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Biotecnología parte 5 - Monografía



 
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6.    BIOTECNOLOGÍA EN SALUD HUMANA.



Las biotecnologías proporcionan un amplio rango de usos potenciales en  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)…

6.1. Aplicaciones forenses.



Las aplicaciones de la tecnología del DNA a cuestiones médico-legales forma ya parte del conocimiento generalizado a los medios de comunicación (pruebas de paternidad, por ejemplo). En esencia, consisten en que el DNA de cada persona es único y perfectamente identificable mediante técnicas cuya descripción quedaría fuera de este contexto.
De esta manera, hoy día se puede probar positivamente la paternidad de un individuo. O bien, a partir de la sangre y otros fluidos, determinar la identidad de las personas; se ha llegado a identificar los cadáveres de la familia imperial rusa asesinada en 1917 por comparación con el DNA de sus descendientes y parientes actuales. Asimismo, se han clonado con éxito muestras del DNA del faraón Ramsés II a partir de su momia.

6.2. Sondas DNA con aplicaciones diagnósticas.


A partir de una técnica conocida como hibridación molecular, podemos ver si un gen contiene exactamente una determinada secuencia de “letras”. De esta manera podemos saber si en un genoma determinado está presente tal o cual mutación que causa enfermedad, por ejemplo. Esto ha ampliado enormemente el campo del diagnóstico molecular de enfermedades. Este diagnóstico puede hacerse perfectamente antes del nacimiento.

6.3. Terapia genética.



La ingeniería genética está en condiciones (todavía experimentales) de reemplazar genes defectuosos en un ser vivo por otros sanos (y viceversa, en aplicaciones experimentales).

6.4. Fármacos producidos por ingeniería genética.



También la biotecnología actual permite obtener alcaloides vegetales mediante células en cultivo de las plantas correspondientes. Así, medicamentos como la digoxina, producida por la planta Digitalis purpurea, y utilizada ampliamente en el tratamiento de enfermedades cardíacas, puede llegar a producirse mediante cultivo in vitro de las células de dicha planta.
Igualmente, mediante tecnología genética se pueden producir proteínas de interés farmacéutico en mamíferos y obtener que sean segregados en la leche, por ejemplo.

7.    GENOMA HUMANO Y CLONACIÓN.



7.1. El genoma humano.



Tras muchos años de investigación por fin se ha hecho público el mapa provisional del genoma humano.
Pero, ¿qué es el genoma? Todos los organismos están formados por células que contienen en su núcleo DNA ( o ADN ) que está formado por genes, y es el responsable de que cada individuo tenga unas determinadas características.
Es por ello que se le denomina el Libro de la vida. El ADN contiene toda la información necesaria para que un ser vivo nazca y se desarrolle con unas características físicas concretas, que pueden ser, muy probablemente, parecidas a las de sus progenitores.
En 1990 se creó oficialmente el Consorcio Internacional Genoma Humano, formado por veinte instituciones de distintos países, entre los que no estaba España, con el objetivo investigar y descubrir la dotación genética del ser humano.
En 1998, una empresa privada, Celera Genomics, inició este mismo proyecto y lanzó la noticia de que para el 2001 tendría la descodificación del genoma humano. Sin embargo, y tras un acuerdo, el mapa genético es, oficialmente, una obra conjunta de Celera y el Consorcio público.
La importancia de este descubrimiento es enorme y radica, entre otras muchas cosas, en la posibilidad de descubrir el origen de muchas enfermedades genéticas, se conocen más de 5000 que no tienen tratamiento. Es útil también para determinar las relaciones familiares en litigios de paternidad, para confrontar donantes de órganos con los receptores en los trasplantes, para el desarrollo de nuevas tecnologías reproductivas, etc.
Se pronostica que en el plazo de unos pocos años la industria genética va a experimentar un gran auge. Sin embargo, las empresas dedicadas hasta ahora a la investigación del genoma, han de renovarse y pasar al estudio y análisis de las proteínas para producir los fármacos que detengan o impidan las enfermedades. Ha comenzado la carrera entre las compañías del sector para ser las primeras en fabricarlos y patentarlos.
Es por ello que muchas compañías han pagado a Celera más de 900 millones de pesetas por acceder a su base de datos y poder descifrar así, las asociaciones entre los genes y las proteínas, clave para el desarrollo de los tratamientos médicos.
La publicación del genoma también va a afectar al sector de la industria informática, puesto que se van a necesitar programas informáticos y ordenadores más potentes que puedan almacenar e interpretar las secuencias genéticas.
Está claro que la genética va a ser un mercado muy lucrativo, sin embargo hay que decir que, hasta ahora la mayoría de estas empresas no han dado beneficios. De las 420 compañías biotecnológicas que cotizan en Bolsa, sólo 40 los han obtenido , y entre ellas se encuentra la compañía Española Zeltia.
Estamos siendo testigos de uno de los mayores logros de la medicina, secuenciar el Libro de la vida. No cabe duda de que este descubrimiento aportará grandes beneficios a la humanidad, pero también es cierto que puede convertirse en una fuente de problemas si no se utiliza adecuadamente por estas compañías. Se han de respetar los derechos biológicos del hombre, tales como el derecho a la intimidad genética, a la individualidad biológica, entre otros, que permitan al ser humano defenderse del mal uso o abuso de los avances tecnológicos.

7.2. Clonación.



Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética. En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener un individuo a partir de una célula o de un núcleo de otro individuo.
En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto (o huevo), que se desarrollará hasta dar el individuo adulto. La reproducción sexual fue un invento evolutivo (del que quedaron excluidas las bacterias y muchos organismos unicelulares), que garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a la dura prueba de la selección y otros mecanismos evolutivos. Las células de un animal proceden en última instancia de la división repetida y diferenciación del zigoto. Las células somáticas, que constituyen los tejidos del animal adulto, han recorrido un largo camino “sin retorno”, de modo que, a diferencia de las células de las primeras fases del embrión, han perdido la capacidad de generar nuevos individuos y cada tipo se ha especializado en una función distinta (a pesar de que, salvo excepciones, contienen el mismo material genético).
En los años 70, Gurdon logró colecciones de ranas idénticas a base de insertar núcleos de células de fases larvarias tempranas en ovocitos (óvulos) a los que se había despojado de sus correspondientes núcleos. Pero el experimento fracasa si se usan como donadoras células de ranas adultas. Desde hace unos años se vienen obteniendo mamíferos clónicos, pero sólo a partir de células embrionarias muy tempranas, debido a que aún no han entrado en diferenciación (a esta propiedad se la suele llamar totipotencia). No es extraño pues el revuelo científico cuando el equipo de Ian Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado una oveja por clonación a partir de una célula diferenciada de un adulto. Esencialmente el método (que aún presenta una alta tasa de fracasos) consiste en obtener un óvulo de oveja, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula de oveja adulta (en este caso, de las mamas), e implantarlo en una tercera oveja que sirve como “madre de alquiler” para llevar el embarazo. Así pues, Dolly carece de padre y es el producto de tres “madres”: la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene, además mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada.
Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias es posible “reprogramar” el material genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a “dialogar” adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino.
Dolly no es una copia idéntica de la “madre” que donó el núcleo (no se olvide que el óvulo contiene ese pequeño ADN de la mitocondria). Aunque ambas comparten el mismo ADN nuclear, las instrucciones genéticas de Dolly no experimentaron exactamente el mismo tipo y combinación de estímulos que los de su “madre nuclear”. Esto se debe a los fenómenos de epigénesis, complejas series de interacciones entre los genes y el entorno, y aquí entendemos por entorno desde los factores presentes en el citoplasma del óvulo, pasando por los procesos de formación del embrión/feto, a su vez sometidos al peculiar ambiente uterino, y alcanzando a la vida extrauterina (estímulos al nacer, periodo de lactancia, relaciones con la madre, interacciones “sociales” con otros individuos de la especie, etc). En resumidas cuentas, el ADN no contiene un programa unívoco de instrucciones, sino que es flexible, y la expresión genética en cada individuo queda matizada por multitud de factores, quedando “abierta” con una finalidad adaptativa clara.

7.2.1. ¿Para qué serviría la clonación en animales?


Como suele ocurrir con muchos avances científicos de vanguardia, aquí puede que también se hayan exagerado las posibles derivaciones prácticas inmediatas, aunque no cabe duda que a medio y largo plazo, cuando la técnica se vaya perfeccionando, podría encontrar numerosos campos de aplicación. (Dejamos aparte el ámbito de la biología fundamental, que tendrá que “hincar el diente” en los fascinantes interrogantes básicos abiertos, sobre todo relativos al ciclo celular y al control de la diferenciación).
Uno de los objetivos buscados por el grupo de Wilmut (en alianza con una empresa) es unir la técnica de la clonación con la de Ingeniería genética de mamíferos con objeto de producir medicamentos o sustancias útiles comercialmente. La idea es que una vez que se haya obtenido un animal transgénico interesante (por ejemplo, ovejas o vacas que en su leche secretan sustancias terapéuticas determinadas por un gen introducido previamente), ese individuo serviría de “molde” para generar varios ejemplares clónicos.
Otra aplicación (más en la línea de la ganadería tradicional) sería asegurar copias de un ejemplar que haya mostrado buenos rendimientos (en carne, en leche, etc.). La clonación evitaría que su buena combinación de genes (su genotipo) se “diluyera” al cruzarlo sexualmente con otro. Sin embargo, mientras el coste de la técnica sea elevado, no estará al alcance de las explotaciones ganaderas convencionales. Pero además habría que tener mucha precaución con la amenaza de pérdida de diversidad genética de la cabaña ganadera, ya que si se impusiera este método, se tendería a la uniformidad (una tendencia ya presente en la agricultura y ganadería actuales). Recordemos que la biodiversidad es un recurso valioso también en los “ecosistemas agropecuarios”, ya que supone una reserva de recursos genéticos adaptados a diversas condiciones ambientales y a diversos contextos socioeconómicos.
Se ha hablado igualmente de que la clonación podría representar la salvación “in extremis” de ciertas especies silvestres amenazadas de extinción y difíciles de criar en cautividad. Pero si se llega a este caso, sería el triste reconocimiento de nuestro fracaso de conservarlas por medios más simples y naturales. Además, lo más probable es que, debido a que la clonación no aporta diversidad genética, la especie estuviera abocada de todas formas a la “muerte genética”, condenada quizás a vivir en zoológicos o en condiciones altamente artificiales, casi como piezas de un museo viviente.

7.2.2. ¿Clonación en humanos?



Como es sabido, cuando una técnica se pone a punto en un animal doméstico o de laboratorio, sólo es cuestión de tiempo y dinero el que pueda ser aplicada a humanos. Esta perspectiva es la que, obviamente, ha despertado esa mezcla de fascinación, ansiedad y temor en la opinión pública. El ciudadano actual percibe los adelantos científicos con cierta ambivalencia: si bien reconoce como positivos el avance del conocimiento y del bienestar, es igualmente consciente de que pueden acarrear problemas ambientales, y amenazar valores y creencias importantes para la cohesión social. El mito de Frankestein no es más que la plasmación simbólica del temor a que nuestras creaciones tecnológicas nos sobrepasen y nos dominen, una idea sistematizada por las recientes aportaciones de la filosofía y sociología de la ciencia y la tecnología.
Desgraciadamente, la mayoría de los medios de comunicación han perdido una nueva oportunidad de demostrar que pueden estar al servicio del debate social y del diálogo sobre bases racionales, primando la difusión de estereotipos trasnochados e ideas peregrinas. Pero por otro lado, algunas revistas científicas siguen empeñadas en querer demostrarnos que la racionalidad tecnocientífica es la forma más excelsa (¿quizá única?) de conocimiento auténtico, y que los otros criterios deberían rendirse a ella.
Lo que se juega en el debate sobre la clonación no es obtener copias de Einstein o de Hitler, (algo imposible, porque en cada individuo influye poderosamente el ambiente y la educación). Olvidémonos de anti-utopías de tipo Un mundo feliz. Tampoco me parece pertinente la postura de los comentaristas de la revista Nature, cuando despachan lo que ellos llaman “vagas aseveraciones sobre la dignidad humana”, imputando a sus defensores el caer en ideas sobre determinismo genético. Efectivamente, nuestros genes no determinan nuestra individualidad ni nuestra dignidad como personas. Pero la auténtica oposición a la clonación en humanos no va por esos derroteros.
Evidentemente, un individuo clónico (aparte de no ser totalmente idéntico al original, por las razones ya apuntadas) tendría su propia individualidad, y es absurdo hablar en este sentido de “fotocopias humanas” (sobre todo en lo referente al carácter y conducta). Esto, insisto, no es lo esencial. Según mi opinión, el cogollo de la cuestión ya quedó brillantemente apuntado hace casi 20 años por Hans Jonas, cuando analizó lo que significaría existencialmente ser un clónico para el propio individuo afectado. Independientemente de la influencia real que tengan los genes en la conducta humana (desde luego, no superior a la ambiental y cultural), el clónico se sentiría como individuo diseñado ex-profeso por terceras personas, y su situación, a diferencia de lo que se ha dicho, no es en absoluto equivalente a la de los gemelos idénticos. Mientras los gemelos comparten simultáneamente en el tiempo un mismo genotipo aleatorio totalmente nuevo, del que nadie sabe nada a priori, al clónico se le impone un genotipo ya experimentado anteriormente por otra persona. La clave de la crítica estriba en que esto crearía una situación asimétrica del clónico respecto del original: el clónico tendrá encima la “losa” de saberse fruto de diseño de otras personas, y su autopercepción se resentiría por ello. Todo el proceso de su autodescubrimiento y sus relaciones con los demás quedarán marcados indeleblemente. Una vez más: no se trata de determinismo genético, sino de la intromisión de un conocimiento perturbador en lo más central de lo que constituye la búsqueda que cada individuo hace de su propia personalidad. Cada uno de nosotros responde a la pregunta “¿Quién soy yo?” partiendo de un genotipo nuevo (con sus potencialidades desconocidas para todos) y del secreto. Pero el clónico tiene un genotipo ya vivido (no original), y tenderá a creer que sabe demasiado de sus propios límites y posibilidades: este mero conocimiento puede ser profundamente condicionador de su personalidad. ¿Dónde quedaría la aventura de sentirse único e irse descubriendo a sí mismo? Por estas razones, y al igual a lo que se ha propuesto para los avances en las técnicas de sondeo de propensiones genéticas, la bioética y el bioderecho están articulando y reclamando la proclamación de un “derecho a ser fruto del azar” y de un “derecho a la ignorancia”, a no saber (o creer saber) demasiado de uno mismo por adelantado.
Y, por supuesto, paralelamente a estos argumentos, no deja de resonar un viejo principio ético básico de nuestra cultura: los seres humanos son fines en sí mismos, y no pueden ser medios para otros fines, por muy loables que éstos sean (incluyendo el avance científico). ¿Con qué autoridad y con qué sabiduría podríamos imponer a otros seres humanos nuestro diseño en su misma entraña biológica, a carecer de la referencia a un padre y una madre, a ser fruto de una unión sexual? ¿Seríamos capaces de experimentar (”a ver lo que sale”) con otros seres humanos so pretexto de eliminar el azar biológico? ¿Quiénes somos nosotros para abrogar este mecanismo de lotería genética que lleva miles de millones de años funcionando, qué criterios usaríamos en su lugar, y quién decidiría? El debate de la clonación (junto con otros avances derivados de la biotecnología) va a ser un buen campo para poner a prueba la capacidad de nuestras sociedades para discutir racional y democráticamente sobre la posibilidad de encauzar la tecnología. ¿Tendremos en nuestras manos la oportunidad de ponerla al servicio de las profundas necesidades de la humanidad, o seguiremos deslizándonos por la pendiente del sonambulismo tecnológico?

8.    LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INVESTIGACIÓN FORESTAL.



Los beneficios potenciales de la biotecnología son aún mayores en la silvicultura que en la agricultura, ya que en algunos casos existe la posibilidad de ganar tiempo en los procesos de mejoramiento de especies arbóreas. Los problemas de producción o de rendimiento, ya sea de madera o de otros productos, con que tropiezan los silvicultores no son menos urgentes que los que enfrentan los agricultores.
La investigación sobre mejoramiento de especies arbóreas se divide en dos categorías: la investigación complementaria, como por ejemplo la recolección de datos sobre biología reproductora y genética necesarios para llevar a cabo una selección eficaz; y la investigación estratégica, cuya finalidad es elaborar métodos mejorados de selección. Según la opinión de algunos autores (por ejemplo Sedgley y Griffin, 1989), muchos proyectos de investigación estratégica relacionados con la biotecnología se han realizado a expensas de otras actividades necesarias de mejoramiento de especies arbóreas. Lógicamente, es importante establecer el orden de prioridad de los objetivos con cautela y recurrir a la biotecnología sólo si se posee un profundo conocimiento de las especies en que se realizan los experimentos. No obstante, si se dispone de información y conocimientos biológicos básicos, y existen programas idóneos de mejoramiento de especies forestales, la biotecnología puede ser un instrumento valioso. Este análisis está orientado a definir las principales prioridades de la investigación biotecnológica en materia de mejoramiento de especies arbóreas forestales.


8.1. Prioridades del mejoramiento de árboles.


El objetivo general de un programa de mejoramiento genético debe ser el manejo sostenible de la variación genética con el fin de producir, identificar y multiplicar genotipos bien adaptados de la calidad deseada para su plantación. Esta ordenación suele incluir los elementos siguientes:
· establecimiento de poblaciones iniciales, incluidos ensayos de procedencias y especies, y el fomento de poblaciones destinadas al mejoramiento y a la conservación de genes;
· mejoramiento de las poblaciones, que con frecuencia implica ciclos periódicos de selección y de combinación;
· derivación y multiplicación de individuos superiores que se utilizarán en la práctica.
En principio, cuanto antecede puede aplicarse tanto a las especies industriales (es decir, especies maderables bien conocidas y manejadas en gran escala) como a las no industriales, pero en práctica existen ciertas diferencias. Recientemente se han examinado la situación actual del mejoramiento de árboles y las tendencias de la investigación (FAO, en prensa; Kanowski, 1993). Se han realizado importantes avances genéticos en programas de mejoramiento de especies industriales establecidas, y la intensificación de los esfuerzos en este ámbito dará resultados notables. Los principales límites a un mejoramiento rápido de la mayoría de las especies industriales establecidas son:
Tejidos cultivados in vitro en una cámara de incubación
· el largo intervalo generacional, asociado con la baja correlación entre formas juveniles y adultas (es decir, que las características de los árboles jóvenes no son necesariamente indicadores precisos de las características de los adultos) y la prolongada fase juvenil con respecto a la fase de floración;
· la reducida eficacia de la selección en lo que respecta a muchos caracteres, debido a la baja heredabilidad o a la dificultad para realizar una evaluación;
· el hecho de que sólo se explote una parte de la variación genética disponible debido a la utilización de huertos de polinización libre.
Las principales prioridades de la investigación sobre especies industriales establecidas deberían ser el ulterior perfeccionamiento de métodos para la propagación de familias de hermanos completos (es decir ejemplares procedentes de una sola pareja macho-hembra conocido) o clones, la disponibilidad de métodos de selección temprana y más precisa y el estímulo de la floración precoz. A fin de utilizar una mayor variedad de condiciones ecológicas y suministrar productos que normalmente se obtienen mediante la explotación de bosques naturales, es probable que en una parte considerable de las nuevas plantaciones se introduzcan especies tropicales que actualmente no son explotadas en gran escala. Algunas de estas especies pueden ser objeto de mejoramiento, mientras que otras presentan problemas de floración y producción de semillas, y son posiblemente susceptibles a insectos y enfermedades. La distribución y los usos potenciales de muchas especies no se conocen bien, y es probable que sus acervos génicos estén amenazados. La implementación de programas de mejoramiento genético será una prioridad importante para estas especies. La experimentación con especies potencialmente útiles, la descripción de sistemas de reproducción, los estudios de procedencias, el establecimiento de ensayes en diferentes ambientes, la aplicación de medidas de conservación de la diversidad genética y el inicio de otras actividades del mejoramiento genético plantean importantes desafías.
Algunos taxones no industriales son sumamente heterogéneos y presentan una floración temprana y prolífica que favorece un rápido mejoramiento por medios tradicionales. Sin embargo, las características fenotípicas de muchas especies no industriales, potencialmente valiosas, siguen siendo en gran medida desconocidas. Ciertos acervos génicos están amenazados. Aunque se ha llevado a cabo una labor de selección en algunos programas, la mayor parte de las especies no industriales están aún en una fase de evaluación y experimentación. El mejoramiento genético de las especies no industriales es similar al de las especies industriales y algunas de sus limitaciones son similares, especies particulares presentan dificultades debido a los siguientes factores:
· la necesidad de establecer plantaciones en una gran diversidad de ambientes, muchos de los cuales son marginales o de difícil acceso;
· la diversidad de los criterios de selección (por ejemplo, calidad de la leña o de la producción de la biomasa);
· la variabilidad de los criterios de selección entre los diversos genotipos;
· el reducido valor de los productos forestales en algunos sistemas; y
· la dificultad de transferir los resultados de la investigación en mejoramiento genético a plantaciones bajo condiciones reales, como en los lugares donde los productores tienen un fuerte incentivo económico para producir su propio material de plantación.
La labor que implica la selección de las especies más promisorias es ardua y, por las razones antes citadas, puede que sea difícil justificar una mejora, en el caso de muchos árboles no industriales, más allá de la experimentación de especies y procedencias. Los objetivos prioritarios del mejoramiento de especies no industriales serán probablemente los estudios taxonómicos de la variación; los ensayes de especies y procedencias; la evaluación de las características reproductivas; y las actividades relacionadas con la conservación de la variabilidad genética.
Como ha señalado Kanowski (1993), el mejoramiento de árboles no recibe insumos financieros o humanos suficientes. Esto ocurre sobre todo en los países en desarrollo donde los fondos de los programas nacionales e internacionales no son suficientes para realizar las actividades esenciales antes indicadas. El nivel técnico del personal e instalaciones inadecuados en casi todas las regiones agrava aún más estos problemas. Por lo que respecta a las especies no industriales, los principales obstáculos para un mejoramiento rápido son la escasez de recursos, aunada a la diversidad de necesidades de los usuarios, mucho más que las limitaciones biológicas.

8.2. Biotecnología y mejoramiento de las especies arbóreas.



8.2.1. Almacenamiento in vitro y crío-conservación.



Estas biotecnologías comprenden el mantenimiento de células, tejidos u órganos en cultivos en los que se reduce la velocidad del crecimiento (por ejemplo disminuyendo la luz, la temperatura o los nutrientes) o se suspende (mediante inmersión en nitrógeno líquido). La crioconservación entraña muchas dificultades técnicas, especialmente en la posterior regeneración de las plantas procedentes de los cultivos crioconservados, pero los últimos resultados son en general alentadores. Se ha logrado regenerar plantas a partir de tejidos crioconservados en más de 70 especies vegetales, incluyendo el coco, el caucho, el cacao y el café, así como varias especies arbóreas forestales. Estos resultados permiten confiar en que las tecnologías de conservación de germoplasma puedan tener diversas aplicaciones en el mejoramiento y conservación de las especies forestales.
Conservación de genes. Aunque el almacenamiento in vitro y la crioconservación se utilizan cada vez más para el almacenamiento de germoplasma amenazado de especies agrícolas (Engelmann, 1991), respecto a las especies arbóreas forestales tienen poca aplicación. Los acervos génicos de casi todas las especies industriales establecidas están bastante bien conservados en rodales in situ y ex situ, y en bancos de semillas. Sin embargo, la diversidad genética de muchas especies arbóreas está seriamente amenazada, sobre todo latifoliadas tropicales y especies no industriales. No se conocen bien ni la distribución geográfica de estas especies ni sus características biológicas y taxonómicas. Los principales obstáculos para la conservación de germoplasma de especies arbóreas forestales son la insuficiencia de recursos económicos disponibles para el estudio, recolección y caracterización necesarios antes de almacenar cualquier germoplasma, y la poca estabilidad a largo plazo de muchas de las instalaciones existentes para el almacenamiento de semillas. Si se tratase de especies recalcitrantes (es decir, especies que producen semillas difíciles de almacenar) se debería dar prioridad al establecimiento de plantaciones ex situ, lo que facilitaría la urgente necesidad de la evaluación de los individuos. A más largo plazo, la crioconservación y el almacenamiento in vitro podrían tener alguna aplicación como estrategia complementaria de conservación, pero sólo en el caso de poblaciones bien estudiadas y recalcitrantes.
Mantenimiento de la fose juvenil. La supresión de los procesos de crecimiento implica también el mantenimiento del estado fisiológico de maduración alcanzado por los tejidos hasta ese momento, sin la incertidumbre que acompaña a otras estrategias de sustitución como la poda repetida o la propagación vegetativa. Por consiguiente, la crioconservación merece mucha más atención como medio de mantener la fase juvenil durante la realización de ensayos clonales simultáneos y en consecuencia, aprovechar las ventajas genéticas que ofrece la aplicación de técnicas de propagación clonal en especies industriales. Esta tecnología se puede aplicar esencialmente cuando existen programas adecuados de mejoramiento, cuando la aplicación de las técnicas clonales a la silvicultura es un objetivo realista, y cuando el rejuvenecimiento es difícil, especialmente en el caso de las coníferas.


8.2.2. Utilización de marcadores moleculares.



La utilización de marcadores moleculares implica la identificación, mediante técnicas bioquímicas muy perfeccionadas, de las variaciones de moléculas celulares como el ADN y las proteínas. Contrariamente a las características fenotípicas de los individuos en estudio, como el vigor, la calidad del tronco y diversos aspectos morfológicos, los marcadores moleculares ofrecen la ventaja de que no cambian por efecto del medio ambiente, ni por la fase de desarrollo de la planta, y además son muy numerosos. Estos atributos han hecho posible la aplicación de los marcadores moleculares al mejoramiento genético de los árboles.
Técnica de la huella digital. Gracias a sus atributos inherentes, los marcadores moleculares son mucho más precisos que los rasgos morfológicos que ayudan a establecer la identidad de un determinado árbol o para analizar su interacción genética con otros árboles. Por ejemplo, utilizando marcadores moleculares fue posible identificar 39 cultivares distintos de melocotones (Ballard et al., 1992). Los marcadores moleculares tienen aplicaciones importantes en la investigación relacionada con los programas avanzados de mejoramiento de especies industriales, especialmente en lo que se refiere al control de la calidad. Por ejemplo, “las técnicas de huella digital” se usan para la comprobación de la identificación clonal, la contaminación de los huertos por individuos no deseables y las modalidades de entrecruzamiento. También tienen una aplicación inmediata en la investigación complementaria sobre especies latifoliadas tropicales y especies no industriales, y en estudios taxonómicos e investigaciones sobre sistemas de reproducción.
Cuantificación de la variación genética. Los marcadores moleculares son muy útiles para identificar caracteres genéticos tales como el vigor y la forma del fuste, ya que la variación causada por el medio ambiente puede, con frecuencia, inducir a errores de selección (es decir, no está claro si tales caracteres se deben a causas genéticas o a factores ambientales). Se han utilizado marcadores para comparar la variación dentro de una población y entre poblaciones de diversas especies de árboles (Muller-Starck, Baradat y Bergmann, 1992). La cuantificación de la variabilidad genética, como apoyo a las estrategias de muestreo para promover la conservación genética y mejorar las poblaciones de nuevas especies industriales y no industriales, es una aplicación potencialmente útil de los marcadores moleculares. Sin embargo, éstos pueden dar lugar a una subestimación de la variación genética en lo que respecta a caracteres (como el vigor y la calidad del fuste) más expuestos a la presión evolutiva, por lo que será preciso utilizarlos con precaución.
Selección con ayuda de marcadores moleculares. Esta técnica consiste en una selección indirecta, basada en marcadores evidentemente asociados con caracteres genéticos importantes desde el punto de vista comercial. No siendo influidos por el medio ambiente y la fase de desarrollo, los marcadores moleculares ofrecen la posibilidad de realizar una selección temprana y eficaz (por ejemplo, la selección de individuos por la calidad de madera en la fase de plántala), que es desde hace tiempo la esperanza de los silvicultores. Aunque estas posibilidades resultan muy atractivas, existen limitaciones que impedirán la aplicación a corto o mediano plazo (Strauss, Lande y Namkoong, 1992). En primer lugar, el análisis de los marcadores es, en la actualidad, demasiado caro para que se puedan seleccionar grandes cantidades de plántalas. En segundo lugar, las asociaciones entre marcadores y rasgos económicamente importantes deben establecerse por separado para cada familia. Por consiguiente, incluso cuando se dispone de marcadores más baratos, la selección con ayuda de marcadores se utiliza sobre todo en programas de mejoramiento avanzados y complejos, es decir, programas en los que no existan problemas financieros para costear la creación y mantenimiento de estructuras genealógicas apropiadas y la aplicación de técnicas de clonación a la silvicultura. En lo que respecta a la mayoría de las especies, es preferible utilizar los recursos disponibles para conseguir que los programas de reproducción alcancen la fase avanzada anteriormente mencionada, en lugar de destinarlos al fomento de la selección con ayuda de marcadores moleculares.
Los marcadores moleculares tienen, en la actualidad, un valor considerable en la investigación estratégica a largo plazo: los estudios sobre estos marcadores están contribuyendo considerablemente a aumentar el conocimiento sobre los mecanismos genéticos y su organización genómica a nivel molecular. En lo que respecta a las especies arbóreas forestales, el estudio de los caracteres cuantitativos será en el futuro el centro de esas actividades, las cuales deberán concentrarse en unas pocas especies prototípicas, por ejemplo el pino de incienso (Pinas taeda).


8.2.3. Ingeniería genética.


La ingeniería genética consiste en la inserción y expresión de nuevos genes en una planta o la modificación del genoma existente mediante la manipulación del ADN. Se encuentran ya en el mercado, o se encontrarán próximamente, especies agrícolas a las que se han insertado genes de resistencia tanto a insectos y virus como a diversos tipos de herbicidas; entre los árboles a los que se han incorporado genes con estas características figuran los álamos. Recientemente se han iniciado muchos proyectos de ingeniería genética en especies arbóreas forestales, orientados, por ejemplo, a la reducción de la biosíntesis de lignina; sin embargo, quedan todavía por resolver numerosas dificultades técnicas. La transformación de una nueva especie con genes actualmente disponibles, resistentes a insectos o herbicidas, constituirá un importante logro de la investigación, cuyo éxito dependerá de la capacidad de regeneración de las plantas completas a partir de las células transformadas. La transformación de caracteres más complejos será una empresa aún más ardua, que exigirá una investigación más básica. Una consideración importante que a menudo no se toma en cuenta, es la necesidad de una intensa experimentación antes de poder formular recomendaciones responsables con respecto a la distribución en gran escala de plantas transgénicas. Los proyectos de investigación de este tipo son necesariamente intensivos, y deben ser considerados con resultados a largo plazo, pues hasta la fecha los éxitos son modestos.
La resistencia a insectos tiene un valor potencial, por ejemplo, para los álamos y algunas especies latifoliadas tropicales. Sin embargo, no se debe subestimar la labor que implica la introducción de varios genes de diferente resistencia para que los insectos no adquieran tolerancia durante la rotación. La reducción de la biosíntesis de la lignina es un objetivo muy importante para las especies destinadas a la obtención de pasta para papel. La introducción de genes con tolerancia a herbicidas tiene cierto interés, pero en muchos programas las ventajas de aplicar herbicidas sin tomar precauciones pueden no ser suficientes para que el programa de investigación resulte rentable. Es probable que los genes con tolerancia al frío tengan cierto valor comercial para muchas especies, en particular los eucaliptos. Sin embargo, queda aún mucho por hacer antes de poder afirmar que es posible conferir una tolerancia suficiente mediante la utilización de proteínas “anticongelantes” y hacer extensivos estos resultados a otras especies arbóreas.
La prevención de la dispersión se convertirá probablemente en una de las principales preocupaciones en la aplicación práctica de la ingeniería genética y la esterilidad deberá ser uno de los primeros objetivos de la ingeniería genética aplicada a las especies arbóreas forestales. El principal factor que limita esta aplicación es el estado actual de los conocimientos sobre el control molecular de los rasgos más importantes, a saber, los relacionados con el crecimiento, la adaptación y la calidad del fuste y de la madera. La ingeniería genética de estos rasgos sigue siendo una perspectiva lejana.
También es importante que los genotipos obtenidos mediante ingeniería genética sean de alta calidad con respecto a otros rasgos. El ensayo clonal es la estrategia más lógica para integrar la ingeniería genética a los programas tradicionales de mejoramiento de árboles. Por estas razones, es preferible aplicar la ingeniería genética a especies que cuentan con programas avanzados de mejoramiento y en las que se pueda considerar de modo realista la posibilidad de utilizar técnicas de clonación. La investigación sobre este tema no deberá constituir un objetivo prioritario en el caso de especies cuya variación natural dentro del taxón no se haya estudiado suficientemente.

8.2.4. Micropropagación



Por ese término se entienden los métodos de propagación de plantas in vitro. Entre éstos se destacan el injerto de yemas axilares (en realidad, una miniaturización de la propagación por esquejes); la inducción de yemas adventicias sobre tejido no meristemático (es decir, la inducción de un vástago de novo) y la embriogénesis somática (donde las células o pequeños grupos de células cultivadas experimentan una diferenciación y desarrollo análogo al del embrión zigótico). Como alternativa a otros métodos de propagación vegetativa, la ventaja de la micropropagación estriba en su capacidad de multiplicar a gran escala genotipos superiores. Se han sometido a micropropagación más de 1 000 especies de plantas, incluidas más de 100 especies arbóreas forestales (Bajaj, 1991; Thorpe, Harry y Kumar, 1991). Probablemente se podrían realizar experimentos con éxito en casi todas las especies de árboles.
En lo que respecta a la mayor parte de las especies industriales de plantación forestal, el costo del material de plantación y la escasez de datos sobre los resultados de campo siguen siendo los principales obstáculos que deberán superarse antes de que se pueda prever un uso más generalizado de las plantas micropropagadas como material directo de plantación (Haines, 1992). Sin embargo, la micropropagación tiene una aplicación inmediata en los sistemas integrados de propagación clonal, que permite rápidamente la plantación comercial de esquejes obtenidos a partir de plantas madres de los clones seleccionados y micropropagadas. Este método sólo es válido en programas muy avanzados de reproducción, en la actualidad muy escasos, que incluyen la identificación de clones superiores. Es esencial una integración equilibrada en los programas de reproducción. Cuando la realización de ensayos clonales en una escala relativamente amplia es posible y no presenta problemas financieros, el hecho de que en la actualidad las técnicas sean aplicables sobre todo a material juvenil no constituye necesariamente un impedimento para obtener ventajas considerables de la silvicultura clonal. No obstante, esto depende de la capacidad de almacenar material juvenil mientras dura el ensayo en el campo. Las variaciones genéticas en la respuesta, a menudo considerables, no serán probablemente una dificultad importante si antes del ensayo en el campo se efectúa una previa selección para determinar los genotipos con capacidad de respuesta, aunque sea importante demostrar la ausencia de correlaciones adversas con los rasgos económicos. Los programas de mejoramiento de nuevas especies industriales y no industriales, no están lo suficientemente avanzados como para justificar a corto plazo un uso generalizado de la micropropagación.
La micropropagación podrá aplicarse de modo más amplio a la multiplicación de plantas madres de especies industriales a medida que avancen los programas de mejoramiento y se superen otras limitaciones de la silvicultura clonal, por ejemplo los problemas de maduración. En el caso de algunas especies arbóreas no industriales, la micropropagación puede ser importante en último término para la multiplicación de variedades seleccionadas antes de su distribución. La aplicación de técnicas sencillas de micropropagación, aplicables a las especies para las que esas técnicas todavía no están disponibles es, por lo tanto, un objetivo de investigación útil pero no prioritario respecto a otros, como el fomento de los programas de reproducción.
El trabajo realizado con algunas especies vegetales indica que es posible encapsular embriones somáticos para formar semillas artificiales, que pueden entonces manipularse como semillas tradicionales. Es posible que, después de una investigación considerable, los adelantos en esta área permitan superar la limitación del costo del material de plantación antes mencionada y utilizar directamente estos propágulos para crear plantaciones forestales. En relación con las especies industriales, el desarrollo de esta tecnología constituye, en consecuencia, un objetivo de investigación útil a largo plazo, pero aplicable sobre todo a una o dos especies prototípicas, como por ejemplo Pitea abies y Pinas taeda.

8.2.5. Control in vitro del estado de maduración.



Se han notificado varios casos de yemas maduras cultivadas in vitro en las que se ha observado una regresión hacia un estado juvenil como respuesta a técnicas y condiciones de cultivo. Esto ha abrigado la esperanza de que el rejuvenecimiento in vitro puede ser una solución al enraizamiento deficiente y a la falta de vigor que muestran los brotes provenientes de árboles adultos en muchas especies de plantación forestal. El principal inconveniente de este método es que existen pocas pruebas de un rejuvenecimiento completo, permanente y estable. De hecho, algunos estudios han demostrado claramente que el efecto es una respuesta temporal a las condiciones de cultivo. Las probabilidades de éxito en esta línea de investigación parecen escasas. Es mucho más probable que un conocimiento de la base molecular de la maduración (Hutchison y Greenwood, 1991) dé lugar a una manipulación práctica, pero esta labor está ano en sus comienzos y la reversión o la aceleración del proceso de maduración hasta alcanzar objetivos precisos sigue siendo una posibilidad remota.
En lo que respecta a la aplicación de técnicas clonales a especies industriales, el mantenimiento de la fase juvenil es tan útil para muchos fines como el rejuvenecimiento (Haines, 1992) y podrá conseguirse probablemente mediante tecnologías como la crioconservación o “coppicing”. No obstante, uno de los objetivos más importantes de la investigación estratégica a largo plazo para la reproducción de especies arbóreas forestales con fines industriales sigue siendo un control más estricto del estado de maduración. El rejuvenecimiento es útil sobre todo cuando están ya en marcha los programas adecuados de reproducción y no existen limitaciones para la aplicación de técnicas clonales en la explotación silvícola

8.3. Prioridades de la investigación.



8.3.1. Investigación complementaria


El análisis anterior permite indicar que las posibles aplicaciones a corto plazo de la biotecnología como apoyo a la silvicultura son las siguientes:
· utilización de marcadores moleculares con fines de control de calidad en programas avanzados de reproducción para especies industriales establecidas. Por ejemplo, para comprobar la caracterización de los clones, la contaminación de los huertos y las ganancias de reproducción entre individuos mediante la técnica de la huella digital;
· utilización de marcadores para estudios e investigaciones taxonómicas;
· utilización de marcadores para cuantificar la variación genética como ayuda en la formulación de estrategias de muestreo relacionadas con la conservación de genes y el establecimiento de colecciones de poblaciones destinadas a programas de mejoramiento de “nuevas” especies industriales y no industriales.


8.3.2. Investigación estratégica



Las prioridades de la investigación estratégica en biotecnología para el mejoramiento de árboles pueden clasificarse en tres grandes grupos:
Investigación genérica a largo plazo. Esta investigación es más eficaz cuando se realiza con un pequeño número de especies prototípicas, para evitar la duplicación de recursos y esfuerzos. Es preciso conceder una alta prioridad a los objetivos siguientes:
· ingeniería genética para determinar la esterilidad, en la que se basarán muchas de las aplicaciones finales;
· utilización de marcadores moleculares y técnicas de transformación del ADN para investigar procesos genéticos a nivel molecular, en particular, los relacionados con rasgos complejos como el crecimiento, la adaptación y la calidad del tronco y la madera. Esta labor es importante sobre todo para las especies de árboles industriales, pero también facilita la aplicación de la biotecnología a especies arbóreas no industriales;
· estudios moleculares del estado de maduración de especies industriales de plantación.
Deberá concederse menor prioridad al fomento de la embriogénesis somática, combinada con la tecnología de semillas artificiales, como método poco costoso de propagación clonal.

Investigación específica a largo plazo. Las dos áreas prioritarias son las siguientes:


· ingeniería genética para caracteres útiles, incluida la reducción de la lignina en especies destinadas a la obtención de pasta para papel; tolerancia al frío, especialmente en eucaliptos; y resistencia a insectos, por ejemplo en álamos y tal vez meliáceas (cuando existan programas adecuados de reproducción). La transformación con genes apropiados (introducción de varios genes en el caso de la resistencia a insectos) podrá conseguirse a corto o mediano plazo (digamos en un plazo de cinco a diez años), pero será necesario tal vez un período de diez años de experimentación de campo antes de que se pueda recomendar su distribución comercial;
· selección de especies con ayuda de marcadores respecto de las cuales existan programas avanzados de reproducción y sea posible costear la creación y mantenimiento de estructuras de población apropiadas. Probablemente habrán de transcurrir diez años antes de que esta técnica se pueda poner en práctica.
Investigación a corto y mediano plazo. Se deberá prestar atención a las áreas siguientes:
· estudio de las correlaciones genéticas entre la capacidad regenerativa y los rasgos importantes desde el punto de vista comercial (alta prioridad);
· desarrollo de métodos de crioconservación como medio para mantener la fase juvenil en programas avanzados de reproducción de especies industriales (alta prioridad);
· apoyo a la crioconservación como método complementario para la conservación de especies que cuenten con programas de mejoramiento y que se haya demostrado que las semillas son difíciles de almacenar (prioridad moderada);
· elaboración de técnicas sencillas de micropropagación de especies para las cuales no estén todavía disponibles dichas técnicas (prioridad de baja a moderada).


APÉNDICE I. COMENTARIO FINAL.


El presente trabajo expone tan sólo, los conceptos básicos que actualmente se están aplicando en la investigación biotecnológica en los ámbitos de la biotecnología vegetal, animal, con respecto a la salud humana, alimentos transgénicos…
Se que me he dejado atrás temas como la biotecnología industrial, ambiental y alguna rama de nueva investigación, pero por extensión del presente trabajo he tenido que eliminar información.
Antes de concluir he de realizar una aclaración con respecto al apartado de biotecnología molecular, la información expuesta está sacada de una serie de proyectos de investigación específicos, por eso el contenido del mismo resulta más específico que el del resto del trabajo.
Sin más concluyo este trabajo pensando que en biotecnología aún queda muchísimo por investigar y por explicar, ya que las posibilidades de la combinación del ADN son infinitas.


APÉNDICE II. DIRECCIONES DE INTERNET.



La información reflejada en el presente trabajo ha sido extraída de las siguientes direcciones de Internet:
www.infoagro.com/semillas_vivero/semillas/biotecnologia.asp
www.bioxamara.tuportal.com
www.monsanto.es/biotecnologia/basicos.html
www.monsanto.es/biotecnologia/porque.html
www.fao.org
www.fao.org/ur/seattles.htm
www.aor.org/docrep
http://delitosinformaticos.com/
www.iesam.csic.es/principa.htm
www.ugr.es
www.pagina12.com.ar/2001/01-05/01-05-30/index.htm
www.ibt.unam.mx/server/PRG.base?alterno:0,clase:ibt,pre:base
http://134.225.167.114/NCBE/PROTOCOLS/menu.html
www.pntic.mec.es/
http://cerezo.pntic.mec.es/jlacaden/Ptransg2.html#PTG201
www.aldeaeducativa.com/terra/temas/
www.aldeaeducativa.com/aldea/
www.3.usal.es/dbbm/biotec/
www.conargen.org.mx/planacc/
Adjunto con el presente trabajo dos disquetes en las cuales figuran todas la direcciones de Internet a las que he recurrido y que no he podido escribir aquí correctamente.

Autor:

Angelación





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