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Areas de la aplicación de la biotecnología en beneficio del hombre, desde épocas antiguas - Biotecnología animal y en salud humana



Durante las últimas décadas ha contribuido a la transformación de muchos aspectos de la industria química, de la agricultura y de la medicina –una transformación que ha salido del laboratorio a su aplicación practica con notable rapidez-. La biotecnología no es nueva: sus orígenes se remontan a los albores de la historia de la humanidad. Nuestros ancestros primitivos iniciaron hace alrededor de 10 000 años durante la Edad de Piedra, la practica de utilizar organismos vivos y sus productos. Cuando comenzaron a mantener animales domésticos y a crecer plantas para su alimentación, en vez de depender únicamente en lo que pudieran cazar o recolectar. Una de las industrias mas antiguas del mundo, la elaboración de cerveza, depende de un proceso típicamente biotecnológico. El mejoramiento de animales domésticos se considera también biotecnología, si aceptamos la definición de biotecnología como la explotación de organismos vivos para beneficio del hombre. En términos generales, el hombre no esta satisfecho con la productividad de los organismos en su estado silvestre, por consiguiente, se requiere de mejoramiento para realizar un cambio permanente en la composición hereditaria del organismo con el fin de aumentar la productividad del producto deseado (proteína, carbohidratos o alcohol). Históricamente, el cruzamiento ha sido factor limitante en el mejoramiento de organismos, porque los métodos convencionales, incluyendo algunos descritos desde el Antiguo Testamento, son lentos y empíricos, y se efectúan por ensayo y error. La posibilidad que ofrece la 'biotecnologíamoderna' es que presenta sistemas radicalmente novedosos para alterar o modificar las propiedades genéticas de los organismos en una forma totalmente dirigida.




Esta capacidad ha dependido de los descubrimientos y avances de las técnicas de biología molecular, del mayor conocimiento del DNA como material de la herencia, del código genético, de los métodos de leer el mensaje genético por secuenciación de los genes, del uso de las enzimas de restricción con las cuales es posible cortar y unir fragmentos de DNA en una forma dirigida y deliberada.
Los organismos utilizados hoy en día en biotecnología pueden ser complejos como el ganado vacuno, o tan simples como las levaduras utilizadas para la producción de cerveza o del pan. Aún microorganismos simples son muy valiosos porque suministran drogas que incluyen los antibióticos como la estreptomicina y la penicilina, así como otros productos químicos complejos que se podrían obtener por síntesis en el laboratorio, pero a un costo mucho mayor y con mas dificultad.
Por consiguiente, la biotecnología no es una ciencia nueva; mas bien es un término nuevo que se ha dado a la evolución y recientes avances de la ciencia de la genética. Esta ciencia se originó hacia finales del siglo XIX con el trabajo pionero de Gregor Mendel.
Aunque la mayor parte de la información que ha hecho posible el desarrollo de la tecnología del DNA recombinante, y por consiguiente los avances en la biotecnología moderna, ha sido lograda en las últimas 4-5 décadas, la historia realmente se inicia hace mas de 130 años atras, con las investigaciones independientes de Charles Darwin y Gregor Mendel. Las contribuciones de Darwin (considerado poralgunos como el padre de la biología moderna), recibieron reconocimiento inmediato, aunque este reconocimiento no siempre era favorable. Darwin en sus estudios concluyó que las especies no son fijas e inalterables, sino que son capaces de evolucionar durante el tiempo, para producir nuevas especies. Adicionalmente, Darwin suministró una posible explicación sobre como podría ocurrir esta evolución. El observó que miembros individuales de una especie dada presentan una gran variación, y propuso que algunos de ellos podrían estar mas acondicionados para el ambiente en el que se encontraban, que los otros menos acondicionados. Por consiguiente, los individuos mas aptos producirían mas descendencia que los menos aptos. Eventualmente, este proceso, denominado por Darwin como selección natural (publicado en 1859) causaría una modificación en las características de la población y aquellos rasgos que favorecieran la supervivencia y la reproducción se mantendrían y se propagarían, mientras que los rasgos menos favorables se harían menos comunes o desaparecerían. En el mejoramiento de plantas o animales ocurre algo similar, aunque es el mejorador y no la naturaleza quien provee la presión selectiva a través de la selección de las características o rasgos que desea mantener.


Simultaneamente, el monje Gregor Mendel se encontraba trabajando en forma callada en el jardín de su monasterio en Austria. Mendel estaba estableciendo los fundamentos de la ciencia de la genética moderna, aunque debieron transcurrir otros 35 años antes de que la comunidad científica apreciara la significancia de su trabajo. Las investigaciones de Mendel revelaron las reglas basicas que controlanla herencia. Mendel estudió y le hizo seguimiento a la herencia de algunas características seleccionadas por él, en generaciones sucesivas de plantas de arveja. De sus resultados, publicados en 1865, dedujo que los rasgos o características hereditarias son transportados y transmitidos a las progenies como unidades discretas (separadas). Esencialmente, él originó el concepto del ‘gen’, aunque este término no se utilizó sino hasta comienzos del siglo XX. Los experimentos de Mendel también lo llevaron a concluir que cada individuo lleva dos unidades para una característica dada, pero solamente transfiere una de ellas a cada descendiente o progenie. Adicionalmente, describió que algunas variantes de una característica particular son dominantes sobre otras. Si se heredan conjuntamente, el caracter dominante se expresa, mientras que el otro, variante recesivo, no se observa. Estos postulados explicaron plenamente los patrones hereditarios en las plantas de arveja. Los reportes de Mendel permanecieron ignorados por mucho tiempo; aún él mismo desconocía su importancia. Las unidades hereditarias descritas por Mendel son el material fundamental para la variación que se observa en la selección natural. De Vries y Correns, quienes estaban realizando trabajos de mejoramiento similares, eventualmente redescubrieron las investigaciones de Mendel al inicio del siglo XX. Fue por esta época que la unidad basica de herencia se conoció como el gen, y la ciencia de la herencia fue denominada como ‘genética’.
A pesar de que Mendel describió el comportamiento esencial de los genes, sus experimentos no revelaron la naturaleza química de las unidades de la herencia. Esto ocurrióhacia la mitad del siglo XX e involucró muchos trabajos de diferentes científicos de todo el mundo, durante varias décadas.


La identificación del material genético como DNA y la descripción y comprensión de su estructura y funciones requirieron una enorme cantidad de trabajo. Durante la década de 1970, los científicos desarrollaron nuevos métodos para combinar segmentos de DNA (acido desoxirribonucléico, material bioquímico de todas las células vivas portador de la información que controla las características hereditarias) y para transferir porciones de DNA de un organismo a otro. Este conjunto de técnicas es conocido como la tecnología del DNA recombinante o la ingeniería genética. Durante las últimas dos décadas se ha presentado un crecimiento exponencial en el número de avances significativos en genética. Es precisamente este avance, en nuevas técnicas para la comprensión y la modificación de los genes de los organismos vivos, el que ha producido un incremento en el interés y en las inversiones en biotecnología




La biotecnología se esta moviendo a esferas muy importantes y de gran impacto. Después de salud y farmacéuticos - los principales sectores de aplicación- y las aplicaciones subsiguientes en agricultura y sector alimenticio, la protección y restauración del ambiente pueden convertirse en un logro prioritario de las ciencias y tecnologías de la vida. Algunos desarrollos en ciencias y campos de aplicación específicos han presentado características peculiares.
El sector de alimentos fue el primero (entre los sectores vegetal, animal y no alimenticio) en acoger las innovaciones biotecnológicas a mediados de 1970. Al inicio de la década de 1990las operaciones comerciales con aplicaciones de biotecnología moderna incluían: métodos biotecnológicos de pruebas y controles, bioconversión de almidón a productos endulzantes, saborantes y productos para destacar el sabor, procesamiento de jugos de frutas, aminoacidos y otros nutrientes especiales, pigmentos y vitaminas de microalgas, nuevos alimentos producto de fermentación, enzimas para producción de quesos, productos lacteos libres de lactosa e híbridos de levaduras. Mas recientemente, se estan aplicando técnicas moleculares muy exactas, sensibles y reproducibles para diagnóstico y control de calidad
 
La biotecnología animal ha venido desarrollandose durante las últimas décadas. Las aplicaciones iniciales se dirigieron principalmente a sistemas diagnósticos, nuevas vacunas y drogas, fertilización de embriones in vitro, uso de hormonas de crecimiento (administradas o vía transgénesis) con el fin de incrementar el crecimiento y la producción de leche, los alimentos animales y los aditivos de alimentos. Los animales transgénicos como el ‘ratón oncogénico’ han sido muy útiles en trabajos de laboratorio para estudios de enfermedades humanas.
Los anticuerpos monoclonales (AcMC) se estan utilizando tanto en terapia para enfermedades como para diagnóstico. Este es uno de los ejemplos interesantes de cómo la investigación pura (aunque su objetivo primario es la solución de algún problema científico fundamental) frecuentemente origina beneficios practicos significativos. Las tecnologías de los anticuerpos monoclonales se han movido rapidamente de los laboratorios de investigación hacia la aplicación comercial y clínica desde que se hicieron disponibleshacia mediados de 1970. El desarrollo de los anticuerpos monoclonales se inició con las investigaciones de Georges Köhler y Cesar Milstein en Cambridge (Inglaterra), en diversidad de anticuerpos. Ellos fusionaron células de mieloma con otras células productoras de anticuerpos de especificidad conocida. Las células híbridas se conocen como ‘hibridomas’ y producen las mismas moléculas de anticuerpos, de ahí el nombre de anticuerpos monoclonales. La importancia de este desarrollo es que el clon híbrido puede mantenerse indefinidamente en cultivo; por consiguiente el trabajo de Köhler y Milstein hizo posible la producción de virtualmente cantidades ilimitadas de anticuerpos puros de especificidad conocida.
En el caso del desarrollo de la biotecnología vegetal, hay dos componentes importantes e independientes: cultivo de tejidos y biología molecular. Mientras que los inicios del cultivo de tejidos vegetales puede encontrarse durante las primeras décadas del siglo XX, los estudios moleculares completos y rigurosos solamente se iniciaron hacia 1970. Las bases científicas para el desarrollo de los sistemas de cultivo de células y tejidos vegetales se fundamentan en: la teoría celular de Schleiden (1838) y Schwann (1839) la cual enuncia que células individuales en un organismo tienen la ‘capacidad de vida independiente’; y en el concepto Darwiniano de regulación hormonal del crecimiento vegetal (Darwin y Darwin 1890). Aunque se realizaron intentos de cultivar células y tejidos vegetales aislados desde 1902, estudios formales, organizados y detallados solamente comenzaron hacia los 1930s. Estos estuvieron fuertemente influenciados por el descubrimiento en1934/1935 de la primera sustancia natural reguladora del crecimiento vegetal, la auxina acido indolacético.
Simultaneamente Philip White en los Estados Unidos, Roger Gautheret y Pierre Nobercourt en Francia comenzaron sus famosos experimentos que llevaron al crecimiento ilimitado de raíces de plantas (1934) y células en cultivo y a la organogénesis in vitro (1939). Durante el transcurso de su trabajo con el cultivo de células de raíces de plantas de tomate infectadas con virus, White también observó que raíces subcultivadas frecuentemente se encontraban libres de virus. Esta observación llevó posteriormente al uso de cultivos de meristemos para la eliminación de virus y a la micropropagación y estableció las bases para el trabajo actual de micropropagación industrial a nivel mundial.
El descubrimiento de las citoquininas y el hallazgo de que estas, en combinación con las auxinas regulan la morfogénesis de brotes (1957), fue una piedra angular importante en el desarrollo de técnicas para la regeneración de plantas a partir de células en cultivo. Al mismo tiempo se describió la formación de embriones somaticos a partir de cultivos de callos y células en suspensión provenientes de zanahoria. Aunque ya se podía obtener regeneración de plantas a partir de cultivos de tejidos o de células mediante organogénesis o embriogénesis somatica, solamente hasta 1965 se presentó evidencia inequívoca de la totipotencia de células vegetales completamente aisladas. Hasta alrededor de 1980 la regeneración de plantas estuvo limitada a algunas especies dicotiledóneas como modelo, y la mayoría de especies de leguminosas, monocotiledóneas y leñosas continuaban siendo recalcitrantes alcrecimiento sostenido y regeneración en cultivo in vitro. Estos problemas se fueron superando eventualmente mediante el uso cuidadoso y sensato de los reguladores de crecimiento y de las condiciones de crecimiento.
El aislamiento (1969) y fusión (1970) de protoplastos vegetales, y la regeneración de plantas a partir de ellos (1971), generó mucho optimismo para el mejoramiento vegetal mediante la producción de híbridos somaticos. A pesar de los esfuerzos realizados, no se han obtenido híbridos novedosos de utilidad comercial, de ningún cultivo de importancia. Sin embargo, los protoplastos han demostrado su utilidad para la introducción directa de DNA llevando a la obtención de plantas transgénicas y para estudios basicos en función de promotores y regulación de genes. 
La producción de plantas haploides a partir de cultivos de anteras (1964) y posteriormente de microsporas fue recibida como un gran éxito dirigido hacia la obtención rapida de líneas homocigotas para el mejoramiento vegetal. Esta tecnología, igual que la fusión de protoplastos, no ha respondido a las expectativas iniciales aunque se han obtenido algunas variedades útiles de arroz y de algunos otros cultivos. De manera similar, la presunción de que la variación generada en el cultivo (variación somaclonal) in vitro podría ser útil y explotada para ampliar la base genética de los cultivos (1981), ha sido descartada y dejada a un lado después de intensos trabajos con resultados pobres.


Simultaneamente con el desarrollo de sistemas eficientes para la regeneración de plantas a partir de cultivo de células, se han venido presentando avances muy significativos en los sistemas de transferenciade genes seleccionados a células vegetales y en la producción de plantas transgénicas. Los inicios de estos logros se remontan al descubrimiento de la arquitectura tridimensional del DNA por Watson y Crick (1953), complementada 20 años mas tarde por el aislamiento de las enzimas de restricción y el desarrollo de la tecnología del DNA recombinante. La habilidad de obtener moléculas de DNA recombinante y de identificar y clonar genes, fue articulada con los trabajos pioneros de Braun (1941) sobre la agalla de corona causada por Agrobacterium tumefaciens. Esta combinación eventualmente llevó a la utilización de este patógeno del suelo como vector natural para la transformación genética de plantas por parte de DeBlock y de Horsch (1984). Mas recientemente, el sistema de aceleración de partículas (biolística) desarrollado por Sanford (1988) ha mostrado ser una herramienta valiosa para la transformación genética de plantas. Estos dos métodos son los mas utilizados actualmente, y dan cuenta de la mayoría de plantas transgénicas producidas, incluyendo muchas especies de cultivo importantes, en las cuales se han integrado establemente genes de importancia agronómica.
Durante el siglo XX, los sistemas convencionales de mejoramiento han permitido incrementos importantes en productividad vegetal, lo cual ha evitado que millones de hectareas de bosques, pastizales y areas silvestres, que sustentan biodiversidad y ecosistemas vitales, sean convertidas en tierras de cultivo. Sin embargo, el mejoramiento de cultivos por hibridización convencional es lento y esta restringido a un suministro de genes reducido, debido a las barreras naturales para el cruzamiento. Losavances en biotecnología vegetal han permitido superar estas barreras y han hecho posible la transferencia de genes seleccionados a los principales cultivos alimenticios, incluyendo cereales, papa, leguminosas, yuca, así como muchas hortalizas y frutas. El fondo común global de genes –ya sean de plantas, de animales, bacterianos o virales- se han hecho accesibles para el mejoramiento vegetal. Los primeros genes integrados a especies cultivadas suministran resistencia a herbicidas, o a algunas plagas o enfermedades. Una superficie cada vez mayor de cultivos transgénicos (algodón, canola, maíz, soya y papa entre otros) se esta cultivando para uso y consumo humano y animal. La superficie mundial, en acres, dedicada a cultivos transgénicos aumentó de 7 millones de acres en 1996, a mas de 30 millones de acres en 1997. En 1997, el algodón transgénico representaba el 18%, la soya transgénica el 13% y el maíz transgénico el 9% de la superficie cultivada en los Estados Unidos, mientras que el 25% de la canola cultivada en Canada era transgénica.


La biotecnología ambiental tampoco es un campo nuevo: la elaboración de compost (compostaje) y las tecnologías de aguas residuales son ejemplos conocidos de la ‘antigua’ biotecnología ambiental. El uso de microorganismos en procesos ambientales se encuentra desde el siglo XIX, aunque esas aplicaciones pueden ser consideradas mas como destreza que como ciencia. Hacia finales de 1950 y principios de 1960, cuando se descubrió la estructura y función de las acidos nucléicos, se puede distinguir entre la biotecnología antigua tradicional y la biotecnología de segunda generación, la cual, en parte, hace uso de la tecnología del DNArecombinante. Desarrollos mas recientes en biología molecular, ecología e ingeniería ambiental, ofrecen actualmente la oportunidad de modificar genéticamente organismos de tal manera que los procesos biológicos basicos sean mas eficientes y capaces de degradar compuestos químicos mas complejos así como mayores volúmenes de materiales de desecho. Actualmente, la principal aplicación de la biotecnología ambiental es limpiar o ‘remediar’ la polución. La limpieza del agua residual fue una de las aplicaciones iniciales, seguida por la purificación del aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros. La biorremediación se esta enfocando hacia el suelo y los residuos sólidos, por lo cual estan surgiendo complejas inquietudes e interrogantes tanto científicas como técnicas, relacionadas con el escaso conocimiento de las interacciones de los organismos entre sí, y con el suelo. Logros destacados de la nueva biotecnología ambiental incluyen la limpieza de aguas y de suelos contaminados con productos del petróleo. La biotecnología ambiental (como otras biotecnologías) articula muchas disciplinas, interactúa con muchas otras ramas de la ciencia y de la ingeniería, y puede ser vista como uno de los sectores en donde se pueden vincular exitosamente iniciativas públicas y privadas. 
En relación con lixiviación bacteriana y biominería, los microorganismos han venido usando y liberando minerales en la corteza terrestre desde tiempos geológicamente antiguos. Por largo tiempo las operaciones mineras se han beneficiado de las actividades de estos microorganismos que se encuentran naturalmente, especialmente de la habilidad de algunas bacterias de solubilizar y lixiviarmetales de menas (rocas mineralizadas) insolubles. Desde 1000 AC mineros en la cuenca del Mediterraneo recuperaban el cobre que era lixiviado por bacterias en las aguas de drenaje de las minas, aunque desconocían la actividad de las bacterias. Los romanos en el siglo I, y posteriormente los galeses en el siglo XVI y los españoles en el siglo XVIII, utilizaron sin duda la lixiviación bacteriana para la recuperación de metales. Sin embargo, la contribución de las bacterias en la lixiviación no fue reconocida sino hasta el siglo XX. Los primeros reportes de que ciertas bacterias no identificadas estaban involucradas en la lixiviación de sulfuros de zinc y de hierro se presentaron hacia 1920. El papel fundamental de las bacterias en la lixiviación de menas minerales se desatendió hasta 1947 cuando A. Colmer y M.E. Hinkle de la Universidad de West Virginia describieron una bacteria (Tiobacillus ferrooxidans) como el organismo responsable principal de la lixiviación de menas de sulfuros metalicos.
La lixiviación bacteriana esta siendo exitosamente utilizada en muchos países del mundo para recuperar metales de una gran variedad de menas. Los principales metales recuperados son cobre y uranio, pero también se obtienen cobalto, níquel, zinc, plomo y oro. La biolixiviación ha recibido cada vez mayor atención porque la tecnología tiene el potencial de aminorar algunos de los problemas que se presentan en la industria minera. Un problema grave es el agotamiento de depósitos minerales, cuya consecuencia es la necesidad de trabajar a mayores profundidades. En muchos casos, es posible utilizar bacterias para lixiviar el mineral deseado de profundidades mayores, sinnecesidad de remover los depósitos, con lo cual se economizan los costos de mover grandes tonelajes de menas y rocas de desecho a la superficie. Adicionalmente, muchos procedimientos convencionales consumen grandes cantidades de energía. La biolixiviación de menas y concentrados puede suministrar una alternativa para economizar energía. Por otro lado, la tecnología de la biominería presenta beneficios ecológicos potenciales. Un problema frecuente y de larga data en operaciones mineras ha sido la liberación incontrolada de metales y acidos. La lixiviación controlada puede dar como resultado tanto la recuperación de metales valiosos, como la protección del ambiente de esta fuente de polución.
Los avances en biotecnología continuaron durante las dos últimas décadas en los países industrializados, aunque con una visión mas exacta y realista de las implicaciones económicas y sociales que la que se tenía en años anteriores. De acuerdo con la Oficina de Evaluación de Tecnología del Congreso de los Estados Unidos (OTA), las biotecnologías durante la década de 1980 perdieron su habilidad de convertir las promesas en dinero inmediato, el desarrollo de productos fue mas lento que lo esperado debido a problemas técnicos no previstos, a la lentitud en la aprobación de regulaciones y procesos de patentes, y a las dificultades tanto en el escalamiento industrial como en la obtención de resultados clínicos significativos en muchos productos. A diferencia de Japón y Europa, la visión general de las biotecnologías en Norteamérica en estas décadas se limitó a procesos y productos de la biotecnología moderna que involucraran ingeniería genética. Esta concentración deesfuerzos llevó al descubrimiento y manufactura de los primeros productos comerciales derivados de la biotecnología, e.g., insulina y hormona del crecimiento humano, y posteriormente el activador de plasminógeno y un número de polipéptidos y proteínas biológicamente activos. En 1991, 15 drogas biotecnológicas se encontraban en el mercado de los Estados Unidos, número que se ha incrementado año tras año.
Actualmente se ha renovado el interés por las biotecnologías convencionales, debido a las presiones de la comunidad por la conservación y manejo ambiental. Las aplicaciones de la biotecnología en el campo ambiental habían sido bajas, comparadas con otros sectores industriales. Los procesos de biorremediación, los cuales anteriormente se basaban en microorganismos que se encuentran naturalmente, estan desarrollando organismos manipulados genéticamente. Hay un interés renovado en productos de consumo de alto volumen y bajo valor agregado (alimentos y combustibles de sustratos tipo carbohidratos, de bajo costo).
Durante las décadas de 1980 y 1990 la tasa de avances dirigidos a las biotecnologías agroalimentarias fue mayor que lo esperado. Sin embargo, una ‘revolución en el conocimiento’ no llevó inmediatamente a una ‘revolución agrícola’; los cambios obtenidos en mejoramiento animal y vegetal, y en producción de alimentos pueden requerir de 20 a 30 años, dependiendo de numerosos factores, muchos de ellos fuera del dominio de ciencia y tecnología (e.g., económicos, legales y restricciones de seguridad, percepción pública, políticas industriales).
Muchas otras aplicaciones benéficas de la biotecnología se encuentran en desarrollo activo. La producción de plasticosbiodegradables en plantas transgénicas podría conducir a una reducción sustancial en el uso de plasticos basados en el petróleo; se estan obteniendo buenos resultados con el uso de plantas transgénicas para la producción de proteínas terapéuticas y de farmacos e inclusive se estan desarrollando vacunas comestibles; y plantas modificadas genéticamente han demostrado ser útiles en fitoremediación para la descontaminación de suelos que contienen metales pesados y otras sustancias tóxicas.
 

Biotecnología Animal y en salud humana
Las biotecnologías proporcionan un amplio rango de usos potenciales en animales y humanos. Por ejemplo, puesto que cada criatura es única, cada una posee una 'receta' (composición) única de DNA. Los individuos de cualquier especie, cruce o línea híbrida pueden usualmente ser identificados por pequeñas diferencias en su secuencia de DNA - tan pequeñas como que se puede detectar una diferencia en un millón de letras. Utilizando las técnicas de RFLPs (Polimorfismo en longitud de fragmentos de restricción) se pueden obtener DNA 'fingerprints' (identidad molecular). Cualquier organismo puede ser identificado por composición molecular, en consecuencia este 'fingerprint' puede ser usado para determinar las relaciones familiares en litigios de paternidad, para confrontar donantes de órganos con receptores en programas de transplante, unir sospechosos con la evidencia de DNA en la escena del crimen (biotecnología forense), o servir como indicativo de pedigrí para mejoramiento en semillas y ganado.
El desarrollo de técnicas para el diagnóstico de enfermedades infecciosas o de desordenes genéticos es una de las aplicaciones de mayorimpacto de la tecnología de DNA. Al utilizar las técnicas de secuenciación de DNA y de PCR (reacción de polimerasa en cadena) los científicos pueden diagnosticar infecciones virales, bacterianas o fúngicas, distinguir entre individuos cercanamente emparentados, o mapear la localización especifica de los genes a lo largo de la molécula de DNA en las células. La tuberculosis, el SIDA, los papilomavirus y muchas otras enfermedades infecciosas, adicionalmente a los desordenes heredados como la fibrosis quística o la anemia falciforme son diagnosticadas en pocas horas utilizando las técnicas de PCR en lugar de varios dias o semanas por los métodos tradicionales, permitiendo intervención y tratamiento mas tempranos. También se encuentran disponibles pruebas de PCR para diagnosis de enfermedades de cultivos y animales.
Existen tres areas diferentes en las cuales la biotecnologia puede influir sobre la producción animal: el uso de nuevas tecnologías reproductivas, nuevas vacunas y nuevas bacterias y cultivos celulares que producen hormonas. En animales tenemos ejemplos de modelos desarrollados para evaluar enfermedades genéticas humanas, el uso de animales para la producción de drogas y como fuente donante de células y órganos, por ejemplo el uso de animales para la producción de proteínas sanguíneas humanas o anticuerpos.
La inseminación artificial de bovinos ha estado disponible por muchos años, y en los últimos veinte años los científicos han desarrollado técnicas que permiten la transferencia de embriones sin cirugía. La transferencia de embriones ha llevado al desarrollo de otros servicios como el sexaje, técnicas de congelamiento y otros.
Para las enfermedadesanimales, la biotecnología provee de numerosas oportunidades para combatirlas, y estan siendo desarrolladas vacunas contra muchas enfermedades bovinas y porcinas. Las nuevas vacunas recombinantes tienen mayor protección, son mas estables y mas faciles de producir.
La ingeniería genética ha hecho posible producir hormonas de crecimiento e interferon para bovinos, porcinos y aves. La modificación de los organismos iniciales proporciona oportunidades para el mejoramiento de las propiedades organolépticas y el tiempo de permanencia en estante de productos carnicos y lacticos, así como mejores tasas de fermentación que facilitan la mecanización de los procesos.
Los marcadores moleculares basados en DNA pueden ser utilizados en varias formas para construir mapas de relación de diferentes especies así como para localizar genes particulares. El mapeo de marcadores es utilizado para agilizar la selección en procesos tradicionales de mejoramiento. Los marcadores moleculares, mejoramiento asistido por marcadores y secuenciación de DNA son aplicables tanto a plantas como a animales pero presentan mayor potencial en mejoramiento animal debido a los costos de los individuos, lo largo de los ciclos de mejoramiento y el pequeño número de descendencia.
La clonación somatica que permitió la clonación somatica de una oveja, ofrece nuevas posibilidades en el mejoramiento animal, conservación de recursos genéticos animales y como una herramienta de mayor costo efectivo para investigación y entrenamiento. Las técnicas relacionadas de transferencia de embriones, criopreservación de embriones y semen e inseminación artificial son ampliamente utilizadas, con impactosignificativo.

Biotecnología ambiental
La biotecnología ambiental se refiere a la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración de la calidad del ambiente.
La biorremediación es el uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o de los sistemas acuaticos y terrestres. Los sistemas biológicos utilizados son microorganismos y plantas. La biodegradación con microorganismos es la opción mas frecuentemente usada. Los microorganismos pueden degradar la mayoría de compuestos para suplir sus necesidades energéticas y de crecimiento. Estos procesos de biodegradación pueden o no necesitar aire. En algunos casos, las vías metabólicas que los organismos normalmente utilizan para crecer y obtener la energía pueden tambien ser utilizados para degradar moléculas de contaminantes. En esos casos, conocidos como cometabolismo, los microorganismos no se benefician directamente. Los investigadores han tomado ventaja de éste fenómeno y lo utilizan para fines de biorremediación. La biodegradación completa lleva a una detoxificación de los minerales contaminantes a dióxido de carbono, agua y sales inorganicas inocuas. La degradación incompleta producira el rompimiento de productos que pueden o no ser menos tóxicos que los contaminantes originales. La degradación incompleta de tri o tetracloroetileno, por ejemplo, puede producir vinilcloruro, el cual es mas tóxico y mas carcinogénico que los compuestos originales.
Algunas aplicaciones de la biorremediación son tratamientos de aguas domésticas e industriales, aguas procesadas y de consumo humano, aire y gases de desecho, suelos y tratamientos de suelos y desechos sólidos.





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