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Biotecnología parte 1 - Monografía



 
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Técnicas biotecnológicas. Procesos biológicos. ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Cultivos transgénicos



1. INTRODUCCIÓN.



1.1. Definición.



La definición de biotecnología no es tarea fácil a pesar de la actualidad e importancia que ha adquirido este término en los últimos años o incluso la beligerancia que suscita entre determinados colectivos.
El convenio resultante del proceso de reflexión llevado a cabo en el mundo desarrollado a lo largo de la primera mitad de los ochenta, asume la coexistencia de dos definiciones. La primera de ellas cobija bajo el término biotecnología al conjunto de técnicas que utiliza organismos vivos (o parte de ellos) para obtener productos o modificarlos, mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos con fines bien determinados. Esta definición abarca tanto los nuevos instrumentos biológicos como los métodos tradicionales de selección genética que desde los albores de la civilización humana se vienen aplicando, en genética o del conocimiento bioquímico o fisiológico para la mejora de productos agrícolas, ganaderos o de fermentación. La segunda definición, más acotada, concierne a la nueva biotecnología que ha empezado a aplicar con fines comerciales las técnicas del ADN recombinante, la fusión celular y nuevos procesos de bioingeniería.
Esta precisión es absolutamente imprescindible para acometer un debate racional sobre los usos, con sus ventajas e inconvenientes, de la biotecnología.
El debate sobre la biotecnología y su empleo en un determinado sector de la economía debe incorporar una visión analítica retrospectiva en la que se contemple lo que esa tecnología, en la primera acepción, ha supuesto en ese sector o en un determinado campo de aplicación y cuales son los eventuales beneficios o problemas que su aplicación ha supuesto, aproximación analítica que se enriquezca a su vez, con la orientación comparativa que ponga de relieve las ventajas o inconvenientes que surgen con la utilización específica de métodos o técnicas propias de la nueva biotecnología.
Este encauzamiento es indispensable desde el punto de vista técnico para avanzar por el camino del debate racional que tenga en cuenta la evolución social que viene marcada por el tránsito o la síntesis de la sociedad moderna a la sociedad del riesgo que se articula alrededor de los análisis y propuestas de una serie de científicos sociales que encabeza Ulrich Beck y al que han seguido, entre otros, H. Margolis, Scot Lash y Brian Wynne.
Se ha estado incubando el proceso de un conflicto entre estos colectivos a lo largo de las últimas dos décadas que H. Margolis identifica con la controversia acerca de las “sospechosos habituales” y para lo que establece tres niveles o argumentos teóricos.
En el primer nivel, la controversia se sitúan en el plano de la ideología de modo que los conflictos más profundos tienen que ver con el poder y la responsabilidad en lo que concierne a las obligaciones de los humanos para con otros humanos y para con la naturaleza y de este modo incide sobre los fines a los que la política pública se dirige. En el segundo nivel, la controversia se centra en las ideas de los expertos y radica fundamentalmente en la falta de confianza del público en las instituciones que aseguran que los peligros están bajo control. La tercera base teórica descansa en la idea que los expertos visualizan el riesgo de modo diferente a lo que el público ve.

1.2. La biotecnología y sus orígenes.


Las principales áreas en las que ha incursionado la biotecnología han sido la ingeniería genética en plantas y animales; el desarrollo de vacunas; el uso de la técnica de DNA recombinante para diagnosis de enfermedades; la producción de bioinsecticidas y biodetergentes; la producción de anticuerpos monoclonales; la fijación biológica del nitrógeno; el control de contaminación ambiental y tratamiento de aguas residuales; el desarrollo de técnicas aplicadas a las industrias alimenticia, farmacéutica, química, etc.; la transferencia de embriones; el cultivo de tejidos vivos y otras más.
Los orígenes de la biotecnología se pierden en el pasado prehistórico de la humanidad cuando el hombre domesticó los primeros animales y dio inicio a la agricultura. Mediante cruces y selecciones artificiales, alteró la condición natural de plantas y animales. La elaboración de bebidas y alimentos como la cerveza, el vino, el vinagre, el pan con levadura, el queso, etc, fueron los conocimientos biotecnológicos empíricos iniciales.
Desde un punto de vista meramente científico la biotecnología basa su desarrollo en las aportaciones hechas por Charles Darwin y Gregor Mendel en los campos de la selección natural y la herencia, respectivamente, propuestas en la segunda mitad del siglo pasado.
Louis Pasteur contribuyó en forma destacada con su descubrimiento en medicina y microbiología industrial. Antes de ellos, en 1830, T. Shwamm y M. Shleiden habían encontrado que todo ser vivo está constituido por células y en su interior se encuentran los cromosomas que contienen a su vez el material hereditario, como fue expuesto por Roux.
Se descubrió que los cromosomas estaban compuestos principalmente de proteínas y ácidos nucleicos, dando paso a la inclusión de la bioquímica y la biología molecular como instrumentos para desentrañar el misterio de la vida. Oswald Avery y otros investigadores sugirieron que el ADN podría ser la molécula portadora de la información genética y que esta determina la estructura y función de un organismo.
Dos jóvenes investigadores, James Watson y Francis Crick, quienes trabajan en el laboratorio de biología molecular de la Universidad de Cambrige, mediante métodos de cristalografía, con rayos X, descubrieron la estructura del ADN: una molécula formada por dos cadenas individuales de nucleótidos que giran juntas en una doble hélice.
Este diseño molecular del ADN da una explicación de la conservación de la información genética y como se transmite a las generaciones futuras.
El inicio de la manipulación enzimática de material genético de los seres vivos y la aparición de la ingeniería genética molecular han permitido, a partir de 1970, el análisis detallado, bioquímico y molecular de los cromosomas, lo que ha dado lugar a una verdadera revolución biotecnológica que nos permite la manipulación de los seres vivos mediante la ingeniería genética.
Diseñar estrategias racionales para el tratamiento y prevención de enfermedades; obtención de células especializadas en la fabricación de productos de interés comercial y médico; mejora de especies silvícolas y agrícolas; recuperación y conservación de ecosistemas.

1.3. Como funciona la biotecnología.


El ADN de diferentes organismo es esencialmente el mismo, un simple grupo de instrucciones que hacen que las células produzcan las proteínas que son la base de la vida.
Tanto si el ADN se encuentra en un microorganismo, una planta, un animal o un ser humano, siempre está formado por los mismo elementos.
A través de los años, investigadores científicos, han descubierto como transferir una porción específica de ADN de un organismo a otro.
El primer paso que da el investigador para transferir ADN es “cortar” o tomar un segmento de un gen de una cadena de ADN utilizando “tijeras moleculares” (unas enzimas especiales) para cortar en un lugar específico de la cadena de ADN.
El investigador, luego utiliza estas “tijeras” para abrir un espacio en el plásmido que se va a utilizar para introducir el gen de interés en la célula vegetal.
Debido a que los extremos cortados, tanto en el plásmido, como en el segmento de gen, son químicamente “pegajosos”, se adhieren el uno al otro formando un nuevo plásmido que contiene el nuevo gen. Para completar el proceso, los investigadores utilizan otra enzima para “pegar” o asegurar que el nuevo gen quede fijado en su lugar.

1.4. Desarrollo y aplicaciones de la biotecnología.


La biotecnología es ciertamente un tópico científico importante. Durante las últimas décadas ha contribuido a la transformación de muchos aspectos de la industria química, de la agricultura y la medicina - una transformación que ha salido del laboratorio a su aplicación práctica con notable rapidez - La biotecnología no es nueva: sus orígenes como he reflejado en el apartado 1.2, se remontan en los albores de la historia de la humanidad.
En términos generales, el hombre no está satisfecho con la productividad de los organismos en su estado silvestre, por consiguiente, se requiere el mejoramiento, para realizar un cambio permanente en la composición hereditaria del organismo con el fin de aumentar la productividad del producto deseado. Históricamente, el cruzamiento ha sido factor limitante en el mejoramiento de organismos, porque los métodos convencionales son lentos y empíricos, y se efectúan por ensayo y error. La posibilidad que ofrece la biotecnología es que presenta sistemas radicalmente novedosos para alterar y 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 de mayor conocimiento del ADN 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 por las cuales es posible cortar y unir fragmentos de ADN 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 el 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 podían obtener por síntesis en el laboratorio, pero a un costo mucho mayor y con más dificultad.
Por consiguiente, la biotecnología no es una ciencia nueva; más 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 ADN recombinante, y, por consiguiente, los avances en la biotecnología moderna han sido logrados en las últimas cuatro - cinco décadas, la historia realmente se inicia hace más de 130 años atrás con las investigaciones independientes de Charles Darwin y Gregor Mendel. Las contribuciones de Darwin recibieron el reconocimiento inmediato, aunque a veces este reconocimiento no era favorable. Darwin, en sus estudios incluyó 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. Él observó que miembros individuales de una especie dada, presenta una gran variación, y propuso que algunos de ellos podrían estar más acondicionados para el ambiente en el que se encontraban, que los otros menos acondicionados. Por lo tanto, los individuos más aptos producirían más 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 serían menos comunes y 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.
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 ocurrió hacia 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 ADN 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 ADN y para transferir porciones de ADN de un organismo a otro. Este conjunto de técnicas es conocido como la tecnología del ADN 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 está moviendo a esferas muy importantes y de gran espacio. Después de salud y farmacéutica y las aplicaciones subsiguientes en agricultura y sector alimenticio, la protección y restauración del ambiente, puede convertirse en un logro prioritario en las ciencias y tecnologías de la vida. Algunos desarrollos en ciencias y campos de aplicación específicos han presentados características peculiares.
El sector de alimentos fue el primero en acoger las innovaciones biotecnológicas a mediados de 1970, al inicio de la década 1990 las operaciones comerciales con aplicación 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, aminoácidos y otros nutrientes especiales, pigmentos y vitaminas de microalgas, nuevos alimentos producto de fermentación, enzimas para producción de quesos, productos lácteos libres de lactosa e híbridos de levaduras. Más recientemente se están aplicando técnicas moleculares muy exactas, sensibles y reproducibles para diagnósticos y control de calidad.
La biotecnología animal ha venido desarrollándose 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 la 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 están utilizando tanto en terapia para enfermedades como para diagnóstico. Este es uno de los ejemplos interesantes de cómo la investigación pura frecuentemente origina beneficios prácticos significativos. Las tecnologías de los AcMC se han movido rápidamente de los laboratorios de investigación hacia la aplicación comercial y clínica desde que se hicieron disponibles hacia mediados de 1970. El desarrollo de los AcMC se inició con las investigaciones de George Köhler y César Milstein en Cambrige, en diversidad de anticuerpos. Ellos fusionaron células de mieloma con otras células productoras de anticuerpos de especificidad conocida. Las células híbridas se conocen “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 tanto 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: cultivos 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 sólo se iniciaron hacia 1970. Las bases científicas para el desarrollo para los sistemas de cultivo de células y tejidos vegetales se fundamentan en: la teoría celular de Schleiden (1838) y Shwan (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 sólo comenzaron hacia los 1930s. Estos estuvieron fuertemente influenciados por el descubrimiento en 1934/1935 de la primera sustancia natural reguladora del crecimiento vegetal, la auxina ácido indolacético.
Simultáneamente 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. Esta observación llevó posteriormente al uso de cultivos de meristemos para la eliminación de virus y a la micropropagación y estableció las base 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 somáticos 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 somática, sólo 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 al crecimiento 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 somáticos. 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 básicos 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 rápida de líneas homocigóticas 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 somoclonal) 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.
Simultáneamente 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 transferencia de genes seleccionados a células vegetales y en la producción de plantas transgénicas. Los inicios de estos logros se remontan al descubrimiento de al arquitectura tridimensional del DNA por Watson y Crick (1953, complementada 20 años más tarde por el aislamiento e 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). Más 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 más 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 hectáreas de bosques, pastizales y áreas silvestres, que sustentan biodiversidad y ecosistemas vitales, sean convertidas en tierras de cultivo. Sin embargo, el mejoramiento de cultivos por hibridación convencional es lento y está restringido a un suministro de genes reducido, debido a las barreras naturales para el cruzamiento. Los avances 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 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 se está cultivando para uso y consumo humano y animal. La superficie mundial, en acres, dedicada a cultivos transgénicos aumentó de 7 millones en 19996, a más de 30 millones 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 Canadá es transgénica.

La biotecnología ambiental tampoco es un campo nuevo: la elaboración de compost 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 los ácidos nucleicos, se puede distinguir entre la biotecnología antigua tradicional y la biotecnología de segunda generación, la cual, en parte, hace uso de la tecnología del DNA recombinante. Desarrollos más recientes en biología molecular, ecología e ingeniería ambiental, ofrecen actualmente la oportunidad de modificar genéticamente organismos de tal manera que los procesos biológicos básicos sean más eficiente y capaces de degradar compuestos químicos más 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 está enfocando hacia el suelo y los residuos sólidos, por lo cual están surgiendo complejas inquietude3s e interrogantes tanto científicas con 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 suelos contaminados con productos del petróleo. La biotecnología ambiental 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 lixiviar metales de menas (rocas mineralizadas) insolubles. Desde el 1000 a C. mineros de la cuenca del Mediterráneo 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 metálicos.

La lixiviación bacteriana está siendo exitosamente utilizada en muchos países del mundo para recuperar metales de 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, sin necesidad de remover los depósitos, con lo cual se economizan los costos de mover grandes tonelajes de menos 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 ácidos. 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 más 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 más 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 el 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 de esfuerzos llevó al descubrimiento y manufactura de los primeros productos comerciales derivados de la biotecnología, e.g., insulina y hormona del crecimiento humano, y posteriormente al activado 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 biotecnología 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, están desarrollando organismos manipulados genéticamente. Hay una 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 (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 plásticos biodegradables en plantas transgénicas podría conducir a una reducción sustancial en el uso de plásticos basados en el petróleo; se están obteniendo buenos resultados con el uso de plantas transgénicas para la producción de proteínas terapéuticas y de fármacos e inclusive se están desarrollando vacunas comestibles; y plantas modificadas genéticamente han demostrado ser útiles en fitorremediación para la descontaminación de suelos que contienen metales pesados y otras sustancias tóxicas.

De acuerdo con el campo de aplicación la biotecnología puede ser distribuida o clasificada en cinco amplias áreas que interactúan, a saber: biotecnología en salud humana, biotecnología animal, biotecnología industrial, biotecnología vegetal y biotecnología ambiental.
Las técnicas biotecnológicas utilizadas son comunes en los diferentes campos de aplicación de la biotecnología, estas se pueden agrupar en dos grandes grupos de técnicas: cultivo de tejidos y tecnología del ADN. La primera trabaja a un nivel superior a la célula e incluye células, tejidos y órganos que se desarrollan en condiciones controladas. La segunda, involucra la manipulación de genes que determinan las características celulares, lo que significa el trabajar en el ámbito del DNA: aislamiento de genes, su recombinación y expresión en nuevas formas y su transferencia a células apropiadas. El principal impacto de las modernas biotecnologías ha sido en el área farmacéutica. El número de productos y servicios disponibles permanentemente se está incrementando para las áreas farmacéutica, agrícola, alimentaria, producción de energía y tratamientos de desechos, limpieza de agua y biorremediación entre otros.

Las tecnologías de ADN recombinante han tenido asombrosas repercusiones en los últimos años. Los biólogos moleculares han mapeado genomas enteros, se han desarrollado y comercializado nuevas medicinas y producido plantas con nuevos tipos de resistencia a enfermedades que no podían ser desarrolladas por los métodos tradicionales. Muchos ejemplos como la papa libre de amilasa y la bacteria que produce índigo, también incluyen el uso de organismos modificados genéticamente por tecnologías de ADN. También muchas enzimas son rutinariamente producidas por la tecnología del ADN recombinante.
Dada la abrumadora diversidad de especies, biomoléculas y vías metabólicas en este planeta, la ingeniería genética puede en principio ser una herramienta muy poderosa para crear alternativas amistosas ambientales en productos y procesos que actualmente contaminan el ambiente o acaban con los recursos no renovables. Factores políticos, económicos y sociales en últimas, determinarán qué posibilidades científicas se harán realidad.

La transformación genética y otras técnicas de mejoramiento de cultivos han sido utilizadas para lograr cuatro objetivos principales: cambiar las características de productos, mejorar la resistencia a patógenos y plagas en vegetales, incrementar la producción e incrementar el valor nutricional de alimentos. Los cultivos transgénicos tienen el potencial para contribuir a incrementar la calidad en los alimentos y la producción, la calidad en el ambiente y la salud humana.

1.5. Sobre el estudio social de la tecnología.



Durante las dos últimas décadas se ha producido un gran desarrollo de los estudios sociales sobre la tecnología en general. Este impulso ha consistido tanto en un aumento numérico de las investigaciones llevadas a cabo como en una renovación conceptual.
Los estudios tradicionales de la tecnología se han centrado en los impactos de los productos tecnológicos, mientras que los enfoques actuales se ocupan principalmente del proceso de generación y reemplazo de tecnologías. Dicho proceso es concebido, por lo menos en parte, como de carácter social y su investigación consiste en determinar el papel que juegan diferentes actores (individuales y colectivos) en el desarrollo de las tecnologías. Obviamente los niveles posibles de análisis son múltiples: la investigación, la formulación de políticas, la regulación o la comercialización, son algunos de ellos. En resumen, la tecnología no es concebida como una entidad autónoma, sino como un proceso continuo de elecciones condicionadas por factores sociales, económicos, técnicos, científicos o políticos (Luján, 1992; Luján y Moreno, 1993c; Schot, 1992; Miles, 1993)

Examinemos a continuación cuáles son algunos de los actores que están influyendo en la evolución de la biotecnología.
En el presente apartado nos centraremos primordialmente en el estudio de los siguientes actores: científicos y tecnólogos, empresas, activistas ambientalistas y conservacionistas, y decisores y administradores públicos. En los últimos veinte años estos actores sociales han interaccionado entre sí de diferentes formas. Contrariamente a lo que podría suponerse, este proceso de interacción ha sido constructivo y todos los actores han tenido que adaptar en algún grado sus posiciones de partida. Constituye ésta una de las conclusiones más importantes a extraer de la participación pública en el debate y la regulación sobre la práctica biotecnológica.
A continuación, se analiza con mayor detenimiento la influencia que los actores sociales de referencia han tenido en el desarrollo de la biotecnología. El estudio se circunscribe principalmente a la Comunidad Europea y a los Estados Unidos de Norteamérica.

1.5.1. Científicos y tecnólogos.



Los científicos y tecnólogos han sido conscientes de la preocupación pública por la investigación en biotecnología en ingeniería genética. En la Conferencia de Asilomar (1976) se aprobó una moratoria sobre los experimentos con ADN recombinante. Más tarde la moratoria fue levantada, pero gran parte de la investigación en biotecnología, ha consistido precisamente en la búsqueda de medidas de seguridad en la experimentación y en la diseminación de organismos genéticamente modificados (OGMs). Se puede hablar, en este sentido, de modificaciones de trayectorias tecnológicas por razones de seguridad (Jelsma, 1991).

Cuadro 1: Actores sociales en el desarrollo de políticas sobre la tecnología en los Estados Unidos.

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Fuente: Baark (1991)
*NIH: National Institute of Healt (Instituto Nacional de la salud)

Seguidamente se relacionan, a título ilustrativo, las principales técnicas hasta ahora desarrolladas.

- Marcadores.

Se obtienen mediante la introducción de genes en una bacteria de tal manera que el microorganismo sea resistente a un determinado antibiótico, lo que facilita su localización.

- Ambiente selectivo.

Es inducido por diversos medios (colorimétricos, por ejemplo), facilitando la detección de colonias de microorganismos.

- Pruebas genéticas.

Se llevan a cabo por la utilización de secuencias (marcadas) de ADN complementarias de aquellas que quieren detectarse.

- Inmunofluorescencia e inmunorradiografía.

Efectuadas para la identificación de proteínas mediante su unió con anticuerpos para formar un complejo reconocible por microscopía óptica.

- Mutaciones mutiladoras.

Inducidas a organismos de tal modo que, por su propia constitución génica, tienen dificultades para sobrevivir en determinadas condiciones ambientales.

- Sistemas suicidas.

Son el producto del diseño de bacterias que se autodestruyen tras realizar la función para la que han sido utilizadas.

- Esterilidad masculina en plantas.

Desarrollada para evitar la propagación de plantas transgénicas mediante la esterilización masculina y la subsiguiente imposibilidad de reproducción.

Estas investigaciones han conseguido que la diseminación de OGMs sea más segura, pero no por ello se ha llegado a un consenso completo, ni siquiera en el seno de la comunidad científica. En los Estados Unidos se han desatado controversias entre científicos de distintas especialidades. Biólogos moleculares, ecólogos e ingenieros agrícolas han mantenido importantes diferencias al valorar la relación costees beneficios de la diseminación de OGMs. Algunos científicos sociales, especialmente los sociólogos de la agricultura, han resaltado los problemas que la nueva biotecnología puede generar en las comunidades rurales.
Una característica a resaltar del desarrollo biotecnológico ha sido que en su ámbito los científicos no sólo han jugado el papel de investigadores, sino que han estado implicados en la constitución de algunas empresas biotecnológicas y también han influido en la orientación de instituciones y administraciones públicas.

1.5.2. Administraciones y decisores públicos.



Han desarrollado un triple papel: auspiciar estudios sobre percepción pública de la biotecnología y sobre sus aspectos sociales; potenciar la investigación en biotecnología; y reglamentar la investigación y la aplicación productiva de la biotecnología.
Los países más desarrollados han puesto en marcha programas específicos para potencia la I+D en biotecnología.
Al tiempo que se potenciaba la investigación y la innovación en biotecnología, las instituciones y administraciones europeas se preocupaban también por conocer la opinión pública sobre las aplicaciones de esta tecnología. En 1982, un informe de FAST (Forecasting and Assessment in Science and Technology, Dirección General XII de la Comisión Europea) exponía:
“Los proyectos estratégicos que han de desarrollarse en los centros de investigación clave deben responder (o anticiparse) a las necesidades, expresadas en el mercado, o producto de las decisiones políticas, de una sociedad democrática. En este contexto, tales proyectos deben alcanzar el apoyo político, financiero y social necesario para poderse llevar a cabo. Este apoyo depende del grado de aceptación y comprensión pública. Obtener este apoyo puede ser más difícil que resolver los problemas técnicos, y las consecuencias de no conseguirlo más costosas que el propio desarrollo de la tecnología”.
En abril de 1991, tras más de un año de debate, la Comisión Europea publicó el informe “Promover en la Comunidad las condiciones de competitividad de las actividades industriales basadas en la biotecnología” (SEC (91) 629 final). La Comisión Europea clasificaba a la biotecnología como una tecnología estratégica y consideraba necesario crear las condiciones favorables para el establecimiento de las bioindustrias.

La importancia económica de la biotecnología, según la Comisión Europea, es crucial. Al mismo tiempo que la Comisión se ha preocupado de impulsar el desarrollo industrial de la biotecnología, también considera necesario proteger el ambiente y la salud, y responder adecuadamente a las preocupaciones públicas. En este sentido, la Comisión establece seis grupos de cuestiones fundamentales concernientes a la relación entre biotecnología y sociedad:
i) Cuestiones de ética relacionadas con la vida humana en la práctica médica, el consejo médico, la investigación en embriones humanos o la secuenciación del genoma humano.
ii) Cuestiones relativas a los límites de los derechos de propiedad intelectual.
iii) Cuestiones ambientales relacionadas con los posibles efectos de la diseminación de OGMs.
iv) Cuestiones relativas a la seguridad y la salud de los trabajadores de empresas biotecnológicas y de sus productos.
v) Cuestiones relativas a la formación, información y participación en la toma de decisiones y elecciones relacionadas con la biotecnología.
vi) Cuestiones referentes a la valoración de las repercusiones socioeconómicas de las nuevas biotecnologías sobre el empleo en la agricultura y la ganadería.

1.5.3. Empresas.



En el desarrollo de las biotecnologías y en su implantación están implicados, de un modo u otro, intereses económicos de diferentes grupos sociales. El conflicto más aparente se manifiesta entre los agricultores y las empresas químicas, de un lado, y las empresas biotecnológicas, de otro. Como es sabido, los productos biotecnológicas puede sustituir ciertos productos agrícolas y químicos. Por esta razón, las biotecnologías están generando inquietudes en estos sectores económicos tradicionales. Este conflicto se agudiza en relación con el tema de la ampliación del derecho de patentes.
Un número estimable de industrias biotecnológicas están interesadas en la posibilidad de patentar seres vivos o material biológico. Por el contrario, una mayoría de organizaciones agrarias valoran esta posibilidad como una amenaza. En octubre de 1992, el Parlamento Europeo votó mayoritariamente a favor de mantener el denominado “privilegio del agricultor”, es decir, que los agricultores puedan utilizar semillas obtenidas en su propia explotación a partir de semillas protegidas por patentes. La Comisión se ha opuesto al Parlamente en este punto. Sea como fuere, el mayor temor expresado por los agricultores es que el proceso de tecnologización del campo les haga perder control sobre sus propias explotaciones y se conviertan en subsidiarios de las empresas tecnológicas.

También es interesante analizar la situación generada en el seno de las propias industrias biotecnológicas. Este tipo de empresas surge para explotar comercialmente las potencialidades económicas de ciertos conocimientos científicos.
En el mundo de la empresa y la innovación, la regulación es un factor de la máxima importancia, aunque a veces ambivalente. En general las empresas se oponen a la regulación en materia de bioseguridad porque les supone gastos de producción adicionales. En algunos casos, sin embargo, las grandes empresas no ven mal la regulación porque impide la aparición de pequeñas empresas competidoras. En otras ocasiones, desde la perspectiva empresarial se argumenta que la regulación supone una constricción para la innovación industrial. Pero los requisitos de bioseguridad también pueden considerarse como un ipso ambienta, que fomenta y orienta la innovación tecnológica.

1.5.4. Activistas.



El último actor social por analizar en este apartado son los activistas defensores de la protección del ambiente: ambientalistas y conservacionistas. Estos grupos pueden clasificarse en: organizaciones monotemáticas, con la biotecnología como núcleo de interés, organizaciones ecologistas en las que la biotecnología es uno más de sus temas de interés, organizaciones de consumidores que se ocupan sólo marginalmente de la biotecnología y asociaciones protectoras de animales preocupadas por el tema de la experimentación con animales. Además, hay otros grupos que han introducido el tema de la biotecnología en sus agendas: organizaciones feministas, grupos científicos críticos, organizaciones de agricultura y alimentación alternativas, movimientos de solidaridad con el Tercer Mundo y grupos religiosos.
En general, estos grupos han pasado de una oposición frontal a un intento de influir en los procesos de regulación (cuadro 1). En el ámbito de la Comunidad Europea estos grupos han intentado mediar ante instituciones tales como los gobiernos y los parlamentos nacionales, la Comisión Europea y el Parlamento Europeo. En los estudios de opinión pública, los investigadores en biotecnología e ingeniería genética y los representantes de la industria critican la política comunitaria por haber estado muy influenciada por los grupos ecologistas y las organizaciones de consumidores, mientras que los representantes de estos colectivos piensan que la situación ha sido exactamente la contraria (Moreno, Lemkow y Lizón, 1991; Rabino, 1992, Wheale y McNally, 1993).
En el conjunto de la Comunidad Europea la opinión pública muestra un alto grado de confianza en las organizaciones ecologistas y de consumidores. Aunque existen importantes diferencias nacionales, en general, los europeos confían más en este tipo de asociaciones que en las autoridades públicas, los partidos políticos o los sindicatos (Marlier, 1992).

1.5.5. El público: percepciones, valores y metáforas.



Como ya hemos señalado, los diferentes actores implicados en el desarrollo de la biotecnología se han preocupado especialmente por las percepciones, las representaciones y las actitudes públicas relacionadas con dicha tecnología. De los numerosos estudios realizados se pueden extraer algunas conclusiones generales: las mujeres, los individuos de mayor edad, los que tienen menor nivel económico, menor educación formal y con mayor compromiso religioso tienden a ser los más críticos hacia el desarrollo de la biotecnología. Cuanto menor es el grado de información mayor es el grado de oposición (modelo del “déficit cognitivo”. Millar y Wynne, 1988; Levidow y Tait, 1992).
En algunos trabajos recientes se han sugerido posibles líneas de investigación para abordar la complejidad de las representaciones y las actitudes públicas en relación con la ciencia y la tecnología: como producto de la interacción entre conocimiento, intereses e información (Heijs, Miden y Drabbe, 1993), como funciones de las relaciones sociales entre administración, expertos y ciudadanos (Wynne, 1992), o como resultado de la definición colectiva de problemas sociales (Hilgartner y Bosk, 1988).

Las representaciones públicas de la ciencia y la tecnología no parecen ser exclusivamente una consecuencia del grado de conocimiento y de información. En su formación entran otros factores con un claro componente valorativo: las ideas sobre la justicia social, el progreso humano, la salud, el grado en que se acepta la transformación de la naturaleza en general y del entorno más inmediato en particular (Lacy, Busch y Lacy, 1991).
No es este el lugar para evaluar las posibilidades de desarrollo teórico y adecuación empírica de estos enfoques en el análisis de la percepción pública de la tecnología. Empero si se podrían realizar algunas consideraciones generales. El modelo del “déficit cognitivo” depende de una concepción del cambio tecnológico como un proceso no social. Y es por ello por lo que la actitud y la percepción pública se analizan únicamente como el resultado de la comprensión que los individuos tienen de los aspectos técnicos y científicos. Pero si concebimos el cambio tecnológico como un proceso esencialmente social, entonces las percepciones y las actitudes públicas son el producto de una compleja valoración de los conflictos y las negociaciones que configuran dicho proceso. Las investigaciones sociales sobre la tecnología tienen aquí un amplio campo de estudio.





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