monografia de ecologia transgenicos i
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UNIVERSIDADA ANDINA DEL CUSCO – FILIAN PUERTO MALDONADO – FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES
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RESUMEN
La ciencia actualmente ha avanzado en su investigación sobre el estudio de la
genética, es así que actualmente hablamos de: Organismos Vivos Modificados,
Organismos Genéticamente Modificados y Especies transgénicas. Al hablar de
Organismos Vivos Modificados nos referimos a “cualquier organismo que posea una
combinación novedosa de material genético obtenida mediante el uso de biotecnología
moderna”. También hablamos de Organismos Genéticamente Modificado “que son es
aquellos cuyo material genético es manipulado en laboratorios donde ha sido diseñado
o alterado deliberadamente con el fin de otorgarle alguna característica específica”.
Este ultimo punto nos permite hablar actualmente de las especies transgénicas las
cuales pueden ser microorganismos, animales o plantas.
PALABRAS CLAVES: Organismos vivos Modificados, Organismos Genéticamente
Modificados, Transgénico, Gen, ADN, Genética, Células, Genomas.
Organismos vivos Modificados, Organismos Genéticamente Modificado y Especies
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INTRODUCCIÓN
El presente trabajo tiene como objetivo informarnos sobre el desarrollo científico
concerniente a la manipulación genética que se esta efectuando en las diferentes
especies animales, microorganismos y plantas así mismo mencionaremos los
beneficios y riesgos que contrae éstas. Por ese motivo en el punto numero I titulado
“Organismos Vivos Modificados” abordando los temas de ámbitos generales y su
definición. En el segundo apartado se abordara “organismos Genéticamente
Modificados” describiendo su definición y los riesgos y beneficios que tienen.
Finalmente en la tercera parte de este trabajo se brindara una información sobre
“Especies Transgénicas” especificando microorganismos animales y plantas con sus
respectivos beneficios y riesgos.
Esperando que este trabajo contribuya al desarrollo de nuestros conocimientos, en
beneficio de nuestra formación académica y cultura general. Por estas razones
presento ante usted este trabajo de investigación bibliográfico Titulado “Organismos
vivos, Organismos Genéticamente modificados y Especies Transgénicas”
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ORGANISMOS VIVOS MODIFICADOS , ORGANISMOS GENETICAMENTE MODIFICADOS Y ESPECIES
TRANSGENICAS
I. ORGANISMOS VIVOS MODIFICADOS (OVM)
1.1 Ámbitos generales
El progreso humano está indisolublemente vinculado al avance de la ciencia y la tecnología y su aplicación a fines industriales y comerciales. Ese avance se da normalmente por evolución, en cuyo caso la aceptación y adopción de la nueva tecnología no representa un problema. Cada tanto se da un avance “discontinuo” o un “salto” en el desarrollo que ocasiona un cambio radical en el modo de hacer las cosas y, por lo tanto, una aprensión en su adopción y uso, fundamentalmente por el temor a lo desconocido.
La ingeniería genética está dentro de esta categoría. La posibilidad de manipular los genes de distintas especies para obtener resultados más rápidamente que a través de los clásicos cruzamientos mendelianos es un enorme salto tecnológico que tiene un gran potencial en términos de aumento de la productividad pero despierta incógnitas, por sus eventuales efectos en el medio ambiente, la biodiversidad y la salud.
1.2. Organismos Vivos Modificados
En los últimos 30 años, la biotecnología moderna ha revolucionado nuestra capacidad de alterar las formas de vida. Los científicos han aprendido cómo extraer y transferir, de una especie a otra, cepas de ADN y genes íntegros, que contienen las instrucciones bioquímicas que rigen el desarrollo de un organismo.
Utilizando técnicas sofisticadas, pueden manipular con precisión las intrincadas estructuras genéticas de las células vivas de los individuos. Por ejemplo, pueden insertar genes de un pez de agua fría en un tomate para crear una planta tolerante a las heladas, o utilizar genes bacterianos para producir maíz tolerante a herbicidas. Los resultados de estas operaciones se conocen como Organismos Vivos Modificados – OVMs o, más popularmente, organismos genéticamente modificados – OGMs.
1.2.1. Definición
Es cualquier organismo vivo que posea una combinación nueva de material genético que se haya obtenido mediante la aplicación o modificaciones de la biotecnología moderna.
Según el Protocolo de Cartagena sobre Bioseguridad (2000), la definición encadena tres conceptos: el organismo vivo, el organismo vivo modificado y la biotecnología moderna. El organismo vivo es “cualquier entidad biológica capaz de transferir o replicar material genético, incluyendo organismos estériles, virus y viroides”. El organismo vivo modificado (OVM) es “cualquier organismo que posea una combinación novedosa de material genético obtenida mediante el uso de biotecnología moderna”. Finalmente, la biotecnología moderna es “la aplicación de: técnicas in vi -t ro de ácidos nucleicos, incluyendo el ácido desoxirribonucleico (DNA) recombinante y la inyección directa de ácidos nucleicos a células u organelos , o la fusión celular más allá de la familia taxonómica, tales que sobrepasan barreras naturales fisiológicas, reproductivas o de recombinación y que no sean técnicas utilizadas en la selección y el mejoramiento tradicional”. Dentro del organismo vivo se incluyen organismos estériles, virus y viroides para evitar interpretaciones sobre la capacidad de transferir y replicar genes
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que pudieran tener ciertos organismos modificados, mismas que podrían dar lugar a subterfugios para evitar las evaluaciones de riesgo, el etiquetado o las notificaciones.
En los años 50: se descubre la estructura del ADN, Es la base para las técnicas de Modificación que permiten alterar el código genético de los individuos con el fin de darles nuevas Características que naturalmente no tendrían.
En 1994 el primer alimento genéticamente modificado: el tomate larga vida, ( Flav´r Sav´r Tomatos-USA).2007 Hoy existen todo tipo de productos agrícolas básicos (commodities) genéticamente modificados (maiz BT, soya, canola, algodón, claveles).
II. ORGANISMO GENETICAMENTE MODIFICADOS
2.1. Antecedentes
Del mejoramiento por selección a la modificación genética Durante siglos los agricultores han utilizado métodos de selección para mejorar sus cultivos y ganadería. El método más tradicional era:
en relación con las plantas, guardar las semillas de una planta particular que diese el rendimiento óptimo, o que presentase la mejor combinación de determinadas características deseadas;
en relación con los animales, controlar la reproducción animal para desarrollar al máximo y reforzar los caracteres deseables. Con el tiempo, los controles sobre la reproducción de plantas y animales, e incluso de
algunos microbios útiles (tales como las levaduras utilizadas en el pan y en la vinificación) se fueron volviendo más complejos, incluyendo procesos para desarrollar híbridos.
En la medida en que el desarrollo de variedades comenzó a tener un mayor significado comercial, aparecieron preocupaciones adicionales. Era esencial asegurar que una variedad de planta fuera “estable”, o sea que a través de generaciones de reproducción selectiva se eliminaran totalmente las características recesivas indeseables para que la variedad fuera en el futuro de “pura cepa”. Esto constituyó una condición previa si se quería que el que había desarrollado la variedad protegiera sus “derechos de propiedad intelectual” con respecto a ella. En 1961, la Unión Internacional para la Protección de Nuevas Variedades de Plantas (UPOV) amalgamó las reglas y principios existentes para determinar si una variedad es “estable”, creando así un estándar que ahora está generalmente aceptado. Se ha sugerido que este desarrollo (un precursor del trabajo moderno sobre derechos de propiedad intelectual (DPI) relativo a la modificación genética tradicional de variedades de plantas y animales, que se discute más abajo) puede no haber sido un paso positivo, dado que las variedades que son menos estables pueden ser menos vulnerables a las enfermedades.La búsqueda de “estabilidad” en la variedad de cultivo y otros factores han hecho que los procesos tradicionales de desarrollo agrícola sean extremadamente prolongados. Tanto la reproducción tradicional como los métodos de hibridación, sin embargo, dependen de la disponibilidad de especies que están previamente adaptadas para el uso en una región. Si un carácter deseado (por ejemplo, la resistencia a una enfermedad u hongo en particular) no se encuentra disponible, puede que no sea posible desarrollarlo a través de estos métodos. Se esbozó un giro fundamental en este proceso en la década de 1950, cuando James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, la doble espiral de nucleótidos que, según postularon, constituía el modelo de la vida. Este escubrimiento dio lugar a una nueva teoría de la genética: que al alterar este código genético se puede dotar a los organismos de nuevas características, imposibles de lograr a través de procesos de evolución natural, mejoramiento tradicional por selección o incluso hibridación. La teoría que utilizaron para explicar su descubrimiento fue que estas características continuarán reproduciéndose de forma estable y predecible porque han quedado integradas al código del ADN, que se consideró que controlaba directamente la forma en que se reproducen y se especializan las células dentro del organismo.
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(Si bien la teoría básica de que el ADN es el código primario de toda la vida ha sufrido ajustes teóricos importantes desde los tiempos de Watson y Crick, este concepto general, y su progenie actual, se describirán en este documento como la “teoría Watson-Crick” a fin de distinguirla de las teorías en desarrollo que se discuten más abajo que reconocen una serie de otros elementos constituyentes esenciales de la vida, incluyendo especialmente las proteínas como el ARN.)
Hacia la década de 1970, se hizo posible aislar genes individuales, modificarlos y copiarlos dentro de las células. El importante potencial comercial de estos avances fue reconocido de inmediato y el desarrollo comenzó en primer lugar a través de programas de investigación y desarrollo en instituciones empresariales y académicas. Los primeros alimentos completos genéticamente modificados (los tomates denominados FLAVRSAVR) aparecieron en los mercados de EE.UU. en 1994. Desde entonces se han desarrollado muchas otras mercancías de este tipo.
A manera de ejemplo, en un Anexo a este documento se incluye una descripción simplificada de uno de los muchos procesos a través de los cuales se obtienen los OGM (por recombinación del ADN). Básicamente, las técnicas de modificación genética o “ingeniería genética” permiten a los científicos encontrar genes que controlan características particulares, separarlos de su fuente original y transferirlos directamente a las células de un animal, planta, bacteria o virus. Este proceso se basa en la premisa ya descripta más arriba de que el código del ADN es conocido, que controla todas las características del espécimen, que es hereditario, y que es común a todas las formas de vida. Desde esta perspectiva, existen tres diferencias fundamentales entre el mejoramiento tradicional por selección y la modificación genética:
1. En la modificación genética, los científicos pueden extraer genes de una planta, animal o microbio e insertarlos directamente en el ADN de las células de otra, o pueden modificar un gen existente dentro de aquel organismo. Esta labor no se basa en el enfoque mendeliano de reproducción tradicional, que busca normalizar una característica suprimiendo otras (genes recesivos) a lo largo de muchas generaciones.
2. Se ha esperado que la modificación genética permita dotar a una planta o a un animal de cualidades hereditarias nuevas en forma mucho más rápida que a través de los métodos tradicionales y que permita añadir cualidades enteramente nuevas a una especie.
3. La modificación permite que los genes sean transferidos mediante mecanismos que no existen en la naturaleza, entre diferentes especies e incluso entre animales y plantas
2.2. Definición
Un organismo modificado genéticamente (abreviado OMG, OGM o GMO, este último del inglés Genetically Modified Organism) es aquel cuyo material genético es manipulado en laboratorios donde ha sido diseñado o alterado deliberadamente con el fin de otorgarle alguna característica específica. Comúnmente se los denomina transgénicos y son creados artificialmente en laboratorios por ingenieros genéticos.
Las técnicas de ingeniería genética que se usan consisten en aislar segmentos
del ADN (material genético) para introducirlos en el genoma (material hereditario) de otro, ya sea utilizando como vector otro ser vivo capaz de inocular fragmentos de ADN (Agrobacterium tumefaciens, una bacteria), ya sea bombardeando las células con micropartículas recubiertas del ADN que se pretenda introducir, u otros métodos físicos como descargas eléctricas que permitan penetrar los fragmentos de ADN hasta el interior del núcleo, a través de las membranas celulares.
Al hacer la manipulación en el material genético, este se vuelve hereditario y puede transferirse a la siguiente generación salvo que la modificación esterilice al organismo
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transgénico. Como la Ingeniería genética permite crear nuevos organismos o alterar los ya existentes mediante la manipulación de su información genética.
¿Qué es la información genética y donde se almacena?
Las características de todo ser vivo desde su apariencia hasta las respuestas más elementales a su entorno, están escritas en los genes, las unidades básicas de información a partir de las cuales se forman las proteínas, El conjunto de genes recibe el nombre de genoma y el de proteínas proteoma, ambos constituyen la información genética, que no es solo única para cada especie si no incluso para cada individuo.
Organismo: las características propias ser vivo están determinadas por su información genética. Célula: la unidad básica de los seres vivos contienen un núcleo en la cual se diferencian los cromosomas.Cromosomas: Estructura del núcleo formada por una larga molécula de ADN fuertemente enrollada.ADN: Molécula que contiene la información genética que es una suma de tramos, partes de los cuales se identifican como genes.Gen: Tramo de ADN que determina por medio de un complejo código, las características de cada organismo.
2.3. Beneficios
Los beneficios que han sido identificados como posibles resultados de la agricultura/maricultura con MG son muchos y variados. Por ejemplo:
Se espera que los OGM aumenten la productividad agrícola y la marícultura, maximizando los rendimientos por hectárea y per cápita. Este sería un beneficio importante en un mundo en el cual la demanda de tierras aumenta, con una proliferación de usos potenciales, incluso en las regiones más aisladas. Desde el punto de vista de la conservación, las actividades que reducen la presión de conversión de las tierras desde su estado natural a la agricultura, o de tierras agrícolas o ganaderas a otros usos, aportarían un beneficio sustancial. La acuicultura comercial también utiliza tecnología GM para aumentar el crecimiento y la adaptabilidad de las especies.
Los cultivos GM son citados frecuentemente por su potencial de fomento de la seguridad alimentaria. Como lo destacan las actas del CMN-2, un grupo de trabajo reciente que incluyó, entre otras, a la Academia de Ciencias del Tercer Mundo, a la Royal Society de Londres, a la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU. y a la Academia de Ciencias de Brasil, hizo un llamado a nuevos avances en la biotecnología agrícola con el fin de promover la seguridad alimentaria.
Los cultivos que pueden resistir a enfermedades conocidas o previsibles pueden brindar beneficios importantes a la sociedad. Este beneficio puede expresarse en términos financieros y de otro tipo, y también constituye un beneficio social.
El uso de OGM también tiene el potencial de desarrollar “soluciones específicas” frente a problemas que enfrentan determinadas colectividades, tales como la aparición de una nueva plaga o enfermedad. La capacidad para
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introducir determinados caracteres y para iniciar el proceso a través de procedimientos de laboratorio, puede permitir que estas soluciones se desarrollen y apliquen más rápidamente.
Otro beneficio reivindicado en el caso de algunos OGM agrícolas es la reducción del uso de pesticidas. A este respecto también los beneficios medioambientales pueden ser considerables, dado el papel que han desempeñado los pesticidas agrícolas en la extinción de especies y en la contaminación de ecosistemas cruciales, tales como los humedales costeros.
Los beneficios relativos a la captación del carbono y al cambio climático pueden acrecentarse si se utilizan árboles GM. Dado que las polémicas sobre la utilidad de la captación del carbono dentro del análisis del cambio climático han quedado zanjadas en general, se puede prever una utilización de estos árboles, la cual ha incluso comenzado ya. Sin embargo, como dicha captación es eficaz sólo si los árboles no son talados, cabe interrogarse sobre el valor de sustitución de árboles GM como reemplazo de bosques, ecosistemas y especies que presentan una mayor diversidad y valor.
En algunos pocos casos, la propuesta de introducción de OGM incluye usos intencionalmente “invasores”. La ingeniería genética ha sido aplicada a insectos, bacterias y otras formas de vida no alimenticias con el fin de satisfacer necesidades agrícolas específicas. Han sido desarrollados insectos GM con diversos objetivos, tales como reducir la población de plagas de insectos particularmente dañinos para la agricultura, e inhibir caracteres perjudiciales en insectos “silvestres” (incluyendo por ejemplo el carácter que permite al mosquito Anopheles albergar al parásito de la malaria).Este tipo de OGM deben ser considerados separadamente en vista de la intención muy diferente que subyace en su uso. De hecho, estos usos están específicamente destinados a llevar al cruzamiento y causar la modificación directa de especies silvestres.Del mismo modo, se han autorizado bacterias genéticamente manipuladas para uso agrícola en Estados Unidos, con el fin de aumentar la capacidad de fijación de nitrógeno de algunos cultivos agrícolas. El objeto de esta introducción será también reemplazar a especies naturales. Estos proyectos han desarrollado también microbios para la descontaminación biológica de los suelos.
Un importante beneficio de muchos OGM agrícolas es la merma en el uso de fosfatos orgánicos y piretrinas insecticidas. Aunque los datos a este respecto no son completos, informes recientes indican que en Estados Unidos,desde la comercialización del algodón Bt en 1996, el volumen total de pulverizaciones de insecticidas sobre cultivos de algodón ha sido reducido en unos 3,8 millones de litros de producto formulado por año, conduciendo a una reducción significativa del uso de los peligrosos organofosfatos e insecticidas piretrinoides.
Aunque la lista de beneficios futuros potenciales que se reivindica que se obtendrán de los OGM es muy extensa, cabe mencionar aquí en especial el concepto de “vacunas comestibles”, tanto porque se encuentran actualmente en ensayo como porque entrañan un valor potencial inestimable para la humanidad. Si resultara exitoso, este programa podría eliminar la necesidad de agujas y de almacenamiento en frío de las vacunas, volviéndolas más disponibles y fáciles de transportar hacia las zonas donde son necesarias, y eliminando uno de los vectores a través de los cuales se originan las epidemias locales de VIH/SIDA. Se ha observado que la diarrea causada por bacterias es
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una de las principales fuentes de mortalidad infantil, en particular en los países en desarrollo, donde es difícil obtener inyecciones a tiempo. Ciertos estudios recientes en animales utilizando bananas y tomates transgénicos, que producen vacunas contra el cólera o para responder a agentes patógenos específicos responsables de muchos tipos prevalecientes de diarrea, están dando resultados alentadores. En el futuro dichas vacunas comestibles también podrían ser capaces de suprimir la autoinmunidad (un estado en que las defensas del organismo atacan por error tejido normal no infectado).
Las controversias, sin embargo, giran en torno a la forma de evaluar estos beneficios. Una cuestión clave es la medida en que han sido o pueden ser comprobados. Hay pocas pruebas, a veces suministradas de forma episódica, que vinculen determinadas ventajas con la utilización de GM. Por ejemplo, como se observó más arriba, es difícil encontrar datos estadísticos relativos a la agricultura que muestren una correlación adecuada entre cultivos GM y productividad, lo cual pareciera que debería ser el motivo básico para la introducción de estos cultivos como elemento de los programas de seguridad alimentaria en los países en desarrollo. Las afirmaciones según las cuales las variedades pueden ser desarrolladas más rápidamente con técnicas GM que a través de métodos más tradicionales no se confirma totalmente con los datos disponibles. Aun la reducción en el uso de pesticidas ha sido cuestionada, porque las informaciones se basan en la demanda de pesticida de los agricultores que utilizan cultivos GM, y no en los totales más amplios de una subregión.
Los beneficios en cuanto a seguridad alimentaria y al concepto de “solución-para-asunto específico” en cuanto a determinados problemas agrícolas son también cuestionados en Ocasiones. Se arguye que estos programas pueden generar, en una comunidad o zona, una dependencia excesiva de un pequeño número de variedades “milagrosas” resistentes a plagas, Riesgos o enfermedades comunes, conduciendo luego a una escasez más grave de alimentos cuando resulta que dicha variedad es sensible a otros acontecimientos o riesgos menos comunes.
En general, las controversias sobre los beneficios se deben a la falta de información específica y estadísticamente válida. Como en el caso de todo proceso de decisión medioambiental, la existencia de datos confiables es un requisito previo indispensable para adoptar decisiones que beneficien a todos.
2.4 Riesgos
El análisis de riesgos en relación con el uso de variedades GM debe incluir tanto el riesgo de que el “debate científico” revele inestabilidad en los OGM, como los riesgos que existan independientemente del resultado de ese debate.
Análisis general de riesgos basado en el “debate científico”: Existen muchas variaciones de estas preocupaciones, dependiendo de varios factores. En general, estas preocupaciones giran en torno a la posibilidad de que la modificación genética de una especie y su posterior introducción afectará a otras especies o causará otros cambios en la especie introducida.
Una de dichas preocupaciones se refiere a la posibilidad de una transferencia horizontal de genes en ecosistemas marinos y de agua dulce. Esta preocupación es particularmente pertinente, porque en diversas experiencias de introducción de especies (tanto especies exóticas silvestres como de cría, así como OGM) se ha observado que hay
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especimenes introducidos que escapan de sus “granjas”. Se ha probado que existen en los ecosistemas marinos agentes virales o bacterianos que pueden volver a unir ADN que flota libremente, lo cual refuerza estas preocupaciones. Esto ha dado lugar a su vez a que se plantee la cuestión de la posibilidad de una transferencia horizontal de genes a partir de peces GM de las “granjas” a las especies silvestres.
En los ecosistemas terrestres, parece altamente improbable este tipo de transferencia horizontal; pero numerosos científicos han indicado que la transferencia viral sigue siendo posible. Además, el reemplazo de genes puede no ser estable, de modo que puede tener otros impactos sobre el organismo y su entorno.
Riesgos aplicables bajo ambos paradigmas científicos: Muchos riesgos medioambientales relacionados con el uso de OGM pueden ser aplicables incluso si se acepta que el ADN es el único determinante de los esquemas reproductores celulares. Cabe mencionar las preocupaciones siguientes, entre otras:
Estabilidad ecológica de los OGM: Aun dentro de la teoría del ADN de Watson-Crick, cada gen puede controlar varios caracteres diferentes en un mismo organismo. La inserción de un nuevo gen puede tener un impacto accesorio imprevisto en el resto del genoma del receptor, lo que puede causar efectos secundarios inesperados. Por ejemplo, las semillas de mostaza genéticamente modificadas para conferirles resistencia a los herbicidas resultaron ser 20 veces más fértiles que su equivalente no GM. No todos los efectos colaterales de este tipo son inmediatamente identificables. Se puede argumentar que el ciclo de vida relativamente limitado de la mayoría de los cultivos agrícolas anuales puede actuar como una salvaguarda práctica frente a este problema. Sin embargo, las especies migratorias y/o de larga vida tales como peces o árboles se diferencian de la mayor parte de los cultivos agrícolas porque sobreviven en una misma zona o se desplazan entre diversas zonas durante largos períodos de tiempo. A los efectos de evaluación de riesgos, es difícil apreciar este tipo de riesgos. Si bien muchos efectos colaterales podrían, como las mutaciones convencionales, ser dañinos, o incluso fatales para el vector, otros efectos pueden no serlo, o, en las especies de más larga vida, pueden transmitirse a la descendencia mucho antes de que se conozca el defecto.
Cruzamiento/contaminación genética: Los OGM podrían cruzarse con sus parientes silvestres y con otras especies sexualmente compatibles dentro del área en la cual son introducidos. Los expertos no concuerdan sobre el impacto de este tipo de hibridación. Se espera que el nuevo carácter, valioso en el contexto agrícola, desaparezca rápidamente en el medio silvestre, salvo si confiere a la especie receptora un beneficio en materia de selección. Sin embargo, bien puede ser que la tolerancia a un pesticida determinado o a plagas naturales constituya dicho beneficio de selección y que por lo tanto altere la relación ecológica y comportamiento de las especies nativas
Competencia con especies naturales: Un carácter promovido con frecuencia por los que desarrollan cultivos GM es su mayor productividad gracias a un crecimiento más rápido. La maduración rápida puede, sin embargo, servir como una ventaja competitiva significativa que podría permitir a un organismo convertirse en invasor (extenderse a
nuevos hábitats y causar daños ecológicos o económicos). Aun si hay pocas. probabilidades que una especie GM dada se cruce con especies silvestres locales, puede triunfar en la competencia forzando a estos a disminuir y posiblemente llegar a la extinción.
Mayor presión de selección sobre organismos que son objetivo y sobre los que no lo son: Otro resultado de un cambio de este tipo es que puede aumentar la presión
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para que las especies se adapten, como si se tratara de un cambio geológico o de otra presión de selección natural. Se ha identificado a los organismos GM resistentes a las plagas como un posible impulso biológico para que ciertas especies de plagas agrícolas desarrollen poblaciones resistentes a determinadas toxinas.
Impacto sobre los ecosistemas: Cuando existen los tipos mencionados de situaciones y riesgos, siempre van acompañados del riesgo de daño o destrucción del ecosistema. Cuando una parte de un ecosistema determinado es modificada por mecanismos de cruzamiento o de selección, reemplazada por especies exóticas o afectada de alguna otra forma, los efectos de ese cambio pueden extenderse mucho más allá de la especie determinada que ha sufrido el impacto. Un cambio en las especies presa puede afectar al predador y alterar el equilibrio de su utilización de especies alimenticias.
Imposibilidad de seguimiento: En caso que una especie sea introducida específicamente con el propósito de interactuar con especies naturales o reemplazarlas, como en el caso de los insectos y bacterias GM antes descritos, se crea también el riesgo de “abrir la caja de Pandora”. Una vez que dichos organismos han sido introducidos, puede no ser posible recuperarlos o eliminarlos si posteriormente surgen problemas. En la historia de los intentos de la humanidad por resolver determinados problemas causados por la introducciones intencionales de especies exóticas queda claro que la predicción de los posibles impactos de la introducción de especies es, en el mejor de los casos, una ciencia inexacta.
Muchos de estos riesgos son básicamente los mismos que se plantean en relación con la introducción de especies no GM. Las preocupaciones ligadas a la contaminación genética, la competencia, los daños a los ecosistemas y la incapacidad para “deshacer” introducciones equivocadas, por ejemplo, se aplican igualmente si se trata de especies exóticas naturales o de cría por métodos convencionales. Del mismo modo, la presión de selección es por lo menos tan pertinente al uso de pesticidas como a los OGM.
Todo ello no indica, sin embargo, que los OGM sean seguros o beneficiosos, ni que tengan que ser observados con menos cuidado simplemente porque comparten riesgos potenciales con otras graves cuestiones de conservación. Las especies exóticas invasoras son una de las amenazas medioambientales más graves actualmente identificadas, y han sido señaladas como tales en busca de atención internacional con carácter urgente; os pesticidas, por su parte, han sido definidos hace tiempo como peligrosos para el medio ambiente.
III.- ESPECIES TRANSGENICAS
3.1. Microorganismos transgénicos
Como se reproducen con rapidez y son fáciles de desarrollar, las bacterias transgénicas producen hoy infinidad de sustancias importantes y útiles para la salud y la industria. En el pasado, las formas humanas de proteínas como insulina, hormona del crecimiento y factor de coagulación, que sirven para tratar graves enfermedades y alteraciones en las personas, eran muy raras y costosas. Pero ahora, las bacterias transformadas con genes para proteínas humanas producen estos importantes compuestos de una manera muy económica y en gran abundancia. Las personas que tienen diabetes insulino-dependiente son tratadas con insulina humana pura producida por genes humanos introducidos en bacterias. En el futuro, los organismos transgénicos podrían producir sustancias dirigidas a combatir el cáncer.1
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3.1.1 Desarrollo de microorganismos transgénicos
Fabricar un transgénico unicelular es más fácil que producir una planta o animal transgénico, ya que en éstos hay que asegurar la presencia del nuevo ADN en todas las células del organismo.
Para desarrollar una bacteria transgénica, el gen de interés se incorpora en un plásmido (ADN circular extracromosómico capaz de autoreplicarse) y se incuba junto con la bacteria bajo condiciones específicas que favorecen la entrada del plásmido en el interior de la bacteria. Si la bacteria retiene el plásmido y la proteína que expresa el gen de interés no resulta tóxica para su desarrollo, se obtiene una bacteria transgénica, con nuevas características determinadas por el gen introducido. La bacteria más utilizada es la Escherichia Coli (o E. Coli).
No obstante y a pesar que su facil manipulación, las bacterias no son siempre la mejor elección para producir proteínas humanas. Algunas de éstas no son funcionales si no están glicosiladas, es decir, si no se añaden azúcares a la cadena de aminoácidos, y este proceso no lo pueden llevar a cabo las bacterias. En estos casos se utilizan levaduras transgénicas, que sí son capaces de glicosilar. La producción de levaduras transgénicas implica también el empleo de plásmidos, siendo la levadura Saccharomyces cerevisiae (responsable, entre otros procesos, de la fermentación del pan) la especie más empleada.
3.1.2. Aplicaciones de los microorganismos transgénicos
3.1.2.1. Investigación
Los microorganismos transgénicos son una herramienta de fundamental importancia en investigación. La introducción en bacterias de plásmidos que contienen un gen concreto a estudiar se realiza de forma rutinaria en los laboratorios, ya sea con el objeto de tener un stock de dicho gen (mediante el crecimiento de colonias que permiten tener gran cantidad de células que lo contienen) o para expresar una proteína de interés. Estas bacterias transgénicas ayudan a los científicos a entender mejor algunos procesos bioquímicos, la regulación de genes y su función.
3.1.2.2. Producción de proteínas en medicina
Como ya se ha comentado, se han desarrollado bacterias E.Coli capaces de producir insulina humana, imprescindible para pacientes diábeticos. Antes del empleo de bacterias transgénicas, la insulina se obtenía de vacas y cerdos, pero, como su estructura difería ligeramente de la variedad humana, en algunos casos provocaba una reacción alérgica. Las bacterias transgénicas han eliminado este problema. Asimismo, la levadura Saccharomyces cerevisiae se ha modificado genéticamente para obtener insulina humana. También se han desarrollado bacterias transgénicas para producir la hormona del crecimiento, que se emplea para tratar a niños con enanismo. Otros usos en medicina de los microorganismos transgénicos son la producción de vacunas, anticuerpos, etc
3.1.2.3. Bioremediación
Existen microorganismos capaces de utilizar como nutrientes compuestos tóxicos o peligrosos, como hidrocarburos, detergentes, bifenilos policlorados, etc, de forma que su metabolismo los convierte en productos inocuos para el medio ambiente. El empleo de organismos vivos para degradar residuos se conoce como bioremediación. La mayoría de aplicaciones biotecnológicas aplicadas al medio ambiente utilizan microorganismos naturales, pero se están desarrollando microorganimos transgénicos para eliminar materiales difíciles de degradar. Por ejemplo, bacterias Pseudomonas transgénicas son capaces de degradar compuestos polihalogenados. La investigación en este campo busca los enzimas presentes en
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microorganismos naturales que son eficientes en el tratamiento de compuestos tóxicos y determinar como pueden mejorarse mediante ingeniería genética.
3.1.2.4. Industria alimentaria
Los microorganismos modificados genéticamente se emplean en la industria alimentaria para producir aditivos alimentarios como edulcorantes artificales y aminoácidos con el proposito de incrementar la eficiencia y reducir su coste. Otros productos de estos microorganismos son enzimas recombinantes que se emplean en panadería, producción de cerveza, producción de queso (por ejemplo, quimosina). También se aplican en procesos de fermentación, como por ejemplo el empleo de levaduras transgénicas para desarrollar el sabor y aroma en la industria de la cerveza.
3.2. Animales transgénicos
Se han usado animales transgénicos para estudiar genes y mejorar las reservas de alimento. Se han producidos ratones con genes humanos que hacen que su sistema inmunológico actúe igual al del hombre. Esto permite estudiar el efecto de enfermedades en el sistema inmunológico humano. Hay ganado transgénico que lleva copias adicionales de genes de la hormona del crecimiento. Esos animales crecen más rápido y producen mejor carne que los animales comunes. Los investigadores tratan de producir pollos transgénicos que resistan infecciones que ocasionan la intoxicación por alimentos. En el futuro, los animales transgénicos también podrían proporcionar una fuente inagotable de nuestras propias proteínas.
Cabras transgénicas portadoras de un gen humano. La técnica para producir un animal transgénico consta de varios pasos: a) se produce un transgén, b) se realiza una fertilización in vitro, c) se inyecta el gen transgénico en el cigoto, d) se implanta el embrión en una madre sustituta. De esta manera se han producido conejos, cabras, ovejas y chanchos transgénicos.
Si, en cambio, no nos interesa que todo el animal contenga el transgén, sino sólo determinadas células, realizamos un procedimiento similar al descripto, pero en vez de inyectar el transgén en un cigoto, lo inyectamos en un embrión ya formado. Esto
da como resultado un organismo con células normales y otras con el transgén.
Los ratones fueron los primeros animales transgénicos que se obtuvieron en la década del ’80, paralelamente con el advenimiento de la ingeniería genética. El primer ratón transgénico, publicado en la revista científica Nature en 1982, produce la hormona de crecimiento de rata por lo cual se ve bastante más grande que el ratón que no la tiene. El ratón transgénico produce mucha más hormona de crecimiento que el ratón salvaje. Este experimento constituyó una revolución porque mostraba que un gen de una especie puede introducirse en otra especie diferente, integrarse al genoma y expresarse. Los ratones transgénicos se utilizan fundamentalmente:
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Como herramientas de laboratorio para estudiar los genes, su función y cómo se regula su expresión, si se cambia el lugar o el tiempo de expresión de ese gen
Como modelos de enfermedades para el desarrollo de drogas y estrategias de tratamiento.
3.2.1. Otros animales transgénicos
Hoy es posible obtener otros animales transgénicos, además de roedores. Los animales más grandes, como ovejas, cabras, cerdos y vacas pueden modificarse genéticamente gracias al desarrollo de las técnicas de clonación
Los animales transgénicos se obtienen con los siguientes fines:
Ayudar a los investigadores a identificar, aislar y caracterizar los genes y así entender cómo funcionan
Como modelos de enfermedades que afectan al hombre y así poder desarrollar nuevas drogas y nuevas estrategias de tratamiento.
Como fuente de tejidos y órganos para transplantes en humanos
Para mejoramiento del ganado y otros animales de importancia económica
Para producir leche con mayor valor nutricional o que contenga proteínas de importancia farmacéutica.
Tracy fue la primera oveja transgénica, y vivió entre 1991 y 1998. Producía alfa-1-antitripsina en la leche que sirve para curar una enfermedad. Mansa es una ternera argentina que nació en 2002. Es la primera ternera clonada y transgénica. Produce la hormona de crecimiento humana en la leche. Mansa pertenece a una serie de experimentos que realiza la empresa Biosidus y que empieza con Pampa en el año anterior, la primera ternera clonada del mundo (no transgénica) que demuestra que las vacas se pueden clonar y se pueden hacer transgénicas. Pampa se hizo con una técnica similar a Dolly (la primera oveja obtenida por clonación a partir de células somáticas adultas en 1997), pero en lugar de células de la ubre se utilizaron células fetales. Luego sale Mansa, y sus hermanas que además son transgénicas. La obtención de productos en la leche de animales transgénicos es particularmente interesante para proteínas que se requieren en gran cantidad o que son muy complejas. La producción en leche permite, además, una purificación relativamente simple de la proteína de interés. Recientemente se publicó en la revista Nature Biotechnology un artículo que da cuenta de un nuevo OGM que está en proceso de desarrollo. Se trata de vacas transgénicas que producirían más cantidad de la proteína caseína en la leche. Esto permitiría fabricar más queso con el mismo volumen de leche y más rápido porque el tiempo de coagulación sería menor.
El primer animal transgénico creado hace aprox. 20 años fue un ratón gigante, ya se le había administrado el gen de la hormona del crecimiento humano.
Ratón colorado Creado en un laboratorio estadounidense, el animal transgénico expresa en la piel la proteína fluorescente, que emite una energía lumínica de color verde.
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3.3. Plantas transgénicas
La tecnología de transformación de plantas se ha convertido en una plataforma excelente para conseguir la mejora de cultivos así como para llevar a cabo el estudio de la función de los genes en las plantas. Este éxito representa la culminación de muchos años de esfuerzos en mejorar las técnicas de cultivo de tejidos, las técnicas de transformación y la ingeniería genética.
Los cultivos modificados genéticamente se han creado con los siguientes fines:
Aumentar la productividad de los cultivos mediante resistencia a plagas, enfermedades, herbicidas, sequías, suelos de elevada salinidad, etc.
Incrementar la calidad del producto mediante la mejora de su aspecto, de su contenido nutricional o retrasando la maduración de los frutos para conseguir dilatar el tiempo de almacenamiento
Regeneración de suelos contaminados por metales pesados con plantas transgénicas tolerantes a concentraciones elevadas de estos elementos.
Producción de medicamentos. Se ha investigado la producción de anticuerpos monoclonales, vacunas y otras proteínas terapéuticas en plantas transgénicas de maíz y soja.
La obtención de plantas transgénicas es posible gracias a una característica propia de los vegetales: la totipotencia, según la cual cualquier célula de un vegetal tiene el potencial de regenerar una planta completa. En 1956, se descubrieron las hormonas vegetales, las citoquininas, lo que permitió desarrollar el cultivo de tejidos vegetales in vitro. Las células vegetales se pueden cultivar en un medio artificial y en condiciones estériles (para evitar infecciones de patógenos) que aporte los nutrientes necesarios para las divisiones celulares y la proliferación vegetativa. Existen tres aproximaciones para regenerar plantas completas in vitro:
El cultivo de embriones: Aislamiento de embriones zigóticos propiciando su crecimiento como planta en un medio artificial
La embriogénesis somática o asexual: Generación de embriones a partir de tejidos somáticos, como microesporas o hojas
La organogénesis: Generación de órganos como tallos o raices a partir de diversos tejidos
Dado que la manipulación genética requerida para introducir los transgenes actúa a nivel celular, es necesario desarrollar una tecnología de cultivo de tejidos in vitro adecuada para cada especie vegetal. De este modo, las células inicialmente transformadas regenerarán, mediante propagación vegetativa, una planta completa donde todas las células contendrán el transgen. Precisamente este paso es el factor limitante en la obtención de plantas transgénicas de determinadas especies.
3.3.1. Sistemas de transformación de plantas
Hoy en día existen tres técnicas que permiten obtener plantas transgénicas:
Transformación de protoplastos
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Transformación biolística (o bombardeo de microproyectiles)
Transformación mediante Agrobacterium
El uso de cada técnica viene condicionado por el tipo de planta, ya que no siempre se han conseguido éxitos con los tres sistemas. Cada técnica se ha desarrollado con sistemas modelo, es decir con especies de plantas en las que las condiciones de manipulación y regeneración están bien establecidas, y para cada nueva especie es necesario establecer empíricamente las condiciones más efectivas y el mejor método de transformación.
3.3.2. Transformación de protoplastos
Se denominan protoplastos a las células vegetales desprovistas de pared celular. Su obtención se lleva a cabo mediante procesos mecánicos y enzimáticos de eliminación de la pared celular. Por ejemplo, se pueden obtener protoplastos de tabaco o petunia a partir de hojas, mediante la retirada de la epidermis y el tratamiento con celulasas y pectinasas (enzimas que digieren los componentes de la pared celular vegetal) en medio isotónico, para evitar su rotura (al carecer de pared no son capaces de soportar cambios osmóticos).
Mediante este proceso se obtiene una suspensión con millones de células individuales susceptibles de ser transformadas. Los protoplastos se mantienen en un medio de cultivo y se adiciona el gen que se ha de transferir. Para conseguir la penetración del transgen es necesaria la permeabilización de la membrana, que se lleva a cabo mediante distintos procesos:
Electroporación: Consiste en aplicar al protoplasto descargas eléctricas de manera que la membrana se despolariza y se crean diminutos poros por los que puede penetrar el ADN.
Tratamiento con polietilenglicol para desestabilizar la membrana celular
Fusión con la membrana de liposomas que contengan el ADN a transferir
Una vez incorporado el DNA, se requiere cultivar los protoplastos para permitir su división, y en las condiciones que permitan conseguir la regeneración de la planta que ha incorporado el transgen.
3.3.3. Transformación biolística
Se denomina biolística o bio-balística a la introducción de DNA en células mediante la aceleración (disparo) de proyectiles de muy pequeño tamaño (microproyectiles). Generalmente los microproyectiles tienen alredededor de una micra (10-6 m) de diámetro, y son de un material inerte (oro o tungsteno). Los microproyectiles se pueden recubrir de DNA, y se pueden acelerar mediante pólvora, una descarga eléctrica, o utilizando gases a presión (por ejemplo helio comprimido). De esta forma se puede introducir DNA en prácticamente cualquier tejido de cualquier especie vegetal.
No obstante, el proceso tiene una desventaja, la falta de control sobre la integración del gen en el genoma de la planta. Puede suceder que el transgen se rompa durante el proceso y por tanto se integren fragmentos del ADN de partida, o que se integren demasiados transgenes y por tanto la planta reaccione silenciandolo, es decir, impidiendo que el gen se exprese.
3.3.4. Transformación con Agrobacterium
El co-cultivo de células o tejidos con Agrobacterium tumefaciens es el procedimiento más utilizado para transformar plantas dicotiledóneas. Hasta hace muy poco no era posible
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emplearlo en monocotiledóneas, grupo que abarca a las gramíneas, muy importantes en la nutrición humana, pero ya se ha conseguido con arroz y maíz.
Las bacterias del género Agrobacterium son patógenos de plantas capaces de inducir una malformación llamada tumor de agalla. Penetran en los espacios intercelulares a traves de pequeñas heridas presentes en la planta, atraída por sustancias que la planta excreta en sus zonas abiertas. La formación del tumor tiene lugar por la transferencia a los nucleos de las células infectadas de un segmento de ADN presente en un plásmido del Agrobacterium, el T-DNA. De esta forma, la bacteria establece con la planta una especie de "colonización genética", obligándola a fabricar una sustancia de la que sólo se puede nutrir el Agrobacterium y que es segregada en el tumor.
El estudio del plásmido mencionado, permitió observar la existencia de genes de virulencia y de genes inductores de tumores. Estos últimos están flanqueados por unas secuencias de nucleotidos características en el borde izquierdo y derecho. Mediante manipulación genética se consiguió obtener cepas de Agrobacterium sin genes tumorales pero manteniendo los bordes izquierdo y derecho. De esta forma, cualquier gen integrado dentro de estos bordes será transferido a las células de la planta.
Una vez introducido el transgen en el Agrobacterium, es necesario proceder a co-cultivar las células de la planta con la bacteria. Para ello se emplean tejidos vegetales que deben ser heridos con el fin de activar los genes de virulencia bacterianos y así inducir la introducción del transgén. Los tejidos vegetales empleados pueden ser de hoja, de cotiledones, fragmentos de tallo o incluso semillas en germinación.
Este sistema es más fiable que otros ya que la transformación es más estable y sólo se introduce una copia del transgen
3.3.5. Selección de transformantes
Todos los sistemas de transformación desarrollados hasta el momento requieren seleccionar aquellas plantas que contengan el transgén introducido, eliminando el resto. El sistema más sencillo es incorporar al transgen otro gen con resistencia a un antibiótico o a un herbicida, de forma que, al realizar el cultivo in vitro en presencia del agente de selección (antibiótico o herbicida), se garantiza que únicamente sobrevivirán aquellas que hayan sido transformadas.
Este método de selección ha provocado el rechazo por parte de ciertos sectores de la opinión con el argumento de que su uso haría proliferar la presencia en la Naturaleza de genes de resistencia a antibióticos o herbicidas. Para evitar esta crítica en los últimos años se han desarrollado técnicas de selección que no necesitan del uso de estos genes de resistencia. Por ejemplo se han utilizado genes que confieren a los tejidos transformados la capacidad de utilizar como nutrientes fuentes de carbono diferentes a las habituales. De esta forma, si en el medio de cultivo se incluye únicamente la fuente de carbono selectiva, sólo prosperarán aquellas células que contengan el transgen.
3.3.6 Ejemplos de plantas transgénicas
Las plantas transgénicas tienen en potencia múltiples aplicaciones y muchas de ellas ya están implantadas en cultivos agrícolas. Por ejemplo, los cultivos de maiz, soja y algodón transgénico resistentes a insectos ocupaban 50 millones de hectáreas en el 2001 (datos de laFAO)
Algunos de los ejemplos más importantes son:
a) Resistencia a herbicidas
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La resistencia a herbicidas se basa en la transferencia de genes de resistencia presentes en bacterias y algunas especies vegetales como la petunia. Así se ha conseguido que plantas como la soja sean resistentes al glifosato, a glufosinato en la colza y bromoxinil en algodón.
La resistencia a herbicidas de estos cultivos simplifica el control de las malas hierbas para el agricultor sin perjudicar a las plantas.
b) Resistencia a plagas y enfermedades
Hace varios años que se descubrió en la bacteria Bacillus thurigiensis la presencia de una proteina que resultaba tóxica para muchos insectos, pero no para otros organismos. La introducción del gen que codifica esta proteína en algunos cultivos aporta una serie de ventajas muy importantes para el agricultor, consumidores y medio ambiente. Se reduce el consumo de insecticidas para el control de plagas, se disminuye el empleo de envases dificilmente degradables, y se aumentan las poblaciones de insectos beneficiosos.
Los casos más avanzados de plantas resistentes a enfermedades son los de resistencias a virus en tabaco, patata, tomate, pimiento, calabacín, soja, papaya, alfalfa y albaricoquero. Existen ensayos avanzados en campo para el control del virus del enrollado de la hoja de la patata, mosaicos de la soja, etc.
c) Mejora de las propiedades nutritivas y organolépticas
El conocimiento del metabolismo de las plantas permite mejorar e introducir mejoras en sus características, como por ejemplo en el tomate se ha logrado mejorar la textura y la consistencia impidiendo el proceso de maduración, al incorporar un gen que inhibe la formación de pectinasa, enzima que se activa en el curso del envejecimiento del fruto y que produce una degradación de la pared celular y la pérdida de la consistencia del fruto.
También se han desarrollado plantas transgénicas en las que sus propiedades alimenticias están mejoradas, como el arroz dorado de Potrikus, que aumenta la producción de precursores de vitamina A, o las patatas transgénicas creadas por científicos hindúes, con genes que la hacen más rica en aminoácidos esenciales
d) Resistencia a estrés ambiental
La productividad de muchos cultivos se ve comprometida por gran variedad de presiones ambientales, como sequía, heladas, etc. A menudo la resistencia a las condiciones adversa suele venir determinada por varios genes, siendo pues dificil de conseguir, por el momento, mediante la biotecnología.
Un ejemplo de mejora de la resistencia de la planta a una condición adversa como son las heladas se ha llevado a cabo mediante las bacterias Pseudomonas syringae y Erwinia herbicola, cuyos hábitat naturales son las plantas. Estas bacterias son en gran parte responsables de los daños de las heladas y el frío en muchos vegetales, al facilitar la producción de cristales de hielo con una proteína que actúa como núcleo de cristalización. La separación del gen implicado permite obtener colonias de estas bacterias que, una vez inoculadas en grandes cantidades en la planta, le confieren una mayor resistencia a las bajas temperaturas.
e) Otras aplicaciones
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La ingeniería genética también se ha aplicado en horticultura para obtener variedades coloreadas imposibles de obtener mediante cruzamiento o hibridación, como por ejemplo la rosa azul obtenida a partir de la introducción de un gen de petunia responsable de la síntesis de delfinidinas (pigmento responsable del color azul).
Otra aplicación es la producción de plásticos biodegradables mediante plantas en las que se les ha introducido genes codificadores del poli-b-hidroxibutirato.
Por último, tambien se han desarrollado plantas transgénicas capaces de producir vacunas frente enfermedades como el tétanos, malaria (en plantas de banana, lechuga o mango) etc.
3.3.7. Características modificadas en cultivos masivos
Las aplicaciones de la ingeniería genética reconocidas para obtener productos de características mejoradas son las siguientes:
Apio - Zanahoria: Prolongar el caroteno crujiente en el momento de ser ingerido.
Achicoria (radicheta): Incremento de la dulzura en su sabor.
Café: Mejorar la resistencia al ataque de insectos, Incrementar el rinde productivo. (rendimiento de la plantación y la cosecha), Reforzar el aroma, Reducir el contenido de cafeína.
Maíz: Incrementar la resistencia al ataque de insectos.
Papas: Potenciar su resistencia a ser afectada por virus, Aumentar su resistencia al ataque de insectos, Reducir su capacidad de absorción de aceites (durante la fritura), Obtener variedades mas dulces,
Soja: Reducir la necesidad de utilización de fertilizantes, Favorecer su resistencia a herbicidas mas selectivos, Incrementar su aporte nutritivo aumentando su valor proteico, Eliminar los componentes causantes de alergias.
Uvas: Conseguir nuevas variedades sin semillas.
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