La biotecnología, como su nombre lo indica, es la ciencia de la aplicación tecnológica de sistemas biológicos. Por su nombre, tenderíamos a pensar que es algo reciente, pero no es así: el ser humano utiliza la biotecnología desde hace miles de años sin saberlo. Lo que es reciente realmente es la ingeniería genética que, si bien está estrechamente relacionada con la biotecnología, no es exactamente lo mismo. Y lo veremos en este artículo.  

También veremos un poco de historia, quién acuñó el término “biotecnología”, las áreas de impacto de esta ciencia, sus ventajas y desventajas, entre otros aspectos de interés.

Lo cierto es que la biotecnología forma parte de diferentes aspectos de nuestra vida cotidiana, como en la salud a través de productos farmacéuticos, alimentación y agricultura, entre otros. Está muy claro que la biotecnología es una tecnología clave para el siglo XXI y lo seguirá siendo en el futuro.

Con esto en mente, entremos en materia.

BIOTECNOLOGÍA

DEFINICIÓN DE BIOTECNOLOGÍA

Citaré a continuación una definición de biotecnología aceptada internacionalmente, que fue formulada por las Naciones Unidas en el año 1992:

“La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos”.

(Convention on Biological Diversity, Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992).

En el siguiente link puedes bajar el documento si lo deseas: https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-es.pdf (inglés: https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-en.pdf)

Así, vemos que la biotecnología no es más que el uso de organismos vivos o sus derivados para crear o modificar productos con fines específicos. Pero para resumirlo mucho y hacerlo más sencillo aún, la biotecnología es tecnología fundamentada en la biología.

Te pondré un ejemplo para ilustrar el concepto: Actualmente, se puede usar una levadura (ser vivo u organismo biológico) para producir insulina humana (producto con fin específico) utilizando técnicas de ingeniería genética, al insertar el gen humano de la insulina en el material genético original de la levadura.

Te recomiendo el siguiente libro para empezar en la Biotecnología.

 

Biotecnología para principiantes de Reinhard Renneberg

 

También te invito a leer mi post sobre Fermentaciones Industriales

Sigamos adelante.

 

HISTORIA DE LA BIOTECNOLOGÍA

El término “Biotecnología” se le adjudica a un ingeniero agricultor de origen húngaro llamado Karl Ereki (20 de octubre de 1878 – 17 de junio de 1952), quien acunó este término en 1917. Esta es la razón por la cual se le conoce como el “padre de la biotecnología”¹⁵.

Sin embargo, la biotecnología antes de llamarse así, tuvo una larga historia. Veamos su desarrollo a lo largo del tiempo y a través de las diferentes edades de la humanidad, mostrándola por etapas, según ha sido su grado de avance en cada momento.

1. BIOTECNOLOGÍA ANTIGUA

La biotecnología antigua se caracterizó por la agricultura selectiva y la domesticación de animales, también por la elaboración de los primeros alimentos procesados. Veamos.

5000 a. de C. Las civilizaciones Indo y Indo-Arias practicaban la biotecnología para producir alimentos fermentados y medicamentos y mantener el ambiente limpio.

4000 a. de C. Los egipcios usaban levaduras para hacer vino y pan.

1750 a. de C. Los sumerios elaboraban cerveza.

250 a. de C. Los griegos utilizaron la rotación de cultivos para maximizar la fertilidad de los cultivos.

1500 a. de C. Los aztecas hicieron pastel de espirulina.

2. BIOTECNOLOGÍA CLÁSICA

La biotecnología clásica se caracterizó porque se descifraron las leyes de la herencia por Mendel, lo cual constituyó un gran avance para la genética, piedra angular de la ingeniería genética actual. También se identificaron los microorganismos causantes de la fermentación, por Pasteur. Por su parte, Buchner descubre la capacidad de las enzimas, extraídas de las levaduras de convertir azúcares en alcohol. Y Fleming descubre la penicilina, sentando las bases para la producción de antibióticos a gran escala. Indudablemente, estos desarrollos dieron un gran impulso a la biotecnología en la industria alimenticia, en el sector salud y, finalmente, al desarrollo de una industria química para la producción de acetona, “butanol” y glicerol, mediante el uso de bacterias. Veamos su desarrollo en esta etapa:

• 1663 Robert Hook describió por primera vez las células.
• 1675 Los microbios fueron descritos por primera vez por Anton Van Leeuwenhoek.
• 1797: el cirujano inglés Edward Jenner realiza la primera vacunación.
• 1857: el químico y microbiólogo francés Louis Pasteur propone que los microorganismos son los causantes de la fermentación.
• 1859 Darwin publicó su teoría de la evolución en “El origen de las especies”.
• 1866 Gregor John Mendel publicó las leyes básicas de la genética.

3. BIOTECNOLOGÍA MODERNA

La biotecnología moderna se caracteriza por el uso de técnicas, denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para modificar y transferir genes de un organismo a otro con el fin de generar productos de uso y aplicaciones específicas. Aquí divido su historia en dos fases, la que vamos a ver a continuación son los primeros hitos que constituyeron su antesala:

3.1 PRIMERA ETAPA DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA

• 1869 El ADN fue aislado por Friederich Miescher.
• 1910 Se descubrió que los genes estaban presentes en los cromosomas.
• 1914 Se usan por primera vez bacterias para tratar aguas negras en Manchester, Inglaterra.
• 1917 El término “biotecnología” se utilizó para describir la tecnología de la fermentación.
• 1928 Alexander Flemming descubre el primer antibiótico, la penicilina, en un cultivo de hongos.
• 1941 El término “ingeniería genética” se utilizó por primera vez.
• 1942: se empieza la producción en masa del antibiótico penicilina.
• 1944 El material hereditario fue identificado como ADN.
• 1944 Oswald Avery y colaboradores descubren que el ADN transporta la información genética.
• 1953 Watson y Crick propusieron la estructura de doble hélice del ADN.
• 1961 Desciframiento del código genético por M. Nirenberg y H.G. Khorana.
• 1969 Se aisló el primer gen.
• 1973 El primer experimento de ingeniería genética fue llevado a cabo por Walter Gilbert.
• 1975 Creación de los primeros hibridomas.
• 1976 La primera empresa de biotecnología.
• 1958 Se realiza, por primera vez, la síntesis del ADN en un tubo de ensayo.
• 1973 Los bioquímicos Stanley Cohen y Herbert Boyer perfeccionan las técnicas de manipulación del ADN y producen un nuevo ADN en una bacteria. Comienza la investigación usando microbios modificados genéticamente para aplicaciones industriales.
• 1975 Se produce el primer anticuerpo monoclonal.
• 1978 La primera “bebé probeta” del mundo, Louise Brown, nació en fertilización in vitro.
• 1978 Se produce por primera vez la insulina humana recombinante.
• 1981 Se sintetiza el primer gen. El primer sintetizador de ADN fue desarrollado.
• 1982 Producción de los primeros anticuerpos monoclonales para diagnóstico.
• 1982 Se produce el primer fármaco genéticamente modificado, la insulina humana, producida por una bacteria, fue fabricado y comercializado por una empresa estadounidense.

 

Definitivamente, el lanzamiento comercial de la insulina recombinante para humanos en 1982, marcó un hito en la evolución de la biotecnología moderna. A partir de este momento se puede decir que se establece la biotecnología moderna como tal. Veamos su desarrollo desde entonces hasta un cierto punto de la historia:

3.2 SEGUNDA ETAPA DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA

• 1983 Se crea la primera planta transgénica, una petunia diseñada genéticamente para ser resistente al antibiótico kanamicina.
• 1983 Se descubrió la ubicación cromosómica del gen responsable de la enfermedad de Huntington y condujo al desarrollo de la prueba de su detección genética.
• 1985 Se usaron por primera vez las huellas digitales de ADN en una investigación criminal.
• 1986 Se realizaron las primeras pruebas de campo de plantas genéticamente modificadas (tabaco).
• 1990 La quimosina, una enzima utilizada en la fabricación de queso, se convirtió en el primer producto de la ingeniería genética para ser introducido en los alimentos.
• 1990 Se lanzó el proyecto del genoma humano.
• 1990 Se realizó el primer ensayo de terapia génica humana en un niña de cuatro años con un trastorno inmunitario.
• 1991 Se descubrió el gen implicado en la forma hereditaria de cáncer de seno.
• 1992 Se desarrollaron las técnicas para descartar enfermedades hereditarias en embriones.
• 1994 Se dio la primera aprobación comercial para planta transgénica por el gobierno de Estados Unidos.
• 1995 Se realizó el primer ensayo exitoso de xenotrasplante, trasplantar un corazón de un cerdo genéticamente modificado a un babuino.
• 1996 Se realizó la primera introducción comercial de un “chip genético” diseñado para detectar variaciones en el virus del VIH y seleccionar la mejor droga para el tratamiento de los pacientes.
• 1996 Se clonó la oveja Dolly a partir de una célula de una oveja adulta.
• 1998 Se cultivaron con éxito células madre embrionarias, abriendo nuevas puertas a terapias basadas en células o tejidos.
• 1999 Una compañía estadounidense anunció la exitosa clonación de células embrionarias humanas a partir de una célula adulta de la piel.
• 1999 Los científicos chinos clonaron un embrión de panda gigante.
• 1999 Científicos y compañías indias comenzaron a producir vacunas, hormonas y otras drogas recombinantes.
• 2002 Se publica el borrador de la secuencia del genoma humano.

 

BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA ¿SON LO MISMO?

 Luego de haber visto el desarrollo de la biotecnología a lo largo de la historia, te habrás dado cuenta de que no son lo mismo. La ingeniería genética forma parte de la biotecnología y en la actualidad es una herramienta prioritaria y fundamental, pero la biotecnología no está limitada o contenida en ella. Como ves, ya la biotecnología existía antes de estas modernas técnicas de manipulación del ADN. Biotecnología es tanto la fermentación del vino, como la insulina recombinante. En ambos casos se utiliza tecnología sobre organismos vivos para transformarlos y obtener un producto final de consumo, pero sólo con el segundo se aplicaron técnicas de ingeniería genética.

 

SECTORES DE APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA

Los sectores que abarca la biotecnología son muy amplios, aquí te presentaré aquellos en donde se aplica mayoritariamente y sus aportes en cada uno de forma muy general.

1. SECTOR ALIMENTACIÓN

La biotecnología persigue la producción de alimentos más nutritivos, saludables y seguros, con mayor tiempo de conservación en el caso de frutas y verduras, así como en el desarrollo de procesos industriales sostenibles y eficientes.

2. SECTOR FARMACÉUTICO

La acción de la biotecnología en el sector farmacéutico consiste en la producción de antibióticos naturales, sintéticos e incluso semi-sintéticos; la obtención de insulina, vacunas, hormonas y fármacos recombinantes que ayudan en el tratamiento de diversas enfermedades, además del desarrollo de las terapias génicas.

3. SECTOR MEDIO AMBIENTE

En el sector medioambiental, la biotecnología aporta sus avances en tratamientos en general de aguas y suelos frente a residuos agroindustriales o por hidrocarburos, entre otros. Para ello, utiliza métodos biológicos como digestión anaerobia, decoloración biológica y tratamiento aerobio por biorremediación.

4. SECTOR AGRO

En la producción agrícola, la biotecnología se aplica para resolver todo tipo de problemas, entre ellos: aportar mayor resistencia de los cultivos a la sequía y a las enfermedades, aumentar la tolerancia a herbicidas y a las plagas, además de mejorar la calidad nutricional de los cultivos. Hacer a los cultivos más resistentes al ataque de virus, hongos e insectos, sin la necesidad de emplear productos químicos, lo que supone un mayor ahorro económico y menor daño al medio ambiente.

 

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA

Como todo, la biotecnología tiene su lado potencial y su lado limitante. También, como todo, es una herramienta que puede ser usada con fines favorables o no. Mencionaré a continuación las ventajas y desventajas más relevantes de la biotecnología moderna, que está caracterizada fundamentalmente por la transformación genética de los organismos.

 

1. SECTORES SALUD Y FARMACÉUTICO

VENTAJAS

• Mayor rendimiento en la fabricación de fármacos, es decir, a través de la tecnología recombinante se obtiene una mayor cantidad de la proteína terapéutica requerida.
• Mayor pureza, es decir, a través de la tecnología recombinante se obtiene fármacos aislados de los componentes celulares del organismo de origen.
• Disminución del riesgo a la salud, desde el punto de vista de la ausencia de toxinas o patógenos del organismo de origen.

DESVENTAJAS

La principal desventaja radica en los mayores costos de fabricación.

 

2. SECTORES ALIMENTACIÓN, AGRO

VENTAJAS

• Mayor rendimiento. Aumenta la producción de alimentos, lo que aumenta su disponibilidad para la creciente población mundial.
• Mayor resistencia a las plagas en los cultivos. Lo que implica un aumento de las cosechas y una disminución del uso de plaguicidas, así como una menor incidencia de plagas.
• Mayor tolerancia a sequía y estrés en los cultivos. Lo cual también implica una mayor producción en los cultivos.
• Selección precisa de la clase de cultivos que se desea obtener. Es decir, no se hacen cultivos al azar, sino lo que se requiere obtener.
• Mayor calidad nutricional de alimentos. Es una ventaja que va ligada a la anterior. Se pueden cultivas especies con mayor carga nutricional que las existentes.

DESVENTAJAS

• Efectos adversos sobre insectos polinizadores y el ecosistema en donde ellos se desenvuelven.
• Desconocimiento completo del sistema. Se siguen realizando estudios donde se pretende evaluar el impacto sobre la salud y el ambiente a mediano y largo plazo.  
• Reacciones alérgicas en las personas por trasferencia de toxinas o compuestos alergénicos de cultivos transformados genéticamente.
• Tecnologías caras que desplazaran a pequeñas empresas de agricultores frente a las grandes corporaciones.

3. SECTOR MEDIO AMBIENTE

VENTAJAS

• Tratamiento de residuos agroindustriales.
• Biorremediación de aguas y suelos impactados con hidrocarburos.
• Decoloración biológica de efluentes.

DESVENTAJAS

• Desconocimiento del sistema aplicado. Algunos microorganismos estudiados han biotransformado los compuestos contaminantes en subproductos aún más tóxicos.
• Tiempo necesario. Estos procesos pueden tardar más tiempo que los procesos fisicoquímicos convencionales.
• Carencia de estudios económicos y continuidad de resultados adecuados a gran escala.

 

CONCLUSIONES

La biotecnología es toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos, o sus derivados, para crear o modificar productos o procesos para usos específicos. Estos usos y aplicaciones se dan en diversas áreas, entre las cuales podemos mencionar la salud, farmacéutica, alimentación, medio ambiente, agropecuaria, entre otras.

Muchas veces se confunde la biotecnología con la ingeniería genética, pero no son lo mismo. La biotecnología incluye a la ingeniería genética y esta última se ha convertido en herramienta fundamental en esta era de la biotecnología moderna. La ingeniería genética se caracteriza por la manipulación directa del genoma de un ser vivo, por medio de un conjunto de técnicas, para unos objetivos específicos.

Como todo, la biotecnología tiene su lado potencial y su lado limitante. Entre sus ventajas se cuenta su potencialidad para resolver problemas como la alimentación, al mejorar los contenidos nutricionales y potenciar los cultivos; En la salud, a través de una nueva generación de fármacos de mayor rendimiento y pureza, más la aplicación de terapias génicas; y en el ambiente, por su aplicación en el tratamiento de aguas y suelo post residuos industriales. Entre sus desventajas, se cuentan los altos costes de producción y los efectos secundarios sobre la salud en seres humanos y animales, también sobre la ecología y el delicado equilibrio del ecosistema, al tratarse de una tecnología relativamente incipiente y no del todo conocida en plazos largos de tiempo.

Sin embargo, como tecnología de rápido desarrollo y por su impacto en diferentes aspectos de la vida humana cotidiana, está muy claro que la biotecnología es la ciencia del futuro.

 

Esto es todo por el tema de hoy. Espero que hayas disfrutado de esta publicación, te haya parecido interesante y sea útil para ti.

 

Saludos,

 

Liliana Berlioz.

Presidente y Directora Ejecutiva.

Biotech Consulting, LLC.

 

GLOSARIO

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Proteína compleja que se encuentra en el núcleo de las células y constituye el principal componente del material genético de los seres vivos.
• Biotecnología. Aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos.
• Código genético. Conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. 
• Drogas recombinantes. Son fármacos creados a partir de tecnología recombinante.
• Fermentación. Proceso biológico mediante el cual ocurre una reacción catabólica de oxidación incompleta, la cual es llevada a cabo de forma anaeróbica y cuyo producto final es un compuesto orgánico.
• Gen. Partícula de material genético que, junto con otras, se halla dispuesta en un orden fijo a lo largo de un cromosoma, y que determina la aparición de los caracteres hereditarios en los seres vivos.
• Genoma. Conjunto de genes y disposición de los mismos en la célula.
• Ingeniería genética. Proceso de la utilización de la tecnología del ADN recombinante (ADNr) para alterar la composición genética de un organismo, mediante manipulación directa de uno o más genes.
• Insulina. Hormona producida por el páncreas, que se encarga de regular la cantidad de glucosa de la sangre.
• Penicilina. Antibiótico utilizado para curar infecciones bacterianas que se obtiene de hongos del género Penicillium.
• Sistema biológico. Organismo vivo empleado en un proceso de bioproducción.
• Terapia génica. Inserción de elementos funcionales ausentes en el genoma de un individuo.
• Vacuna. Preparación destinada a generar inmunidad adquirida contra una enfermedad estimulando la producción de anticuerpos.
• Xenotrasplante. Trasplante de células, tejidos u órganos de una especie a otra.

 

BIBLIOGRAFÍA

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