Biotecnología: ¿Qué es la Biotecnología? Definición, Concepto y Historia

Biotecnología

La biotecnología se considera como la aplicación de los procesos biológicos desarrollados por células animales, vegetales y microbianas, por sus partes o componentes enzimáticos, a la ingeniería para la obtención de bienes y servicios. La biotecnología se inició, tal vez, entre el 4.000 a 2.000 AdC. con la fabricación del pan, el vino y la cerveza. El término "biotecnología" fue acuñado por Karl Ereky en 1917 y la primera revista científica sobre el tema aparece en 1961 y se llama Biotechnology and Bioengineering. Con el desarrollo de la Tecnología del ADN recombinante a partir de 1973, la biotecnología entra en una etapa de nuevas y mayores posibilidades económicas, generando grandes mercados como el de Estados Unidos que en 1996 fue de 10.000 millones de dólares, proyectándose para el año 2.006 una ampliación a 32.400 millones de dólares.

La biotecnología es una macrodisciplina interactiva donde participan algunos aspectos de la biología, de la química y de la ingeniería de sistemas y de procesos, ofreciendo soluciones económicas en todos los sectores. Se pueden considerar dos niveles de desarrollo: Biotecnología Convencional en la que los procesos biológicos no son manipulados en el nivel molecular y la ingeniería empleada es básicamente la de fermentaciones convencionales, y la Biotecnología de Punta en la que los procesos biológicos son manipulados en los niveles celular y, principalmente molecular, y la ingeniería empleada es la de procesos y sistemas con un alto grado de automatización de controles. Un proceso biotecnológico consiste de entradas como el sistema biológico, la materia prima y el control de proceso, las cuales se integran en el biorreactor donde ocurre el proceso biológico en forma óptima dando lugar a una salida constituida por el producto. El mejoramiento de este proceso o el diseño de uno nuevo requiere del conocimiento de la biodiversidad, de nuevas tecnologías y de análisis detallados de mercado.

En los últimos tiempos se han desarrollado multitud de procesos biotecnológicos, que van, desde las aplicaciones para la obtención de beneficio a partir de minerales, hasta la producción de medicamentos.

Definición de Biotecnología

La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre. Así, la biotecnología tiene una larga historia, que se remonta a la fabricación del vino, el pan, el queso y el yogurt. El descubrimiento de que el jugo de uva fermentado se convierte en vino, que la leche puede convertirse en queso o yogurt, o que se puede hacer cerveza fermentando soluciones de malta y lúpulo fue el comienzo de la biotecnología, hace miles de años.

Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la obtención y utilización de los productos del metabolismo de ciertos microorganismos.

Los científicos actualmente comprenden en detalle cómo ocurren estos procesos biológicos lo que les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o copiar algunos de dichos procesos naturales para poder lograr una variedad mucho más amplia de productos.

Los científicos hoy saben, además, que los microorganismos sintetizan compuestos químicos y enzimas que pueden emplearse eficientemente en procesos industriales, tales como la fabricación de detergentes, manufactura del papel e industria farmacéutica.

La biotecnología moderna, en cambio, surge en la década de los ’80, y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para modificar y transferir genes de un organismo a otro. De esta manera es posible producir insulina humana en bacterias y, consecuentemente, mejorar el tratamiento de la diabetes. Por ingeniería genética también se fabrica la quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del cuajo en este proceso. La ingeniería genética también es hoy una herramienta fundamental para el mejoramiento de los cultivos vegetales.

Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta, tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de maíz. Al transferirle el gen correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto resulta refractaria al ataque del insecto.

Introducción a la Biotecnología

Extraído del Anuario el Global. Enero 2003.

"Biotecnología y Progreso"

La biotecnología no es, en si misma, una ciencia: es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias: biología. bioquímica, genética. virología. agronomía. ingeniería. química, medicina y veterinaria, entre otras. Entendida en un modo amplio, la biotecnología se puede definir como la explotación de organismos vivos para beneficio del hombre. Así, la biotecnología tradicional ha sido utilizada desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o en el mejoramiento de cultivos y de explotaciones ganaderas.

La biotecnología moderna no se podría entender ni haber desarrollado sin el descubrimiento en 1953 por Watson y Crick de la estructura del ácido desoxirribonucleico, ADN, o sin los trabajos de Paul Berg sobre los ácidos nucleicos y el ADN recombinante. El ADN es el material bioquímico de todas las células vivas y es portador de la información que controla las características hereditarias. Actualmente, la biotecnología presenta sistemas radicalmente novedosos para alterar o modificar las propiedades genéticas de los organismos en una forma totalmente dirigida. Básicamente, en esto consiste la ingeniería genética, cuyos primeros experimentos fueron realizados por Cohen y Boyer en 1973, a los que hay que añadir el descubrimiento y desarrollo por Köhler y Milstein en 1975 de la técnica del hibridoma para la producción de anticuerpos monoclonales.

Estos han sido los acontecimientos fundamentales que han dado pie al auge de la biotecnología a partir de los años ochenta. Hoy en EE.UU. existen más de 1.500 empresas de biotecnología. El nuevo milenio se inició con la secuenciación casi completa del genoma humano (Por Celera Genomics y el International Human Genome Sequencing Consortium). Este hito tecnológico e histórico ha abierto las puertas para descifrar la funcionalidad de los genes humanos y así poder entender muchas de las patologías que nos afectan.

Es indudable que ya se ha comenzado a abordar en profundidad y a nivel molecular las causas o la patogenia de algunas enfermedades. Muchas más se podrán abordar en el futuro, pero no sólo eso. Se podrá realizar una medicina más dirigida, al poderse conocer los genes que determinan o influyen un proceso patológico y su respuesta a ciertos fármacos. Actualmente se está desarrollando la tecnología de los biochips, pequeñas placas con la secuencia de varios miles de genes, que pueden ya distinguir cuáles son responsables de algunas patologías en un individuo concreto, de este modo, a través de la farmacogenética se podrán identificar los genes que determinan resistencias a fármacos. El concepto de medicación "a la carta" no está tan lejos, y llegará el día que se implemente en los hospitales y que la industria tenga que cubrir- una demanda social. La producción de medicamentos por métodos biotecnológicos acabará sustituyendo a los procedimientos tradicionale, de modo que, en pocos años, tendremos un arsenal terapéutico amplio y con mayor especificidad. El conocimiento de los mecanismos de diferenciación celular hará posible que partiendo de células pluripotenciales de un individuo se puedan regenerar tejidos y órganos dañados y así repararlos, evitando el rechazo que se produce actualmente en trasplantes.

No sólo estamos viendo avances en Medicina, las tecnologías genéticas aplicadas a la agricultura servirán para aumentar la capacidad productiva de plantas, haciéndolas más resistentes a patógenos y condiciones del medio ambiente, como la sequía y salinidad. Podremos recuperar el medioambiente dañado por el desarrollo de microorganismos capaces de eliminar residuos tóxicos en suelos contaminados. Para el procesamiento de todos estos datos genéticos se desarrollarán nuevos ordenadores y nuevos programas. Así la bioinformática jugará un papel clave en la interpretación de todos los datos biológicos. Al ritmo que se mueven los avances en biotecnología se requieren importantes inversiones en personal e infraestructuras. Las condiciones de mercado, las expectativas de beneficios, aspectos organizativos y de gestión favorecen la puesta en marcha y difusión de algunas de estas tecnologías, relegando a otras.

Es innegable la rentabilidad de las inversiones en productos farmacéuticos de origen biológico que ya se encuentran en el mercado desde hace años, pensemos en la insulina, hormona del crecimiento, eritropoietina, etc. Sin embargo, los laboratorios que están en primera línea de investigación se marcan ya nuevas metas y retos que superar. Y uno de los retos más apasionantes es descifrar el secreto de las proteínas humanas. Pasar del genoma al proteoma es una secuencia lógica en la investigación. Las proteínas guardan algunos de los enigmas más insondables de la biología. Ellas poseen la clave de numerosas funciones fisiológicas y vitales, enfermedades genéticas como la anemia falciforme se deben a proteínas defectuosas. Otras, como el Alzheimer, son fruto de proteínas deformadas. Para solucionar enfermedades de este tipo será, en muchos casos, mucho más ventajoso el reemplazar la proteína deficiente o bloquear su actividad que el realizar modificaciones genéticas.

Así pues, la biotecnología es capaz de crear nuevos procesos y nuevos productos en diversas áreas de la economía. Sin embargo, no hay que olvidar que cualquier producto pasa por la aceptación pública del mismo. La obtención de organismos genéticamente modificados (transgénicos) ha originado inquietudes acerca de los posibles riesgos para la salud pública y para el medio ambiente. Por consiguiente, garantizar el cumplimiento de las políticas y procedimientos que se adopten para la seguridad en las aplicaciones de la biotecnología es fundamental con el fin de estimular la aceptación pública y el desarrollo de la biotecnología moderna.

Concepto y Breve Historia de la Biotecnología

Concepto de Biotecnología

La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domésticos. Procesos como la producción de cerveza, vino, queso y yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como la leche, en un producto de fermentación más apetecible como el yogurt.

En términos generales biotecnología se puede definir como el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre.

La biotecnología moderna está compuesta por una variedad de técnicas derivadas de la investigación en biología celular y molecular, las cuales pueden ser utilizadas en cualquier industria que utilice microorganismos o células vegetales o animales. Es la aplicación comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación deliberada de sus moléculas de DNA.

Por tanto, podemos decir que la biotecnología abarca desde la biotecnología tradicional, muy conocidas y establecidas, y por tanto utilizadas, como por ejemplo la fermentación de alimentos, hasta la biotecnología moderna, basada en la utilización de las nuevas técnicas del DNA recombinante (ingeniería genética), los anticuerpos monoclonales y los nuevos métodos de cultivo de células y tejidos.

Breve Historia de la Biotecnología

La biotecnología no es nueva, sus orígenes se remontan a los albores de la historia de la humanidad. Nuestros ancestros iniciaron hace miles de años la práctica de utilizar organismos vivos y sus productos.

La biotecnología es un término que se ha dado a la evolución y recientes avances de la ciencia de la genética. Esta ciencia se originó hacia finales del siglo XX con el trabajo de Gregor Joham Mendel.

La historia realmente se inicia con las investigaciones de Charles Darwin, considerado como el padre de la biología moderna, que concluyó que las especies evolucionar a lo largo del tiempo a través de la (micro)evolución, es decir, las especies se adapta a nuevos entornos. (La teoría común de la evolución (macoevolución) es falsa, es decir, que las especies son capaces de evolucionar a lo largo del tiempo, para producir nuevas especies (como la absurda "evolución" de la vaca a la ballena). Ahora con los descubrimientos de la ciencia de la información sabemos que la teoría de la macroevolución es falsa. La genética ha demostrado la imposibilidad del darwinismo.) La explicación de esta evolución, según sus observaciones, se basaba en que los miembros de una determinada especie presentaban grandes variaciones entre ellos, unos estaban mas acondicionados al ambiente en que se encontraban que otros, lo que significaba que los más aptos producirían más descendencia que los menos aptos. Este proceso es conocido como selección natural, y suponía la modificación de las características de la población, de manera que los rasgos mas fuertes se mantendrían y propagarían, mientras que los menos favorables se harían menos comunes y acabarían desapareciendo.

El monje agustino católico Gregor J. Mendel (1822-1884), trabajaba en el jardín de su monasterio en Austria sin ser consciente de la importancia de sus estudios. Mendel eligió como material de estudio una planta común, el guisante (pisum sativum). Esta planta es de fácil obtención y cultivo, hemafrodita y por tanto con capacidad para autofecundarse, ofreciendo asimismo la posibilidad de realizar fecundaciones cruzadas entre distintas variedades, muy numerosas en el guisante y fácilmente distinguibles. En sus estudios, en lugar de analizar la transmisión global de las características de la planta, prestó atención a un solo rasgo cada vez, permitiéndole seleccionar determinados aspectos de la planta que presentaban alternativas claramente diferenciables, como por ejemplo la forma de la semilla (rugosa/lisa) o su color (amarilla/verde).

En 1866 publicó los resultados de sus experiencias llevadas a cabo durante 7 años en el jardín de su monasterio de los agustinos, los cuales permitieron superar las antiguas concepciones sobre la herencia que aún prevalecían en su época, según las cuales los caracteres se transmitían de padres a hijos a través de una serie de fluidos relacionados con la sangre, al mezclarse las sangres en la descendencia, los caracteres de los progenitores se fusionaban y no podían volver a separarse.

Mendel expuso una nueva concepción de la herencia, según la cual los caracteres no se heredan como tales, sino que solo se transmitían los factores que los determinaban. Su estudio del comportamiento de los factores hereditarios se realizaba, con total intuición, 50 años antes de conocerse la naturaleza de estos factores (posteriormente llamados genes).

A pesar de que describió el comportamiento esencial de los genes, sus experimentos no revelaron la naturaleza química de las unidades de la herencia, hecho que ocurrió hacia la mitad del siglo XX e involucró muchos trabajos de diferentes científicos de todo el mundo, durante varias décadas.

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