El Reportero Iluminado.La común Escherichia coli, causante de muchas gastroenteritis, fue intervenida genéticamente: se le incorporó un gen detector y un gen reportero. El primero detecta el arsénico en el agua potable y el segundo, tomado de la luciérnaga, se activa al sensar este compuesto y produce luz. ¿Resultado? Si existe arsénico en alguna fuente acuática, la bacteria se iluminará.
Este ejemplo no es único. Enzimas, anticuerpos e incluso gusanos pueden ser modificados para detectar contaminantes tóxicos en el medio ambiente, contribuyendo a nuestras acciones con su información.
Hay muchos tipos de biosensor. La característica general de ellos, es que usan un elemento biológico para detectar compuestos que generalmente son contaminantes ambientales. Un biosensor puede ser una enzima, un anticuerpo o una bacteria entera.
En Chile se desarrolló un programa de codificación para detectar arsénico en el agua potable. Se tomó una bacteria muy común, Escherichia coli, a la que se le incorporaron un gen detector y un gen reportero. El primer gen detecta el arsénico en el agua potable. El segundo corresponde a un gen de la luciérnaga, que se activa y transforma un sustrato que produce luz. El resultado es que, ante la presencia de arsénico en el agua, la bacteria emite luz. Luego, con un sensor especial, se mide la cantidad de luz, que es proporcional a la cantidad de arsénico de la muestra.
El mismo procedimiento se puede usar para detectar otros contaminantes. Por ejemplo, el estrés ambiental. A un tipo de gusanos se les incorporó un gen que reacciona al estrés ambiental generando un color azul.
Naturaleza al rescate.
Davor Cotoras Tadic. Bioquímico, Doctor en Ciencias. Académico del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular. Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Universidad de Chile.
Suelos y aguas también enferman. Su mal se llama contaminación por compuestos químicos (petróleo, metales, pesticidas). Pero la Naturaleza es buen médico, y echa mano de una táctica sorprendente: la biorremediación. ¿Cómo lo hace? Empleando la capacidad natural de organismos como bacterias o plantas, que acumulan o degradan los elementos tóxicos presentes en el ambiente.Curiosos, los humanos investigamos biotecnológicamente a estos singulares seres: cómo funcionan, qué especial relación desarrollan con su entorno, cuáles biorremedian más y cómo podemos usar sus capacidades para remediar mejor. ¿Cuántas soluciones ambientales esconde este microuniverso por conocer?
La biorremediación es una tecnología para sanar suelos y aguas contaminados con diferentes compuestos químicos, tales como hidrocarburos (petróleo), metales, pesticidas y todo tipo de compuestos producidos artificialmente por síntesis química. Esto se logra empleando la capacidad natural de diferentes organismos, tales como bacterias o plantas, que acumulan o degradan los compuestos químicos tóxicos que están presentes en el ambiente. De esta manera, la naturaleza está ayudándonos a liberarnos de nuestros propios desechos.
La curiosidad y el ingenio humano permiten acelerar los procesos biológicos que operan en la biorremediación. En ello juega un papel importante la investigación científica en el descubrimiento de nuevos organismos con mejores capacidades para descontaminar, el conocimiento profundo de su metabolismo y de las delicadas interacciones que se producen entre los distintos microorganismos participantes, el agente contaminante y su entorno.
Para lograr el objetivo es necesario que participen científicos y tecnólogos de distintas disciplinas (como bioquímicos, biólogos, agrónomos, ingenieros, etc.). Teniendo en cuenta la gran cantidad de problemas ambientales y la variedad infinita de tipos de microorganismos que se podrían encontrar en nuestro país, en los que se pueden encontrar nuevos, queda claro que aún hay mucho por hacer en esta área de la biotecnología.
No todo lo que brilla es Jugo.
Ariel Orellana López. Bioquímico, Doctor en Ciencias. Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.
Ese apetitoso durazno que nos tienta puede no ser lo que esperamos. A veces, su apariencia dulce y jugosa nos trae una decepción al primer mordisco: la pulpa es harinosa y desabrida. ¡Qué fiasco!¿Por qué pasa esto? El problema está en el frío. La baja temperatura que permite almacenar y transportar estos frutos afecta su calidad, porque altera la expresión de los genes en el durazno. Incluso nuestro refrigerador puede transformar una pulpa sabrosa y amarilla en parda y harinosa.
¿Y si se lograra producir nectarines que no sufrieran estos cambios? Sería un gran paso para la biotecnología... y una gran noticia para la industria exportadora frutícola! Chile está trabajando en este desafío.
¿Han tenido la experiencia de comprar un lindo durazno, pensando en lo dulce y jugoso que puede ser, y después de probarlo comprobar que no tiene jugo y ha perdido el sabor? Esta es la experiencia que muchos consumidores en el extranjero sufren cuando compran un durazno producido en Chile. ¿Es que acaso los duraznos se volvieron horribles de un día para otro? No.
Desgraciadamente el almacenamiento (¡incluso en tu propio refrigerador!) y transporte de la fruta requieren mantener los frutos refrigerados, condición que afecta la calidad de duraznos y nectarines. ¿Cómo podemos superar este problema que afecta la competitividad del país?
Investigando el genoma del durazno, un grupo de científicos en Chile, ha observado que se producen cambios en la expresión de genes al comparar duraznos normales y harinosos. Esta información es de gran importancia para identificar variedades de duraznos que no presenten este tipo de problemas y es el primer paso para obtener frutos que se mantengan jugosos aún después de ser almacenados en frío por largos periodos de tiempo. De esta forma, se espera que la Biotecnología ayude a mantener la competitividad de la industria frutícola chilena.
Cortar y Pegar
Juan A. Garbarino Bacigalupo. Químico, Doctor en Ciencias, Premio Nacional de Ciencias Naturales. Universidad Técnica Federico Santa María. Chile.
Un organismo transgénico tiene artificialmente introducido un gen de otra especie. Para lograr esta inserción, se requiere reconstituir el contenido de la información que presenta su genoma. ¿Cómo se hace? Cortando y pegando. La ingeniería genética permite marcar la sección de ADN que se desea incorporar a otro genoma, “cortarla” y “pegarla" al nuevo huésped génico. El cambio se transforma en hereditario: todos los hijos del organismo modificado tendrán este nuevo ADN.
La operación es posible porque el material genético de todos los seres vivos tiene idéntica estructura, y funciona con los mismos principios. Este conocimiento es uno de los pilares de la biotecnología moderna.
Para que un organismo sea “genéticamente” modificado, se requiere reconstituir el contenido de la información que presenta su genoma. El cambio se transforma en hereditario.
La ingeniería genética utiliza la operación “cortar-pegar”. En el grabado se describe esta operación, aplicada al ADN, que utilizan los biólogos para introducir, por ejemplo, un gen de un mamífero en el material genético de una bacteria con el fin de crear un organismo transgénico.
Ello es posible porque todos los organismos vivientes del planeta poseen un material genético de estructura idéntica y que funciona con los mismo principios.
El ADN humano, por ejemplo, se puede preparar a partir de leucocitos de la sangre y para obtener 1 a 2 miligramos se requiere separar los núcleos de cerca de mil millones de estas células, contenidas en un quinto de litro de sangre.
La operación a realizar la representamos con los “instrumentos” del biólogo que son tijera, cinta adhesiva, cassettes y tocacintas. Ella se inicia preparando la cinta magnética molecular, es decir, el ADN que se desea manipular.
Primero, se corta un fragmento de la cinta de un cassette “dador”.
Luego, se corta la cinta magnética del cassette “receptor”.
Finalmente, se pega el fragmento de cinta “donada” en el cassette receptor mediante dos trozos de cinta adhesiva. El resultado es una cinta “híbrida”, producto de dos cintas magnéticas diferentes.
Si escuchas la cinta en un aparato reproductor, podrás oir ambos sonidos unidos, como si fueran uno solo. Esto sería la “expresión” del trozo introducido.
¿Clonación Forestal?
Sofía Valenzuela Águila. Bioquímica. Facultad de Ciencias Forestales, Universidad de Concepción. Chile.
Sí. El nombre correcto es micropropagación, y consiste en obtener miles de copias idénticas de un árbol con excelentes características.Esta técnica permite mejorar la industria forestal con plantaciones “a la carta”, creadas para obtener celulosa, madera aserrada o energía. Y no es necesario esperar entre 10 y 25 años para que el árbol crezca y muestre sus condiciones. El análisis de ADN, a partir de los tres años, permitiría seleccionar individuos portadores de algún rasgo de interés.
A futuro, la genética podría desarrollar árboles resistentes a plagas o con más celulosa, para aprovechar mejor zonas de producción forestal y proteger la biodiversidad de otras.
La selección de árboles para las plantaciones forestales es un proceso lento, considerando que un árbol tarda de 10 a 25 años en ser productivo y expresar todas sus características, es fácil comprender que para cada ciclo de mejoramiento genético se requieren muchos años. Con el uso de la Biotecnología es posible mejorar la calidad y productividad de los árboles y lo más interesante plantar para un uso específico, es decir tener árboles destinados a la producción de celulosa, madera aserrada o energía.
Una primera etapa es el uso de la micropropagación (obtener miles de copias idénticas a partir de un árbol con excelentes características) y el análisis de su ADN para identificar a temprana edad (3 años de edad y no esperar 10 o 20 años) individuos que posean un gen responsable de una característica de interés.
En una etapa posterior, el uso de la ingeniería genética permitirá dar un salto importante en la calidad de árboles, así como la disminución de impactos ambientales negativos. Algunos ejemplos incluyen árboles que resisten el ataque de plagas, lo que implica disminuir la aplicación de pesticidas y disminuir las pérdidas en las plantaciones, árboles que tienen un mayor contenido de celulosa, lo cual significa que sobre una misma superficie de tierra se podrá obtener mayor cantidad de celulosa y por tanto disminuir las áreas de plantaciones destinadas a este fin.
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