Biotecnología
Uso de sistemas vivos y organismos para desarrollar o fabricar productos útiles.

Un biólogo realizando investigaciones en un laboratorio de biotecnología.

La biotecnología es un campo multidisciplinario que implica la integración de las ciencias naturales y las ciencias de la ingeniería con el fin de lograr la aplicación de organismos y partes de ellos para productos y servicios. [1]

El término biotecnología fue utilizado por primera vez por Károly Ereky en 1919 [2] para referirse a la producción de productos a partir de materias primas con la ayuda de organismos vivos. El principio básico de la biotecnología implica el aprovechamiento de sistemas y organismos biológicos, como bacterias, levaduras y plantas, para realizar tareas específicas o producir sustancias valiosas.

La biotecnología ha tenido un impacto significativo en muchas áreas de la sociedad, desde la medicina hasta la agricultura y la ciencia ambiental . Una de las técnicas clave utilizadas en la biotecnología es la ingeniería genética , que permite a los científicos modificar la composición genética de los organismos para lograr los resultados deseados. Esto puede implicar la inserción de genes de un organismo en otro y, en consecuencia, crear nuevos rasgos o modificar los existentes. [3]

Otras técnicas importantes utilizadas en biotecnología incluyen el cultivo de tejidos, que permite a los investigadores cultivar células y tejidos en el laboratorio para fines de investigación y médicos, y la fermentación , que se utiliza para producir una amplia gama de productos como cerveza, vino y queso.

Las aplicaciones de la biotecnología son diversas y han llevado al desarrollo de productos esenciales como medicamentos que salvan vidas, biocombustibles , cultivos genéticamente modificados y materiales innovadores. [4] También se ha utilizado para abordar desafíos ambientales, como el desarrollo de plásticos biodegradables y el uso de microorganismos para limpiar sitios contaminados.

La biotecnología es un campo en rápida evolución con un potencial significativo para abordar desafíos globales apremiantes y mejorar la calidad de vida de las personas en todo el mundo; sin embargo, a pesar de sus numerosos beneficios, también plantea desafíos éticos y sociales, como cuestiones relacionadas con la modificación genética y los derechos de propiedad intelectual . Como resultado, existe un debate y una regulación en curso en torno al uso y la aplicación de la biotecnología en diversas industrias y campos. [5]

Definición

Parte de una serie sobre
Biología
Ciencia de la vida
Componentes clave
Sucursales
Investigación
Aplicaciones

El concepto de biotecnología abarca una amplia gama de procedimientos para modificar organismos vivos con fines humanos, que se remontan a la domesticación de animales, el cultivo de plantas y las "mejoras" de estas mediante programas de cría que emplean la selección artificial y la hibridación . El uso moderno también incluye la ingeniería genética, así como las tecnologías de cultivo de células y tejidos . La American Chemical Society define la biotecnología como la aplicación de organismos, sistemas o procesos biológicos por parte de diversas industrias para aprender sobre la ciencia de la vida y la mejora del valor de los materiales y organismos, como los productos farmacéuticos, los cultivos y el ganado . [6] Según la Federación Europea de Biotecnología , la biotecnología es la integración de las ciencias naturales y los organismos, las células, partes de ellas y análogos moleculares para productos y servicios. [7] La ​​biotecnología se basa en las ciencias biológicas básicas (por ejemplo, biología molecular , bioquímica , biología celular , embriología , genética , microbiología ) y, a la inversa, proporciona métodos para respaldar y realizar investigaciones básicas en biología. [ cita requerida ]

Una representación visual de los principios de ingeniería de tejidos, que demuestra la creación de tejidos funcionales utilizando una combinación de conceptos de ingeniería y biológicos.
Principios de la ingeniería de tejidos

La biotecnología es la investigación y el desarrollo en el laboratorio utilizando bioinformática para la exploración, extracción, explotación y producción de cualquier organismo vivo y cualquier fuente de biomasa por medio de ingeniería bioquímica donde se pueden planificar productos de alto valor agregado (reproducidos por biosíntesis , por ejemplo), pronosticar, formular, desarrollar, fabricar y comercializar con el propósito de operaciones sostenibles (para el retorno de la inversión inicial sin fondo en I + D) y obtener derechos de patentes duraderos (para derechos exclusivos de venta, y antes de esto para recibir la aprobación nacional e internacional de los resultados de experimentos con animales y humanos, especialmente en la rama farmacéutica de la biotecnología para prevenir cualquier efecto secundario no detectado o problemas de seguridad al usar los productos). [8] [9] [10] La utilización de procesos, organismos o sistemas biológicos para producir productos que se anticipa que mejorarán las vidas humanas se denomina biotecnología. [11]

Por el contrario, la bioingeniería se considera generalmente como un campo relacionado que enfatiza más fuertemente los enfoques de sistemas superiores (no necesariamente la alteración o el uso de materiales biológicos directamente ) para interactuar con los seres vivos y utilizarlos. La bioingeniería es la aplicación de los principios de la ingeniería y las ciencias naturales a los tejidos, las células y las moléculas. Esto puede considerarse como el uso del conocimiento obtenido al trabajar con la biología y manipularla para lograr un resultado que pueda mejorar las funciones en plantas y animales. [12] En relación con esto, la ingeniería biomédica es un campo superpuesto que a menudo se basa en la biotecnología y la aplica (según varias definiciones), especialmente en ciertos subcampos de la ingeniería biomédica o química , como la ingeniería de tejidos , la ingeniería biofarmacéutica y la ingeniería genética . [ cita requerida ]

Historia

La elaboración de cerveza fue una de las primeras aplicaciones de la biotecnología.

Aunque normalmente no es lo primero que nos viene a la mente, muchas formas de agricultura derivada del hombre encajan claramente en la definición amplia de "utilizar un sistema biotecnológico para fabricar productos". De hecho, el cultivo de plantas puede considerarse la primera iniciativa biotecnológica. [ cita requerida ]

Se ha teorizado que la agricultura se ha convertido en la forma dominante de producir alimentos desde la Revolución Neolítica . A través de la biotecnología temprana, los primeros agricultores seleccionaron y cultivaron los cultivos más adecuados (por ejemplo, aquellos con los rendimientos más altos) para producir suficiente comida para sustentar a una población en crecimiento. A medida que los cultivos y los campos se volvieron cada vez más grandes y difíciles de mantener, se descubrió que organismos específicos y sus subproductos podían fertilizar eficazmente , restaurar el nitrógeno y controlar las plagas . A lo largo de la historia de la agricultura, los agricultores han alterado inadvertidamente la genética de sus cultivos al introducirlos en nuevos entornos y cruzarlos con otras plantas, una de las primeras formas de biotecnología. [ aclaración necesaria ]

Estos procesos también se incluyeron en la fermentación temprana de la cerveza . [13] Estos procesos se introdujeron en la antigua Mesopotamia , Egipto , China e India , y todavía utilizan los mismos métodos biológicos básicos. En la elaboración de cerveza , los granos malteados (que contienen enzimas ) convierten el almidón de los granos en azúcar y luego se agregan levaduras específicas para producir cerveza. En este proceso, los carbohidratos en los granos se descomponen en alcoholes, como el etanol. Más tarde, otras culturas produjeron el proceso de fermentación del ácido láctico , que produjo otros alimentos conservados, como la salsa de soja . La fermentación también se utilizó en este período de tiempo para producir pan leudado . Aunque el proceso de fermentación no se entendió completamente hasta el trabajo de Louis Pasteur en 1857, sigue siendo el primer uso de la biotecnología para convertir una fuente de alimento en otra forma. [ cita requerida ]

Antes de la obra y la vida de Charles Darwin , los científicos especializados en animales y plantas ya habían utilizado la cría selectiva. Darwin amplió ese trabajo con sus observaciones científicas sobre la capacidad de la ciencia para cambiar las especies. Estos relatos contribuyeron a la teoría de la selección natural de Darwin. [14]

Durante miles de años, los seres humanos han utilizado la crianza selectiva para mejorar la producción de cultivos y ganado para utilizarlos como alimento. En la crianza selectiva, los organismos con características deseables se aparean para producir crías con las mismas características. Por ejemplo, esta técnica se utilizó con el maíz para producir las cosechas más grandes y dulces. [15]

A principios del siglo XX, los científicos adquirieron una mayor comprensión de la microbiología y exploraron formas de fabricar productos específicos. En 1917, Chaim Weizmann utilizó por primera vez un cultivo microbiológico puro en un proceso industrial, el de fabricación de almidón de maíz utilizando Clostridium acetobutylicum , para producir acetona , que el Reino Unido necesitaba desesperadamente para fabricar explosivos durante la Primera Guerra Mundial . [16]

La biotecnología también ha propiciado el desarrollo de antibióticos. En 1928, Alexander Fleming descubrió el moho Penicillium . Su trabajo condujo a la purificación del compuesto antibiótico formado por el moho por Howard Florey , Ernst Boris Chain y Norman Heatley , para formar lo que hoy conocemos como penicilina . En 1940, la penicilina estuvo disponible para uso medicinal para tratar infecciones bacterianas en humanos. [15]

En general, se considera que el campo de la biotecnología moderna nació en 1971, cuando los experimentos de Paul Berg (Stanford) sobre empalme de genes tuvieron un éxito temprano. Herbert W. Boyer (Universidad de California en San Francisco) y Stanley N. Cohen (Stanford) avanzaron significativamente la nueva tecnología en 1972 al transferir material genético a una bacteria, de modo que el material importado pudiera reproducirse. La viabilidad comercial de una industria de biotecnología se amplió significativamente el 16 de junio de 1980, cuando la Corte Suprema de los Estados Unidos dictaminó que un microorganismo modificado genéticamente podía patentarse en el caso de Diamond v. Chakrabarty . [17] Ananda Chakrabarty , nacido en la India , que trabajaba para General Electric , había modificado una bacteria (del género Pseudomonas ) capaz de descomponer el petróleo crudo, que propuso utilizar para tratar los derrames de petróleo. (El trabajo de Chakrabarty no implicaba manipulación genética, sino más bien la transferencia de orgánulos completos entre cepas de la bacteria Pseudomonas ). [ cita requerida ]

El MOSFET inventado en Bell Labs entre 1955 y 1960, [18] [19] [20] [21] [22] [23] Dos años después, Leland C. Clark y Champ Lyons inventaron el primer biosensor en 1962. [24] [25] Los MOSFET biosensores se desarrollaron más tarde y desde entonces se han utilizado ampliamente para medir parámetros físicos , químicos , biológicos y ambientales . [26] El primer BioFET fue el transistor de efecto de campo sensible a iones (ISFET), inventado por Piet Bergveld en 1970. [27] [28] Es un tipo especial de MOSFET, [26] donde la compuerta metálica se reemplaza por una membrana sensible a iones , una solución electrolítica y un electrodo de referencia . [29] El ISFET se utiliza ampliamente en aplicaciones biomédicas , como la detección de hibridación de ADN , detección de biomarcadores en sangre , detección de anticuerpos , medición de glucosa , detección de pH y tecnología genética . [29]

A mediados de la década de 1980, se habían desarrollado otros BioFET, incluido el FET de sensor de gas (GASFET), el FET de sensor de presión (PRESSFET), el transistor de efecto de campo químico (ChemFET), el ISFET de referencia (REFET), el FET modificado por enzimas (ENFET) y el FET modificado inmunológicamente (IMFET). [26] A principios de la década de 2000, se habían desarrollado BioFET como el transistor de efecto de campo de ADN (DNAFET), el FET modificado genéticamente (GenFET) y el BioFET de potencial celular (CPFET). [29]

Un factor que influye en el éxito del sector de la biotecnología es la mejora de la legislación sobre derechos de propiedad intelectual (y su aplicación) en todo el mundo, así como la mayor demanda de productos médicos y farmacéuticos. [30]

Se espera que la creciente demanda de biocombustibles sea una buena noticia para el sector de la biotecnología; el Departamento de Energía estima que el uso de etanol podría reducir el consumo de combustibles derivados del petróleo en Estados Unidos hasta en un 30% para 2030. El sector de la biotecnología ha permitido a la industria agrícola estadounidense aumentar rápidamente su suministro de maíz y soja (los principales insumos para los biocombustibles) mediante el desarrollo de semillas modificadas genéticamente que resisten las plagas y la sequía. Al aumentar la productividad agrícola, la biotecnología impulsa la producción de biocombustibles. [31]

Ejemplos

La biotecnología tiene aplicaciones en cuatro áreas industriales principales, que incluyen la atención de la salud (médica), la producción de cultivos y la agricultura, los usos no alimentarios (industriales) de cultivos y otros productos (por ejemplo, plásticos biodegradables , aceite vegetal , biocombustibles ) y los usos ambientales . [ cita requerida ]

Por ejemplo, una aplicación de la biotecnología es el uso dirigido de microorganismos para la fabricación de productos orgánicos (por ejemplo, cerveza y productos lácteos ). Otro ejemplo es el uso de bacterias presentes de forma natural por parte de la industria minera en la biolixiviación . [ cita requerida ] La biotecnología también se utiliza para reciclar, tratar residuos, limpiar sitios contaminados por actividades industriales ( biorremediación ) y también para producir armas biológicas .

Se han acuñado una serie de términos derivados para identificar varias ramas de la biotecnología, por ejemplo:

  • La bioinformática (o "biotecnología dorada") es un campo interdisciplinario que aborda problemas biológicos utilizando técnicas computacionales y hace posible la rápida organización y análisis de datos biológicos. El campo también puede denominarse biología computacional y puede definirse como "conceptualizar la biología en términos de moléculas y luego aplicar técnicas informáticas para comprender y organizar la información asociada con estas moléculas, a gran escala". [32] La bioinformática juega un papel clave en varias áreas, como la genómica funcional , la genómica estructural y la proteómica , y forma un componente clave en el sector biotecnológico y farmacéutico. [33]
  • La biotecnología azul se basa en la explotación de los recursos del mar para crear productos y aplicaciones industriales. [34] Esta rama de la biotecnología es la más utilizada para las industrias de refinación y combustión principalmente en la producción de bio-aceites con microalgas fotosintéticas. [34] [35]
  • La biotecnología verde es la biotecnología aplicada a los procesos agrícolas. Un ejemplo sería la selección y domesticación de plantas mediante micropropagación . Otro ejemplo es el diseño de plantas transgénicas para crecer en entornos específicos en presencia (o ausencia) de productos químicos. Una esperanza es que la biotecnología verde pueda producir soluciones más respetuosas con el medio ambiente que la agricultura industrial tradicional . Un ejemplo de esto es la ingeniería de una planta para expresar un pesticida , poniendo así fin a la necesidad de la aplicación externa de pesticidas. Un ejemplo de esto sería el maíz Bt . Si los productos de biotecnología verde como este son o no en última instancia más respetuosos con el medio ambiente es un tema de considerable debate. [34] Se considera comúnmente como la siguiente fase de la revolución verde, que puede verse como una plataforma para erradicar el hambre en el mundo mediante el uso de tecnologías que permitan la producción de plantas más fértiles y resistentes al estrés biótico y abiótico y garanticen la aplicación de fertilizantes respetuosos con el medio ambiente y el uso de biopesticidas, se centra principalmente en el desarrollo de la agricultura. [34] Por otro lado, algunos de los usos de la biotecnología verde implican microorganismos para limpiar y reducir los residuos. [36] [34]
  • La biotecnología roja es el uso de la biotecnología en las industrias médica y farmacéutica , y la preservación de la salud. [34] Esta rama involucra la producción de vacunas y antibióticos , terapias regenerativas, creación de órganos artificiales y nuevos diagnósticos de enfermedades. [34] Así como el desarrollo de hormonas , células madre , anticuerpos , siRNA y pruebas diagnósticas . [34]
  • La biotecnología blanca, también conocida como biotecnología industrial, es la biotecnología aplicada a los procesos industriales . Un ejemplo es el diseño de un organismo para producir una sustancia química útil. Otro ejemplo es el uso de enzimas como catalizadores industriales para producir sustancias químicas valiosas o destruir sustancias químicas peligrosas o contaminantes. La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales. [37] [38]
  • El término "biotecnología amarilla" hace referencia al uso de la biotecnología en la producción de alimentos ( industria alimentaria ), por ejemplo, en la elaboración de vino ( vinificación ), queso ( quesería ) y cerveza ( cervecería ) mediante fermentación . [34] También se ha utilizado para referirse a la biotecnología aplicada a los insectos. Esto incluye enfoques basados ​​en la biotecnología para el control de insectos dañinos, la caracterización y utilización de ingredientes activos o genes de insectos para la investigación, o la aplicación en la agricultura y la medicina y varios otros enfoques. [39]
  • La biotecnología gris está dedicada a aplicaciones medioambientales y se centra en el mantenimiento de la biodiversidad y la eliminación de contaminantes. [34]
  • La biotecnología marrón está relacionada con la gestión de tierras áridas y desiertos . Una de sus aplicaciones es la creación de semillas mejoradas que resistan las condiciones ambientales extremas de las regiones áridas, lo que está relacionado con la innovación, la creación de técnicas agrícolas y la gestión de recursos. [34]
  • La biotecnología violeta está relacionada con cuestiones jurídicas, éticas y filosóficas en torno a la biotecnología. [34]
  • Se ha propuesto la biotecnología microbiana para el área de rápida aparición de aplicaciones biotecnológicas en el espacio y la microgravedad (bioeconomía espacial) [40].
  • La biotecnología oscura es el color asociado con el bioterrorismo o las armas biológicas y la guerra biológica que utilizan microorganismos y toxinas para causar enfermedades y muerte en humanos, ganado y cultivos. [41] [34]

Medicamento

En medicina, la biotecnología moderna tiene muchas aplicaciones en áreas como el descubrimiento y la producción de fármacos , la farmacogenómica y las pruebas genéticas (o detección genética ). En 2021, casi el 40% del valor total de las empresas de biotecnología farmacéutica en todo el mundo estaban activas en oncología, siendo la neurología y las enfermedades raras las otras dos grandes aplicaciones. [42]

Chip de microarray de ADN : algunos pueden realizar hasta un millón de análisis de sangre a la vez.

La farmacogenómica (una combinación de farmacología y genómica ) es la tecnología que analiza cómo la composición genética afecta la respuesta de un individuo a los medicamentos. [43] Los investigadores en el campo investigan la influencia de la variación genética en las respuestas a los medicamentos en pacientes correlacionando la expresión genética o los polimorfismos de un solo nucleótido con la eficacia o toxicidad de un medicamento . [44] El propósito de la farmacogenómica es desarrollar medios racionales para optimizar la terapia farmacológica, con respecto al genotipo de los pacientes , para garantizar la máxima eficacia con efectos adversos mínimos . [45] Estos enfoques prometen el advenimiento de la " medicina personalizada "; en la que los medicamentos y las combinaciones de medicamentos se optimizan para la composición genética única de cada individuo. [46] [47]

Imagen generada por computadora de los hexámeros de insulina que resalta la simetría triple , los iones de zinc que los mantienen unidos y los residuos de histidina involucrados en la unión del zinc.

La biotecnología ha contribuido al descubrimiento y fabricación de fármacos farmacéuticos tradicionales de moléculas pequeñas , así como de fármacos que son producto de la biotecnología ( biofarmacéutica ). La biotecnología moderna puede utilizarse para fabricar medicamentos existentes de forma relativamente fácil y barata. Los primeros productos genéticamente modificados fueron medicamentos diseñados para tratar enfermedades humanas. Por citar un ejemplo, en 1978 Genentech desarrolló la insulina humanizada sintética uniendo su gen con un vector plasmídico insertado en la bacteria Escherichia coli . La insulina, ampliamente utilizada para el tratamiento de la diabetes, se extraía anteriormente del páncreas de animales de matadero (vacas o cerdos). Las bacterias genéticamente modificadas pueden producir grandes cantidades de insulina humana sintética a un coste relativamente bajo. [48] [49] La biotecnología también ha hecho posible la aparición de terapias como la terapia génica . La aplicación de la biotecnología a la ciencia básica (por ejemplo a través del Proyecto Genoma Humano ) también ha mejorado drásticamente nuestra comprensión de la biología y, a medida que nuestro conocimiento científico de la biología normal y patológica ha aumentado, también ha aumentado nuestra capacidad para desarrollar nuevos medicamentos para tratar enfermedades que antes no tenían tratamiento. [49]

Las pruebas genéticas permiten el diagnóstico genético de vulnerabilidades a enfermedades hereditarias , y también se pueden utilizar para determinar la paternidad de un niño (madre y padre genéticos) o en general la ascendencia de una persona . Además de estudiar los cromosomas a nivel de genes individuales, las pruebas genéticas en un sentido más amplio incluyen pruebas bioquímicas para la posible presencia de enfermedades genéticas o formas mutantes de genes asociados con un mayor riesgo de desarrollar trastornos genéticos. Las pruebas genéticas identifican cambios en cromosomas , genes o proteínas. [50] La mayoría de las veces, las pruebas se utilizan para encontrar cambios asociados con trastornos hereditarios. Los resultados de una prueba genética pueden confirmar o descartar una condición genética sospechada o ayudar a determinar la probabilidad de que una persona desarrolle o transmita un trastorno genético . A partir de 2011, se utilizaban varios cientos de pruebas genéticas. [51] [52] Dado que las pruebas genéticas pueden abrir problemas éticos o psicológicos, las pruebas genéticas a menudo se acompañan de asesoramiento genético .

Agricultura

Los cultivos modificados genéticamente (o cultivos transgénicos o biotecnológicos) son plantas utilizadas en la agricultura cuyo ADN ha sido modificado mediante técnicas de ingeniería genética . En la mayoría de los casos, el objetivo principal es introducir un nuevo rasgo que no se da de forma natural en la especie. Las empresas de biotecnología pueden contribuir a la seguridad alimentaria futura mejorando la nutrición y la viabilidad de la agricultura urbana. Además, la protección de los derechos de propiedad intelectual fomenta la inversión del sector privado en agrobiotecnología. [ cita requerida ]

Los ejemplos en cultivos alimentarios incluyen resistencia a ciertas plagas, [53] enfermedades, [54] condiciones ambientales estresantes, [55] resistencia a tratamientos químicos (por ejemplo, resistencia a un herbicida [56] ), reducción del deterioro, [57] o mejora del perfil de nutrientes del cultivo. [58] Los ejemplos en cultivos no alimentarios incluyen la producción de agentes farmacéuticos , [59] biocombustibles , [60] y otros bienes industrialmente útiles, [61] así como para la biorremediación . [62] [63]

Los agricultores han adoptado ampliamente la tecnología de los cultivos transgénicos. Entre 1996 y 2011, la superficie total de tierra cultivada con cultivos transgénicos se ha multiplicado por 94, pasando de 17.000 a 1.600.000 kilómetros cuadrados (4.200.000 a 395.400.000 acres). [64] En 2010, el 10% de las tierras de cultivo del mundo estaban plantadas con cultivos transgénicos. [64] En 2011, se cultivaban comercialmente 11 cultivos transgénicos diferentes en 395 millones de acres (160 millones de hectáreas) en 29 países como Estados Unidos, Brasil , Argentina , India , Canadá, China, Paraguay, Pakistán, Sudáfrica, Uruguay, Bolivia, Australia, Filipinas, Myanmar, Burkina Faso, México y España. [64]

Los alimentos modificados genéticamente son alimentos producidos a partir de organismos a los que se les han introducido cambios específicos en su ADN con los métodos de ingeniería genética . Estas técnicas han permitido la introducción de nuevos rasgos en los cultivos, así como un control mucho mayor sobre la estructura genética de un alimento que el que se ofrecía anteriormente con métodos como la cría selectiva y la cría por mutación . [65] La venta comercial de alimentos modificados genéticamente comenzó en 1994, cuando Calgene comercializó por primera vez su tomate de maduración retardada Flavr Savr . [66] Hasta la fecha, la mayoría de las modificaciones genéticas de los alimentos se han centrado principalmente en cultivos comerciales de gran demanda por los agricultores, como la soja , el maíz , la canola y el aceite de semilla de algodón . Estos han sido diseñados para resistir a patógenos y herbicidas y tener mejores perfiles de nutrientes. También se ha desarrollado experimentalmente ganado GM; en noviembre de 2013 no había ninguno disponible en el mercado, [67] pero en 2015 la FDA aprobó el primer salmón GM para producción y consumo comercial. [68]

Existe un consenso científico [69] [70] [71] [72] de que los alimentos actualmente disponibles derivados de cultivos transgénicos no plantean un riesgo mayor para la salud humana que los alimentos convencionales, [73] [74] [75] [76] [77] pero que cada alimento transgénico debe probarse caso por caso antes de su introducción. [78] [79] [80] No obstante, los miembros del público tienen muchas menos probabilidades que los científicos de percibir los alimentos transgénicos como seguros. [81] [82] [83] [84] El estatus legal y regulatorio de los alimentos transgénicos varía según el país, ya que algunas naciones los prohíben o restringen, y otras los permiten con grados de regulación muy diferentes. [85] [86] [87] [88]

Los cultivos transgénicos también proporcionan una serie de beneficios ecológicos, si no se utilizan en exceso. [89] Se ha demostrado que los cultivos resistentes a los insectos reducen el uso de pesticidas, reduciendo así el impacto ambiental de los pesticidas en su conjunto. [90] Sin embargo, los oponentes han objetado los cultivos transgénicos per se por varias razones, incluidas las preocupaciones ambientales, si los alimentos producidos a partir de cultivos transgénicos son seguros, si los cultivos transgénicos son necesarios para abordar las necesidades alimentarias del mundo y las preocupaciones económicas planteadas por el hecho de que estos organismos están sujetos a la ley de propiedad intelectual.

La biotecnología tiene varias aplicaciones en el ámbito de la seguridad alimentaria. Los cultivos como el arroz dorado están diseñados para tener un mayor contenido nutricional y existe el potencial de obtener productos alimenticios con una vida útil más larga. [91] Aunque no es una forma de biotecnología agrícola, las vacunas pueden ayudar a prevenir enfermedades que se encuentran en la agricultura animal. Además, la biotecnología agrícola puede acelerar los procesos de crianza para obtener resultados más rápidos y proporcionar mayores cantidades de alimentos. [92] La biofortificación transgénica en cereales se ha considerado un método prometedor para combatir la desnutrición en la India y otros países. [93]

Industrial

La biotecnología industrial (conocida principalmente en Europa como biotecnología blanca) es la aplicación de la biotecnología con fines industriales, incluida la fermentación industrial . Incluye la práctica de utilizar células como microorganismos , o componentes de células como enzimas , para generar productos industrialmente útiles en sectores como los productos químicos, los alimentos y piensos, los detergentes, el papel y la pulpa, los textiles y los biocombustibles . [94] En las décadas actuales, se han logrado avances significativos en la creación de organismos genéticamente modificados (OGM) que mejoran la diversidad de aplicaciones y la viabilidad económica de la biotecnología industrial. Al utilizar materias primas renovables para producir una variedad de productos químicos y combustibles, la biotecnología industrial está avanzando activamente hacia la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y alejándose de una economía basada en la petroquímica. [95]

La biología sintética se considera uno de los pilares esenciales de la biotecnología industrial debido a su contribución financiera y sostenible al sector manufacturero. La biotecnología y la biología sintética juntas desempeñan un papel crucial en la generación de productos rentables con características respetuosas con la naturaleza mediante el uso de producción de base biológica en lugar de basada en fósiles. [96] La biología sintética se puede utilizar para diseñar microorganismos modelo , como Escherichia coli , mediante herramientas de edición genómica para mejorar su capacidad de producir productos de base biológica, como la bioproducción de medicamentos y biocombustibles . [97] Por ejemplo, E. coli y Saccharomyces cerevisiae en un consorcio podrían usarse como microbios industriales para producir precursores del agente quimioterapéutico paclitaxel aplicando la ingeniería metabólica en un enfoque de cocultivo para explotar los beneficios de los dos microbios. [98]

Otro ejemplo de aplicaciones de la biología sintética en la biotecnología industrial es la reingeniería de las vías metabólicas de E. coli mediante sistemas CRISPR y CRISPRi para la producción de un químico conocido como 1,4-butanodiol , que se utiliza en la fabricación de fibras. Para producir 1,4-butanodiol, los autores alteran la regulación metabólica de Escherichia coli mediante CRISPR para inducir una mutación puntual en el gen glt A, la inactivación del gen sad y la inactivación de seis genes ( cat 1, suc D, 4hbd , cat 2, bld y bdh ). Mientras que el sistema CRISPRi se utiliza para inactivar los tres genes competidores ( gab D, ybg C y tes B) que afectan a la vía de biosíntesis de 1,4-butanodiol. En consecuencia, el rendimiento de 1,4-butanodiol aumentó significativamente de 0,9 a 1,8 g/L. [99]

Ambiental

La biotecnología ambiental incluye varias disciplinas que desempeñan un papel esencial en la reducción de los desechos ambientales y en la provisión de procesos ambientalmente seguros , como la biofiltración y la biodegradación . [100] [101] El medio ambiente puede verse afectado por las biotecnologías, tanto de manera positiva como negativa. Vallero y otros han argumentado que la diferencia entre la biotecnología beneficiosa (por ejemplo, la biorremediación es limpiar un derrame de petróleo o una fuga química peligrosa) frente a los efectos adversos derivados de las empresas biotecnológicas (por ejemplo, el flujo de material genético de organismos transgénicos a cepas silvestres) puede verse como aplicaciones e implicaciones, respectivamente. [102] La limpieza de desechos ambientales es un ejemplo de una aplicación de la biotecnología ambiental ; mientras que la pérdida de biodiversidad o la pérdida de contención de un microbio dañino son ejemplos de implicaciones ambientales de la biotecnología. [ cita requerida ]

Muchas ciudades han instalado CityTrees , que utilizan biotecnología para filtrar contaminantes de las atmósferas urbanas. [103]

Regulación

La regulación de la ingeniería genética se refiere a los enfoques adoptados por los gobiernos para evaluar y gestionar los riesgos asociados con el uso de la tecnología de ingeniería genética y el desarrollo y la liberación de organismos genéticamente modificados (OGM), incluidos los cultivos genéticamente modificados y los peces genéticamente modificados . Existen diferencias en la regulación de los OGM entre países, y algunas de las diferencias más marcadas se dan entre los Estados Unidos y Europa. [104] La regulación varía en un país determinado dependiendo del uso previsto de los productos de la ingeniería genética. Por ejemplo, un cultivo no destinado a uso alimentario generalmente no es revisado por las autoridades responsables de la seguridad alimentaria. [105] La Unión Europea diferencia entre la aprobación para el cultivo dentro de la UE y la aprobación para la importación y el procesamiento. Si bien solo se han aprobado unos pocos OGM para el cultivo en la UE, se han aprobado varios OGM para la importación y el procesamiento. [106] El cultivo de OGM ha desencadenado un debate sobre la coexistencia de cultivos GM y no GM. Dependiendo de las regulaciones de coexistencia, los incentivos para el cultivo de cultivos GM difieren. [107]

Base de datos de los OGM utilizados en la UE

La base de datos EUginius (Iniciativa Europea sobre OGM para un Sistema Unificado de Bases de Datos) tiene como objetivo ayudar a las empresas, a los usuarios privados interesados ​​y a las autoridades competentes a encontrar información precisa sobre la presencia, detección e identificación de OGM utilizados en la Unión Europea . La información se proporciona en inglés. [ cita requerida ]

Aprendiendo

Acelerador de biotecnología del centro de Nueva York, Universidad Médica Upstate

En 1988, tras la insistencia del Congreso de los Estados Unidos , el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales ( Institutos Nacionales de Salud ) (NIGMS) instituyó un mecanismo de financiación para la formación en biotecnología. Las universidades de todo el país compiten por estos fondos para establecer Programas de Formación en Biotecnología (BTP). Cada solicitud exitosa generalmente se financia durante cinco años y luego debe renovarse competitivamente. Los estudiantes de posgrado a su vez compiten por la aceptación en un BTP; si son aceptados, se les proporciona un estipendio, matrícula y seguro médico durante dos o tres años durante el curso de su trabajo de tesis de doctorado . Diecinueve instituciones ofrecen BTP apoyados por el NIGMS. [108] La formación en biotecnología también se ofrece a nivel de pregrado y en colegios comunitarios. [ cita requerida ]

Referencias y notas

  1. ^ "Biotecnología". IUPAC Goldbook . 2014. doi : 10.1351/goldbook.B00666 . Archivado desde el original el 20 de enero de 2022 . Consultado el 14 de febrero de 2022 .
  2. ^ Ereky, Karl. (8 de junio de 1919). Biotechnologie der Fleisch-, Fett-, und Milcherzeugung im landwirtschaftlichen Grossbetriebe: für naturwissenschaftlich gebildete Landwirte verfasst. P. Parey. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016 . Consultado el 16 de marzo de 2022 a través de Hathi Trust.
  3. ^ "Ingeniería genética". Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. 15 de diciembre de 2023. Consultado el 18 de diciembre de 2023 .
  4. ^ Gupta, Varsha; Sengupta, Manjistha; Prakash, Jaya; Tripathy, Baishnab Charan (23 de octubre de 2016). "Introducción a la biotecnología". Aspectos básicos y aplicados de la biotecnología . págs. 1–21. doi :10.1007/978-981-10-0875-7_1. ISBN 978-981-10-0873-3. Número M.C.M.7119977  .
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  70. ^ "El estado mundial de la agricultura y la alimentación 2003-2004. Biotecnología agrícola: satisfacer las necesidades de los pobres. Impactos ambientales y sanitarios de los cultivos transgénicos". Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. Archivado desde el original el 9 de enero de 2019. Consultado el 30 de agosto de 2019. Los cultivos transgénicos actualmente disponibles y los alimentos derivados de ellos han sido considerados seguros para el consumo y los métodos utilizados para comprobar su seguridad se han considerado apropiados. Estas conclusiones representan el consenso de la evidencia científica examinada por el ICSU (2003) y son coherentes con las opiniones de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2002). Varias autoridades reguladoras nacionales (entre otras, Argentina, Brasil, Canadá, China, el Reino Unido y los Estados Unidos) han evaluado estos alimentos en cuanto a mayores riesgos para la salud humana utilizando sus procedimientos nacionales de inocuidad de los alimentos (ICSU). Hasta la fecha, no se ha descubierto en ningún lugar del mundo ningún efecto tóxico o nutricionalmente perjudicial verificable derivado del consumo de alimentos derivados de cultivos modificados genéticamente (Grupo de Revisión Científica de los OGM). Muchos millones de personas han consumido alimentos derivados de plantas modificadas genéticamente (principalmente maíz, soja y colza) sin que se haya observado ningún efecto adverso (CIUC).
  71. ^ Ronald, Pamela (1 de mayo de 2011). "Genética vegetal, agricultura sostenible y seguridad alimentaria mundial". Genética . 188 (1): 11–20. doi :10.1534/genetics.111.128553. PMC 3120150 . PMID  21546547. Existe un amplio consenso científico sobre que los cultivos genéticamente modificados que se encuentran actualmente en el mercado son seguros para el consumo. Después de 14 años de cultivo y un total acumulado de 2 mil millones de acres plantados, la comercialización de cultivos genéticamente modificados no ha tenido efectos adversos para la salud o el medio ambiente (Junta de Agricultura y Recursos Naturales, Comité de Impactos Ambientales Asociados con la Comercialización de Plantas Transgénicas, Consejo Nacional de Investigación y División de Estudios de la Tierra y la Vida 2002). Tanto el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos como el Centro Común de Investigación (el laboratorio de investigación científica y técnica de la Unión Europea y parte integrante de la Comisión Europea) han llegado a la conclusión de que existe un amplio conjunto de conocimientos que abordan adecuadamente la cuestión de la seguridad alimentaria de los cultivos genéticamente modificados (Comité para la identificación y evaluación de los efectos no deseados de los alimentos genéticamente modificados en la salud humana y el Consejo Nacional de Investigación, 2004; Centro Común de Investigación de la Comisión Europea, 2008). Estos y otros informes recientes concluyen que los procesos de ingeniería genética y de mejoramiento convencional no son diferentes en términos de consecuencias no deseadas para la salud humana y el medio ambiente (Dirección General de Investigación e Innovación de la Comisión Europea, 2010). 
  72. ^

    Pero vea también:

    Domingo, José L.; Bordonaba, Jordi Giné (2011). "A literature review on the safety assessment of genetically modified plants" (PDF) . Environment International . 37 (4): 734–742. Bibcode :2011EnInt..37..734D. doi :10.1016/j.envint.2011.01.003. PMID  21296423. Archivado (PDF) desde el original el 9 de octubre de 2022. A pesar de ello, el número de estudios centrados específicamente en la evaluación de la seguridad de las plantas transgénicas es todavía limitado. Sin embargo, es importante destacar que por primera vez se observó un cierto equilibrio entre el número de grupos de investigación que sugieren, con base en sus estudios, que algunas variedades de productos transgénicos (principalmente maíz y soja) son tan seguras y nutritivas como las respectivas plantas convencionales no transgénicas, y aquellos que aún plantean serias preocupaciones. Además, vale la pena mencionar que la mayoría de los estudios que demuestran que los alimentos transgénicos son tan nutritivos y seguros como los obtenidos mediante el mejoramiento convencional han sido realizados por empresas de biotecnología o asociadas, que también son responsables de la comercialización de estas plantas transgénicas. De todos modos, esto representa un avance notable en comparación con la falta de estudios publicados en los últimos años en revistas científicas por dichas empresas.

    Krimsky, Sheldon (2015). "Un consenso ilusorio detrás de la evaluación de la salud de los OGM". Ciencia, tecnología y valores humanos . 40 (6): 883–914. doi :10.1177/0162243915598381. S2CID  40855100. Comencé este artículo con los testimonios de científicos respetados que afirman que literalmente no existe controversia científica sobre los efectos de los OGM en la salud. Mi investigación de la literatura científica cuenta otra historia.

    Y contraste:

    Panchin, Alexander Y.; Tuzhikov, Alexander I. (14 de enero de 2016). "Los estudios publicados sobre OGM no encuentran evidencia de daño cuando se corrigen para comparaciones múltiples". Critical Reviews in Biotechnology . 37 (2): 213–217. doi :10.3109/07388551.2015.1130684. ISSN  0738-8551. PMID  26767435. S2CID  11786594. Aquí, mostramos que una serie de artículos, algunos de los cuales han influido fuerte y negativamente en la opinión pública sobre los cultivos transgénicos e incluso han provocado acciones políticas, como el embargo de OGM, comparten fallas comunes en la evaluación estadística de los datos. Habiendo tenido en cuenta estas fallas, concluimos que los datos presentados en estos artículos no proporcionan ninguna evidencia sustancial de daño de OGM.

    Los artículos presentados que sugieren un posible daño de los OGM recibieron una gran atención pública. Sin embargo, a pesar de sus afirmaciones, en realidad debilitan la evidencia sobre los daños y la falta de equivalencia sustancial de los OGM estudiados. Destacamos que, con más de 1783 artículos publicados sobre OGM en los últimos 10 años, es de esperar que algunos de ellos hayan informado sobre diferencias no deseadas entre los OGM y los cultivos convencionales, incluso si tales diferencias no existen en la realidad.

    y

    Yang, YT; Chen, B. (2016). "Governing GMOs in the USA: science, law and public health". Journal of the Science of Food and Agriculture . 96 (4): 1851–1855. Bibcode :2016JSFA...96.1851Y. doi :10.1002/jsfa.7523. PMID  26536836. Por lo tanto, no es sorprendente que los esfuerzos para exigir el etiquetado y prohibir los OGM hayan sido un problema político creciente en los EE. UU. (citando a Domingo y Bordonaba, 2011) . En general, un amplio consenso científico sostiene que los alimentos transgénicos comercializados actualmente no plantean un riesgo mayor que los alimentos convencionales... Las principales asociaciones científicas y médicas nacionales e internacionales han declarado que hasta la fecha no se han informado ni corroborado efectos adversos para la salud humana relacionados con los alimentos transgénicos en la literatura revisada por pares.

    A pesar de las diversas preocupaciones, hoy en día, la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, la Organización Mundial de la Salud y muchas organizaciones científicas internacionales independientes coinciden en que los OGM son tan seguros como otros alimentos. En comparación con las técnicas de cultivo convencionales, la ingeniería genética es mucho más precisa y, en la mayoría de los casos, es menos probable que genere un resultado inesperado.
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