Ingeniería Genética

Consiste en el paso de genes de una especie a otra con el objetivo de crear nuevas variedades de organismos con características útiles y deseables. La ingeniería genética nos da la habilidad de transferir genes de una especie a otra completamente diferente en una sola generación. Por ejemplo, Hay genes de bacterias que han sido transferidos a plantas y genes de araña a cabras.

Transferir genes es posible debido a que el código genético es universal. Sin importar de qué especie se trate el código genético transmite la misma información y produce una secuencia de aminoácidos que es igual en todas las especies.

Identificación por ADN:

En la escena de un crimen, los forenses buscan huellas porque son únicas y sirven para identificar a los sospechosos. Además de huellas también buscan muestras de pelo, piel, sangre o cualquier fluido corporal ya que contienen ADN, capaz de identificar a una persona.

Averiguar la identidad de una persona a través de su ADN se denomina “identificación por ADN”. También se puede determinar la paternidad de un niño mediante muestras de ADN de los tres individuos.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR):

La identificación por ADN solo se puede realizar si hay suficiente ADN en la muestra para realizar el procedimiento completo. Para ello se utiliza una reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que produce un millón de copias del ADN de la muestra para que haya suficiente para identificar un perfil. Este proceso se realiza a altas temperaturas y lo lleva a cabo un tipo especial de enzima polimerasa.

Tanto en España como en Estados Unidos, existen unas bases de datos de ADN que contienen la información y los perfiles de numerosos criminales, sospechosos, personas desaparecidas… Esta información es muy útil para resolver crímenes e investigaciones.

Electroforesis:

La electroforesis es un método utilizado para separar fragmentos de ADN según su tamaño y su carga electromagnética. Cualquier muestra de ADN contiene moléculas demasiado largas para ser utilizadas en la identificación por ADN. Por eso, las enzimas de restricción, cortan esas moléculas en fragmentos en puntos específicos de la secuencia de bases.

Esos fragmentos son colocados en un recipiente con gel (material viscoso) y se aplica una fuerza eléctrica. Cada fragmento de ADN tiene una carga negativa que le hará moverse por el gel. La distancia que un fragmento puede moverse depende de su tamaño; los más pequeños tienen mayor facilidad para desplazarse por el gel mientras que los más grandes tienen menos movimiento. Una vez se hayan separado todos los fragmentos son tintados y producen un patrón único de ADN denominado perfil de ADN.

La técnica de la transferencia génica

Uno de los primeros importantes usos de la transferencia génica fue producir insulina para pacientes diabéticos que no producían insulina correctamente. Hace muchos años, la insulina era obtenida del páncreas de la vaca o del cerdo pero el proceso era difícil y la insulina se solía contaminar. Hoy, los diabéticos se inyectan a si mismo insulina humana que ha sido producida por la modificada bacteria E.coli .

Hay tres pasos claves en el proceso:

·         Obtener el gen de insulina humana deseada en forma de una pieza de ADN.

·         Adjuntar este DNA a un vector, que lo llevará dentro de la célula hospedadora (E.coli)- el vector usas es el plásmido encontrado dentro de la bacteria.

·         Cultivar la E.coli bacteria para que  traduzcan el DNA y fabriquen insulina, la cual será recolectada.

Organismos genéticamente modificados (GMOs)

Hacia el 2009, casi 100 especies de plantas habían sido genéticamente modificadas y muchas pruebas fueron realizadas para evaluar su utilidad. En comparación, hay muy pocos ejemplos de animales genéticamente modificados.

La mayoría de ingeniería genética realizada se ha llevado a cabo con cultivos comerciables como maíz, patatas, tomate y algodón. Plantas han sido modificada para hacerlas resistentes  a plagas y enfermedades y tolerantes a herbicidas. Animales genéticamente modificados, por otra parte, han sido principalmente “farmed” por el producto de los genes insertados-los mas comunes son las proteínas como la de factor XI y α1 antitripsina, que son necesitas para el tratamiento de enfermedades humanas.

Tolerancia a los herbicidas

Los herbicidas son usados para matar malas hierbas en campos de cultivo pero son muy caros y pueden afectar los ecosistemas locales como también a las áreas cultivadas. Un comúnmente rociado y potente herbicida es el glifosato, que se descompone rápidamente por las bacterias del suelo. Para la mayor protección de los campos de cultivo,  los agricultores necesitan que rociarlos con herbicidas  varias veces al año. Pero ahora, los genes de las bacterias del suelo hay sido satisfactoriamente transferidos a las plantas de maíz haciéndolas resistentes al herbicida.

Los agricultores pues plantar las modificadas semillas del maíz, que germinan junto a las competidoras malas hierbas. Al rociar una vez con el glifosato ,mata  las malas hierbas y deja el maíz inafectado. El maíz luego crece y  “out-competes” cualquiera mala hierba que crezca posteriormente cuando el glifosato  “se ha roto en el suelo”. Los rendimientos mejoran  y menos herbicidas son necesarios de utilizar.

Reducción de la contaminación

Los cerdos alimentados a base de cereales y harina de soja pruducen una gran cantidad de fosfato en sus excrementos. El fosfato causa contaminación y eutrofización (proceso natural en ecosistemas acuáticos, caracterizado por un aumento en la concentración de nutrientes como nitratos y fosfatos, con los consiguientes cambios en la composición de la comunidad de seres vivos)[1] en el medio ambiente. Los cerdos modificados genéticamente se han desarrollado con un gen de la bateria E. Coli. Las bacterias producen una enzima, la fitasa, que produce fósforo digestible encontrado en cereales y harina de soja. Los cerdos modificados de manera genética producen esta enzima en su saliva por lo que pueden digerir mejor su alimento. Más cantidad de fósforo se convierte en digerible para ellos y menos sin digerir. Los cerdos absorben los nutrientes en su sangre, para que crezcan mejor, y mucho menos fosfato es liberado en su estiércol.

Beneficios y posibles inconvenientes de la modificación genética

La modificación genética en plantas y animales resulta de extrema ayuda para la raza humana, pero plantea cuestiones éticas y sociales, fuente de un gran debate. Algunas de las posibles ventajas para el futuro son enumeradas a continuación.

·        Dado el crecimiento de la población y la necesidad de que ésta se alimente, el hecho de que se mofidiquen plantas y animales para aumentar la cosecha o para conseguir que crezca en lugares donde anteriormente no podía hacerlo, proveerá más alimento. Se puede conseguir la tolerancia de las plantas a la sequía o al agua salada con el fin decultivar alimentos en zonas complicadas.

·        Las plantas de  cultivo resistentes a enfermedades no solo aumentan las cosechas sino que también reducen la aplicación de pesticidas perjudiciales.

·        Muchas sustancias, tales como la hormona de crecimiento humano, un factor de coagulación sanguínea, anticuerpos,  y vitaminas, ya se están produciendo mediante organismos genéticamente modificados para mejorar la salud humana.

Por otro lado, también hay quienes se muestran reacios ante el uso de plantas y animales genéticamente modificados.

·        Argumentan que los animales pueden sufrir daños por el hecho de que estos genes les sean insertados.

·        Existe una cierta preocupación ante el hecho de que las personas que consuman plantas y animales modificados genéticamente puedan verse perjudicadas.

·        Se desconocenlos efectos a largo plazo en el medio ambiente de los cultivos modificados genéticamente. Las plantas o animales podrían “escaparse” al medio y sus genes se podrían incorporar a las poblaciones silvestres (conjunto de individuos de una especie que habita un área determinada)[2], con consecuencias que se desconocen.

·        Los cultivos de alimento humano podrían ser controlados por un número pequeño de empresas dedicadas a la biotecnología.

·        Semillas y plantas genéticamente modificadas pueden ser más caras, resultando demasiado caras para los agricultores más pobres. La riqueza podría concentrarse en un porcentaje menor de la populación, lo cual podría perjudicar la economía local.

·        Un mayor número de organismo genéticamente modificados podría relacionarse con una reducción de la biodiversidad natural.

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[1] http://www.greenfacts.org/es/glosario/def/eutrofizacion.htm

[2] http://revistareduca.es/index.php/biologia/article/viewFile/905/918

Explicación figura 4.14

Primero se extraen las células β del páncreas humano y del núcleo de estas células (del ADN) se extrae el fragmento de ADN que contiene el gen de la insulina. Posteriormente, esa cadena de ADN se va a replicar artificialmente para obtener así la cadena completa de ADN. Una vez obtenido ese fragmento de ADN completo, se pasa a otra cubeta y con una enzima de restricción se extrae el gen específico de la insulina. Ese gen luego se inserta en un plásmido (fragmento de ADN circular) de una bacteria y ese plásmido se vuelve a introducir en la bacteria. La bacteria en la cual ha sido introducido ese plásmido se va a reproducir y  con  ella también los plásmidos con el gen de la insulina. Esa bacteria al crecer va a expresar todo su ADN en forma de proteínas y entre esas proteínas fabrica insulina, que es obtenida mediante un proceso denominado purificación.