esfuérzate por comprender las opiniones de ambos lados si existe alguna controversia. Asegúrate de comprender plenamente la ciencia detrás del invento, lo que se sabe (y lo que no) sobre él y cuáles son los pros y los contras. Solo entonces, serás capaz de formar tu propia opinión, razonada y bien informada, sobre si la tecnología debe usarse y cómo.

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