Transgénicos

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Publicado por roy 18/04/2009 @ 23:08

Tags : transgénicos, genética, ciencias de la vida, ciencia

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Ingeniería genética

Planta de tabaco en la que están clonados los genes de la Luciferasa.

La ingeniería genética es la tecnología de la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro, que posibilita la creación de nuevas especies, la corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.

En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo recombinando partes de su ADN en lo que se considera el comienzo de la ingeniería genética. En 1997 se clona el primer mamífero, la Oveja Dolly.

Actualmente la Ingeniería Genética está trabajando en la creación de técnicas que permitan solucionar problemas frecuentes de la humanidad como, por ejemplo, la escasez de donantes para la urgencia de trasplantes. En este campo se están intentando realizar cerdos transgénicos que posean órganos compatibles con los del hombre.

El ADN es una base fundamental de información que poseen todos los organismos vivos, hasta el más simple y pequeño. Esta información está a su vez dividida en determinada cantidad espacios llamado loci (plural) o locus (singular); que es donde se encuentra insertado los genes, que varían dependiendo de la especie. A su vez, cada gen contiene la información necesaria para que la célula sintetice una proteína, por lo que el genoma y, en consecuencia, el proteoma, van a ser los responsables de las características del individuo.

Los genes controlan todos los aspectos de la vida de cada organismo, incluyendo metabolismo, forma, desarrollo y reproducción. Por ejemplo, una proteína X hará que en el individuo se manifieste el rasgo de "pelo oscuro", mientras que la proteína Y determinará el rasgo de "pelo claro".

Vemos entonces que la carga genética de un determinado organismo no puede ser idéntica a la de otro, aunque se trate de la misma especie. Sin embargo, debe ser en rasgos generales similar para que la reproducción se pueda concretar, ya que una de las propiedades más importantes del ADN, y por la cual se ha dicho que fue posible la evolución, es la de dividirse y fusionarse con el ADN de otro individuo de la misma especie para lograr descendencia diversificada.

Otra particularidad de esta molécula es su universalidad. A raíz del concepto de gen, surgen algunas incógnitas: ¿Son compatibles las cargas genéticas de especies distintas? ¿Puede el gen de una especie funcionar y manifestarse en otra completamente distinta? ¿Se puede aislar y manipular el ADN?

Al principio



Transformación (genética)

S. chacoense transformada utilizando Agrobacterium. Las células transformadas comienzan a formar callos en los lados de las hojas

En biología molecular, transformación es la alteración genética de una célula que resulta de la introducción y expresión de material genético externo (DNA). Se usan diferentes términos para las alteraciones genéticas resultantes de introducir DNA por virus (transducción) o por contactos intercelulares entre bacterias (conjugación). A la transformación de células animales se le llama transfección.

El término transformación es también usado, de manera más general, para describir mecanismos de transferencia de DNA o RNA en biología molecular (es decir, teniendo en cuenta más que las consecuencias genéticas). Por ejemplo la producción de transgénicos como maíz transgénico requiere la inserción de nueva información genética en el genoma del maíz usando el mecanismo apropiado de transferencia de DNA; el proceso se le llama comúnmente transformación.

El RNA también puede ser transferido en las células usando métodos similares, pero esto no provoca normalmente cambios heredables y por lo tanto no es información real.

El proceso de transformación fue demostrado en 1928 por Frederick Griffith, un bacteriólogo inglés, que estaba en busca de una vacuna contra la neumonía bacteriana. Griffith descubrió que una cepa no-virulenta de Streptococcus pneumoniae podía ser transformada en virulenta al exponerla a cepas virulentas que habían sido matadas con calor. En 1944, se demostró que este principio transformante era de índole genética, cuando Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty demostrarón la transferencia génica en S. pneumoniae. Avery, McLeod y McCarty llamaron a la introducción e incorporación de ADN en bacterias, transformación.

En bacterias, la transformación refiere a un cambio genético estable producido al incorporar ADN desnudo (ADN sin células o proteínas asociadas), y la competencia refiere al estado de ser capaz de incorporara ADN exógeno del ambiente. Dos formas distintas de competencia deben ser distinguidas: natural y artificial.

Algunas bacterias (cerca del 1% de todas las especies)son capaces de incorporar de manera natural, ADN bajo condiciones de laboratorio; y muchas más pueden ser capaces de hacerlo en sus ambientes naturales. Estas especies traen un conjunto de maquinaria genética específica para llevar el ADN a través de la membrana o membranas.

La competencia artificial no esta codificada en los genes celulares. Sino que es inducida por procedimientos en el laboratorio, en donde las células son convertidas en permeables de forma pasiva, a través de condiciones que normalmente no ocurren en la naturaleza.

Las células enfríadas en presencia de cationes divalente como Ca2+ (en CaCl2)prepara las membranas celulares para ser permeables al ADN plasmidial. Las células son incubadas en hielo con el ADN y luego darles brevemente un shock térmico (ej: 42°C por 30-120 segundos), lo que causa que el ADN entre en la célula. Éste método funciona muy bien en ADN plasmidial circular. Una excelente preparación de células competentes entrega ~108 colonias por microgramo de plasmidio. Una pobre preparación entrega aproximadamente 104/μg o menos. Buenas preparaciones no-comerciales debiesen arrojar 105 a 106 transformantes por microgramo de plasmidio.

Este método no funciona muy bien con moléculas lineares, como fragmentos de ADN cromosomal, probablemente porque las enzimas exonucleasas en la célula rápidamente degradan el DNA lineal. Las células naturalmente competentes son generalmente transformadas de manera más eficiente con ADN linear que con plasmidios.

La Electroporación es otra manera de crear agujeros en células bacterianas (y otros tipos también), mediante golpes de electricidad en un campo eléctrico de 10-20kV/cm. El ADN plasmidial puede entrar en la célula a través de ésos agujeros. Se aconseja usar éste método con ADN plasmidial de gran tamaño. Los mecanismos de reparación de membrana, cerrará rápidamente estos agujeros después del shock.

Para ser mantenido de manera estable por la célula, el ADN plasmidial debe contener un origen de replicación, que permitirá la replicación en la célula, independientemente del cromosoma. Debido a que la transformación usualmente produce una mezcla de inusuales transformaciones y abundantes células no-transformadaas, se necesita de un método para identificar las células que han adquirido el plasmidio. Los plasmidiso utilizados en este tipo de experimentos, contienen usualmente un gen que les otorgue resistencia a un antibiótico. La cepa bacteriana a transformar, debe ser sensible a éste.

Las células capaces de crecer en un medio de cultivo con este antibiótico, serán las que han sido transformadas por el plásmido, y las células que no puedan crecer carecerán de éste.

Otro marcador, usado para identificar bacterias E. coli que han adquirido plásmidios recombinantes, es el gen lacZ, que codifica para β-galactosidasa. Debido a que la β-galactosidasa es un homotetrámero, en que cada monómero esta hecho de una proteína lacZ-α y lacZ-ω, si solo una de estas proteínas se expresa en la célula resultante, no se formará la enzima funcional. De esta manera, si una cepa de E. coli que ni tenga el gen lacZ-α en su genoma, es transformado usando un plasmidio que contiene el gen faltante, las células producirán β-galactosidasa, mientras que las no-transformadas no lo harán.

En éste tipo de transformación, la región que contiene el sitio múltiple de clonamiento, o sitio polylinker, reside en el fragmento del gen lacZ-α, lo que significa que los plasmidios recombinantes tendrán el gen deseado insertado en alguna parte dentro de lacZ-α. Cuando este fragmento genético interrumpido sea expresado por la E. coli, no se producirá una proteína lacZ-α utilizable, por lo que no se formará β-galactosidasa utilizable. Cuando es crecida en un medio que contiene la galactosa modificada X-gal, las colonias que son capaces de metabolizar el sustrato (y por lo tanto, han sido transformadas, pero no por plasmidios recombinantes) aparecerán en color azul; las colonias que no puedan metabolizar el sustrato (y por ende no han sido transformadas por plásmidios recombinantes) aparecerán de color blanco.

La introducción de ADN en células animales es usualmente llamado transfección, y es discutido en el artículo correspondiente.

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Cultivo transgénico

El cultivo transgénico es el cultivo de plantas que portan uno o más genes incorporados establemente en su genoma (que no están presentes de forma natural) y que se transmite de generación en generación.

¿Cómo se modifica genéticamente una planta?

1. Introducción del gen de interés en las células vegetales.

Este proceso también se denomina transformación. En muchas especies vegetales (especialmente en las dicotiledóneas) es posible introducir genes a través de una bacteria del suelo, llamada agrobacterium tumefaciens. Cuando esta bacteria infecta la planta, generalmente en la base del tallo, las células de la planta proliferan como un tumor, denominado “agalla de la corona”. Las células de este tumor pueden crecer en cultivo y se multiplican aún en ausencia de hormonas. Durante la infección la bacteria transfiere un fragmento de su plásmido (llamado plásmido Ti) a las células de la planta. Este fragmento se denomina ADN-T y termina integrándose en algún lugar del cromosoma. Por ingeniería genética se puede insertar un gen de interés en la región T del plásmido Ti. Así, luego de la infección, el nuevo gen será también transferido a la célula vegetal e insertado en el genoma de la planta. No todas las especies pueden ser transformadas usando A. tumefaciens. Especialmente para las monocotiledóneas se ha desarrollado un método alternativo, denominado “bombardeo con micropartículas”. En este método, se recubren micropartículas de oro o de tungsteno con el ADN, las cuales son aceleradas en un “cañón génico” para adquirir suficiente velocidad y poder penetrar en la célula.

2. Regeneración de la planta completa a partir de una única célula transformada.

Luego de la transformación, las células que recibieron los genes de interés se seleccionan empleando antibióticos o herbicidas en el medio de cultivo (además de los genes de interés, se introducen otros genes, denominados “marcadores de selección” que le confieren resistencia a las células que los llevan, de modo que las que células que no llevan estos genes marcadores, mueren). Las células vegetales son totipotentes, quiere decir que una célula de cualquier parte de la planta puede multiplicarse y generar la planta completa. Para eso las células deben crecer en el medio de cultivo adecuado y en presencia de determinadas hormonas vegetales. El resultado de esta etapa es una planta completa que lleva el gen de interés en cada una de sus células.

3. Mejora por cruce para transferir el gen incorporado a variedades de alto rendimiento.

El empleo de la ingeniería genética o transgénesis en el mejoramiento vegetal es lo que se denomina agrobiotecnología o biotecnología vegetal. Sus objetivos consisten en aumentar la productividad de los cultivos, lo que contribuye a una agricultura sostenible, que utiliza los recursos respetando el medio ambiente y pensando en las generaciones futuras. También la agrobiotecnología se propone mejorar los alimentos que derivan de los cultivos vegetales al eliminar sustancias tóxicas o alergénicas, modificar la proporción de sus componentes para lograr alimentos más saludables o aumentar su contenido nutricional. Otra aplicación de la biotecnología vegetal es el empleo de las plantas como bioreactores o fábricas para la producción de medicamentos, anticuerpos, vacunas, biopolímeros y biocombustibles.

El licopeno es un carotenoide antioxidante, neutraliza los radicales libres que se producen en el organismo y que llevan al envejecimiento celular y al desarrollo de enfermedades cardiovasculares y ciertos tipos de cáncer. Se pueden aumentar los niveles de estos compuestos agregando los genes correspondientes a las enzimas que intervienen en su síntesis.

La soja es uno de los alimentos que puede producir alergia en ciertas personas. La mitad de los casos se deben específicamente a una proteína, denominada P34. Recientemente, un grupo de investigadores demostró que es posible silenciar la expresión del gen correspondiente sin alterar la maduración ni la composición de las semillas.

Según el informe del ISAAA (Servicio para la Adquisición de Aplicaciones Agro-biotecnológicas), en 2004 se sembraron en todo el mundo 81 millones de hectáreas con cultivos transgénicos, un 20% más que en 2003. Distribución por cultivo y característica: En 2004, el 60% de las hectáreas sembradas con cultivos transgénicos o genéticamente modificados (OGM) correspondieron a soja, el 23% a maíz, el 11% a algodón y el 6% restante a canola. Estas superficies significaron el 56%, 14%, 28% y 19% de las áreas totales de cada uno de esos cultivos, respectivamente. Distribución por país: Catorce países sembraron OGM en más de 50.000 hectáreas, aunque el 99% del área global de OGM se concentró en ocho países: Estados Unidos, Argentina, Canadá, Brasil, China, Paraguay, India y Sudáfrica.

Actualmente se cultivan todos ellos, salvo el maíz tolerante al glufosinato de amonio, que nunca fue adoptado en forma significativa, y el maíz resistente a insectos lepidópteros (Bt) y tolerante al herbicida glufosinato de amonio, por haber sido aprobado recientemente (marzo 2005).

La tasa de adopción de cultivares modificados genéticamente es una de las más altas en cuanto a adopción de tecnologías en el sector agropecuario argentino, mayor inclusive a la observada años atrás con la incorporación de los híbridos.

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Organismo modificado genéticamente

Manifestación contra los transgénicos en Francia.

Un organismo modificado genéticamente (abreviado OGM o GMO, del inglés Genetically Modified Organism) es aquél cuyo material genético es manipulado en laboratorios donde ha sido diseñado o alterado deliberadamente con el fin de otorgarle alguna característica de interés. 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) de un ser vivo (virus, bacteria, vegetal y animal -humano y no humano) para introducirlos en el genoma (material hereditario) de otro.

Por la sensibilización del público en este campo y para honrar el derecho que tenemos los consumidores a saber lo que consumimos, las legislaciones de muchos países empiezan a tener en cuenta este tema, obligando, por ejemplo, a rotular explícitamente los alimentos en cuya composición se incluyen los transgénicos.

Todo ello pese a que en la actualidad no existen aún indicios de que la ingestión de alimentos transgénicos sea perjudicial.

Que fundamentalmente afectan a la calidad del producto final; es decir, a la modificación de sus características.

Mejoras agronómicas relativas a la metodología de producción y su rendimiento.

Además de la innovación en materia alimentaria, la ingeniería genética permite obtener cualidades novedosas fuera de este ámbito; por ejemplo, por producción de plásticos biodegradables y biocombustibles.

También ha de añadirse otra posible aplicación de los OMG, en los últimos años se desarrollaron unos poríferos de la subclase calcaronea , orden Baerida.Estos poríferos fueron tratados para que pudieran ser utilizados para destruir los contaminantes que albergue una zona mediante filtración. Este método fue utilizado para descontaminar el vertedero de residuos peligrosos Three Mile Island',también se utilizaron zeolitas para descontaminar esta región. Se espera que en el futuro estos métodos sean utilizados no solo para descontaminar, sino también para controlar la radiación nuclear de aquellos territorios en los que hubo accidentes o explosiones nucleares o una gran radiación ultravioleta.

Un método común en la ingeniería genética, aplicado a la creación de transgénicos, es la introducción de genes que determinan cierta resistencia a unos antibióticos denominados marcadores. Dicho método se utiliza con el fin de verificar que el gen de interés haya sido efectivamente incorporado en el genoma del organismo huésped. No obstante, dichos marcadores se eliminan tras haber obtenido las cepas recombinantes; además, existen marcadores que no tienen relación con la resistencia a quimioterápicos, como los de auxotrofía.

El posible riesgo sanitario ha sido desmentido para algunos GMOs, como el maíz resistente a glifosato.

La Administración de Fármacos y Alimentos estadounidense (FDA) aprobó en febrero de 2009 por primera vez el uso clínico de un primer medicamento obtenido usando animales genéticamente modificados. Se trata de ATryn, una forma recombinante de la hormona humana antitrombina, que se obtiene de la leche de cabras (Capra aegagrus hircus) modificadas genéticamente. La droga, que previene la formación de coágulos sanguíneos en personas víctimas de deficiencia congénita de la hormona, ya había sido aprobada por la Unión Europea en 2006.

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Alimento transgénico

Protesta de organizaciones agrarias españolas en contra de los transgénicos en la agricultura ecológica (Puerta del Sol de Madrid, 30 de agosto de 2008).

Los alimentos transgénicos son todos aquellos que fueron producidos a partir de un Organismo modificado genéticamente. Dicho de otra forma, es aquel alimento obtenido de un organismo al cual le han incorporado genes de otro para producir una característica deseada. En la actualidad tienen mayor presencia alimentos procedentes de plantas transgénicas como el maíz o la soja.

Los alimentos transgénicos no siempre contienen las proteínas codificadas por los genes transferidos, porque muchas de ellas se expresan en partes de las plantas distintas a los órganos de cosecha.

Los científicos e ingenieros de las industrias biotecnológicas garantizan a los organismos estatales de salud pública, que los productos transgénicos se logran sin alterar las cualidades beneficiosas del producto, además de que su contenido nutricional sea de mejor calidad, que se reduzca el riesgo de alergias a determinados alimentos, mejorar su metabolismo, etcétera.

En varios países del mundo han surgido grupos opuestos a los organismos genéticamente modificados, formados principalmente por ecologistas, asociaciones de derechos del consumidor, algunos científicos y políticos, los cuales exigen el etiquetaje de estos, por sus preocupaciones sobre seguridad alimentaria, impactos ambientales, creencias religiosas, cambios culturales y dependencias económicas. Llaman a evitar este tipo de alimentos, cuya producción involucraría -en su opinión- daños ambientales y sociales.

Principalmente se basan en supuestas amenazas para la salud como la resistencia a los antibióticos, ya que muchas plantas transgénicas contienen un gen de resistencia a los antibióticos. Este gen se utiliza como una marca de la secuencia genética introducida, que permite verificar qué porcentaje de la manipulación genética ha funcionado y cuanto ha fallado.

También se basan en eventuales nuevas alergias, ya que la mayoría de los alimentos transgénicos, contienen genes de virus, bacterias, mariposas e incluso escorpiones. Estos elementos extraños en la dieta de una persona podrían aumentar los riesgos de presentar nuevas alergias, principalmente en los niños y bebes.

Advierten también amenazas al medio ambiente, ya que los expertos en genética al no garantizar sobre los efectos ambientales, no podrían prever las consecuencias a largo plazo de la introducción de nuevos genes en el medio ambiente, y habrían riesgos intensificados como la contaminación genética (es decir, la transformación de los cultivos convencionales -no transgénicos- en transgénicos mediante la polinización cruzada, la aparición de supermalezas por la presencia de genes que les otorgan ventajas comparativas, la amenaza a los centros de biodiversidad agrícola mediante el traspaso de genes, la creación de nuevos virus que podrían generar o intensificar enfermedades en las plantas y los posibles en los ecosistemas y otras especies. ).

Y es que los productos transgénicos, si bien son más controlados que otros alimentos, no sometidos a controles tan severos como otros productos de laboratorio, como por ejemplo los farmaceuticos - a pesar de que son consumidos tanto por seres humanos como por otros animales.

Otro importante argumento en contra de los alimentos transgénicos es que suelen estar ligados a costos de uso. La compañía que desarrolló el organismo transgénico suele reclamar de los productores, importadores, etc. regalías en concepto de derecho de patente. En este respecto, cuando una planta transgénica desplaza por su resistencia biológica a la semilla natural, es fácil que se forme un monopolio y una dependencia económica. De esta manera, los detractores de los alimentos transgénicos atribuyen a sus defensores una finalidad casi siempre económica.

A esto debemos agregar una investigación llevada a cabo hace unos años en Francia por un grupo de cientificos liderados por Robert Bellé. Quienes llegaron al descubrimiento que el glifosato provoca las primeras etapas del cancer. Los resultados de dicha investigacion, que duro desde 1998, fueron publicados en el 2004 en la revista científica internacional Toxicologial Sciences No. 82.

Los defensores de este tipo de alimentos afirman que tras más de 20 años en el mercado, los transgénicos aprobados y comercializados no han causado ni una sola muerte ni han provocado una sola alergia en humanos, por lo que supondría evidencia que los ataques a los mismos por parte de sus detractores carecen de base científica, atribuyéndoles por tanto una finalidad casi siempre política.

Además, los transgénicos, gracias a su mayor resistencia a sequías, plagas, patógenos, salinidad, etc., tienen un índice de producción de alimentos por hectárea bastante mayor al de los cultivos "tradicionales", mucho más vulnerables a las condiciones ambientales, por lo que si fueran legalizados en todos los países deberían contribuir a un descenso significativo en el precio de los alimentos, además de paliar gran parte del hambre en el mundo.

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Source : Wikipedia