Biotecnología: Replicación del ADN, Mutaciones y Aplicaciones en la Agricultura y Ganadería

Biotecnología

1. Replicación del ADN

La célula cigoto se reproduce para formar un individuo mediante la mitosis. Este proceso conlleva la duplicación de los cromosomas. La replicación es semiconservativa: cada cadena sirve de molde en la síntesis de una cadena complementaria. Cada cadena hija hereda una hebra materna.

2. Mutaciones

Las mutaciones son alteraciones espontáneas en la información genética de un ser vivo. Pueden tener consecuencias letales, pero también pueden ser ventajosas gracias a la selección natural, contribuyendo a la diversidad de los organismos. Existen agentes mutagénicos que afectan a la secuencia de nucleótidos del ADN como consecuencia de errores en el proceso de replicación.

Un ejemplo es la fibrosis quística, debida a una mutación en el cromosoma 7 que causa la ausencia de un aminoácido, lo que provoca mucosidad.

Mutaciones cromosómicas

Afectan al número o la estructura de los cromosomas debido a errores en la meiosis. Un ejemplo es el síndrome de Down, que se produce por una trisomía en el cromosoma 21. Los individuos afectados presentan características como mongolismo, cara plana y deficiencia mental.

3. Biotecnología

La biotecnología es el conjunto de técnicas o procesos que utilizan organismos vivos o sustancias derivadas de ellos para fabricar alimentos, fármacos u otras sustancias de utilidad para las personas, las industrias o el medio ambiente.

Ingeniería genética

La ingeniería genética, o tecnología del ADN recombinante, es el conjunto de técnicas que permiten modificar el genoma de un organismo añadiendo, eliminando o cambiando algunos de sus genes, con lo que se alteran determinadas características de este.

Clonación

La clonación es la acción de producir una entidad biológica (gen, cromosoma, célula u organismo) genéticamente idéntica a otra a partir de una preexistente. En ámbitos científicos, el término clonación se usa para la reproducción idéntica de células hereditarias. Existen diferentes tipos de clonación: molecular, celular y de organismos.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

La PCR es un procedimiento que permite producir in vitro grandes cantidades de fragmentos de ADN mediante la amplificación selectiva de cualquier tramo de ácido nucleico. Se deben conocer las secuencias que lo flanquean, aunque se disponga de una escasa cantidad de partida de la muestra o aunque esté muy degradada, tal como suele suceder en indicios biológicos como sangre o semen. El proceso de amplificación se realiza con un termociclador que usa fragmentos de ADN que se copian, otros llamados cebadores, una enzima copiadora termorresistente (ADN polimerasa) y desoxirribonucleótidos. Es de gran utilidad en la detección de organismos patógenos como el VIH, el análisis de alteraciones génicas y la detección de alimentos transgénicos.

Huella genética

Desarrollada por Alec Jeffreys, la huella genética, también llamada huella dactilar del ADN, es una técnica que permite identificar y diferenciar individuos gracias a las peculiaridades individuales y propias de su ADN. Se basa en el uso de marcadores genéticos.

Proyecto Genoma Humano

Iniciado en 1990 por James Watson y finalizado en 2003, el Proyecto Genoma Humano descifró el contenido de los genes del genoma humano. Se esperaba conocer, viendo las posiciones relativas de los nucleótidos e identificando los genes, el manual de instrucciones para la vida, es decir, para el diseño y funcionamiento de los seres vivos. Una vez conseguido, sería útil en la prevención y tratamiento de muchas enfermedades debidas a anomalías en los genes, para actuar sobre las causas y no sobre los síntomas. Hubo un proyecto público y otro privado. Inicialmente se estimó que había 100.000 genes, luego se redujo a 80.000 y finalmente a unos 30.000. La Unión Europea planteó su propio programa, basado en la construcción de un mapa genético y un mapa físico. Con estos resultados, se espera poder determinar anomalías genéticas responsables de enfermedades hereditarias o recabar información sobre nuestro origen y evolución.

4. Ingeniería genética en la agricultura y la ganadería

Aplicaciones en la agricultura

La producción de plantas transgénicas resulta de interés por las ventajas que suponen sobre las no manipuladas, como:

• Producción de toxinas que las hacen resistentes a plagas, evitando el uso de plaguicidas y herbicidas.
• Desarrollo lento de frutos.
• Producción de sustancias de interés farmacéutico.

Sin embargo, son motivo de polémica por sus posibles efectos en la salud y el medio ambiente. En España, se cultiva una mayor superficie de algunas variedades de maíz transgénico que en el resto de Europa.

Aplicaciones en la ganadería

Las aplicaciones en ganadería son más complejas. Inicialmente se experimentó con ratones, y luego con otras especies. La inducción de genes se realiza inyectando el gen en el óvulo receptor fecundado. Algunos ejemplos de aplicaciones son:

• Animales con mayor masa muscular.
• Producción de leche con proteínas humanas.
• Ratones modificados para el estudio del cáncer.
• Recuperación de especies en peligro de extinción.