Biotecnología: transgénicos, clonación, genoma humano, células madre y pruebas de ADN
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La biotecnología es el uso de seres vivos o de sus componentes para obtener productos o servicios útiles. La tradicional existe desde hace miles de años: el pan, el queso y el vino se elaboran con microorganismos. La biotecnología moderna, desde la segunda mitad del siglo XX, manipula directamente el ADN gracias a la ingeniería genética.
Pruebas de ADN y de paternidad
Cada persona (salvo los gemelos idénticos) tiene un ADN único. Algunas regiones del ADN varían mucho de una persona a otra; al cortarlas y separarlas por tamaño se obtiene un patrón de bandas, una especie de huella genética.
Como cada persona hereda la mitad de su ADN de la madre y la mitad del padre, cada banda de un hijo debe coincidir con una banda de la madre o del padre biológico. Si hay bandas del hijo que no aparecen ni en la madre ni en el supuesto padre, este queda descartado.
En el ejemplo, dos bandas del hijo coinciden con la madre. Las otras dos (la segunda y la cuarta desde arriba) deben venir del padre biológico: el hombre 2 las tiene ambas y el hombre 1 ninguna, así que el hombre 1 queda descartado. En la práctica se analizan muchas regiones del ADN a la vez, lo que permite confirmar la paternidad con una certeza mayor al 99.9 %.
Las mismas técnicas se usan en criminalística (identificar a una persona con una gota de sangre o un cabello), para identificar víctimas de desastres y para diagnosticar enfermedades genéticas.
Organismos transgénicos
Un organismo transgénico u organismo genéticamente modificado (OGM) es aquel al que se le introdujo uno o más genes de otra especie (virus, bacteria, planta, animal o humano).
Ejemplos:
- Bacterias que producen insulina humana (desde 1982): se les insertó el gen humano de la insulina. Hoy casi toda la insulina para diabéticos se produce así, también la hormona del crecimiento y algunas vacunas.
- Maíz Bt: lleva un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis que le permite producir una proteína insecticida contra algunas plagas.
- Arroz dorado: produce betacaroteno (precursor de la vitamina A) para combatir la ceguera por deficiencia de esta vitamina.
- Plantas resistentes a herbicidas, sequías o virus.
Debate: sus defensores señalan mayores cosechas, menor uso de insecticidas y alimentos más nutritivos. Sus críticos advierten posibles riesgos ambientales (cruce con especies silvestres, efectos en insectos no plaga), la dependencia de los agricultores hacia unas pocas empresas y la necesidad de estudios a largo plazo. En México, centro de origen del maíz, la preocupación por proteger las variedades nativas es especialmente importante. Muchos países exigen etiquetar los alimentos transgénicos.
Clonación
Clonar es producir copias genéticamente idénticas de una célula, una molécula de ADN o un organismo completo.
El caso más famoso es la oveja Dolly (1996), primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. La técnica de transferencia nuclear consistió en:
- Tomar una célula de la ubre de la oveja que se quería clonar y extraer su núcleo (con todo su ADN).
- Tomar un óvulo de otra oveja y quitarle su núcleo.
- Fusionar el núcleo de la célula adulta con el óvulo sin núcleo, con un pequeño choque eléctrico. El citoplasma del óvulo «reprograma» al núcleo.
- El óvulo comenzó a dividirse como un embrión y se implantó en el útero de una tercera oveja (madre sustituta).
Dolly era genéticamente idéntica a la oveja que donó el núcleo. Desde entonces se han clonado vacas, cerdos, perros, gatos y monos. La clonación de seres humanos está prohibida en la mayoría de los países.
Proyecto Genoma Humano
El genoma es el conjunto completo del ADN de un organismo. El Proyecto Genoma Humano, iniciado en 1990 por un consorcio internacional, tuvo como meta leer la secuencia completa de las bases del ADN humano. En 2000 se presentó el primer borrador y en 2003 se dio por terminado; en 2022 se completaron las últimas regiones difíciles.
Sus principales resultados:
- El genoma humano tiene unos 3 000 millones de pares de bases.
- Contiene alrededor de 20 000 genes que codifican proteínas, muchos menos de los 100 000 que se esperaban.
- Dos personas cualesquiera comparten cerca del 99.9 % de su secuencia.
Sus aplicaciones incluyen el diagnóstico de enfermedades genéticas, la medicina personalizada (medicamentos adecuados al genoma de cada paciente) y la terapia génica, que busca corregir o reemplazar genes defectuosos.
Células madre del cordón umbilical
Las células madre son células no especializadas que pueden dividirse muchas veces y convertirse en distintos tipos de células (de la sangre, del músculo, del sistema nervioso).
La sangre del cordón umbilical, que normalmente se desecha después del parto, es rica en células madre que producen todas las células de la sangre y del sistema inmunitario. Se pueden recolectar y criopreservar (congelar a muy baja temperatura) en bancos. Hoy se usan en el tratamiento de leucemias, linfomas y otras enfermedades de la sangre, y se investiga su uso para regenerar tejidos dañados.
Nanotecnología
Es el diseño y manipulación de materiales a escala nanométrica: un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro (). En medicina se desarrollan nanopartículas que llevan medicamentos directamente a las células cancerosas y sensores capaces de detectar enfermedades muy temprano.
Edición genética con CRISPR
Desde 2012, la técnica CRISPR-Cas9 permite «cortar y pegar» el ADN en un lugar preciso, de forma más barata y sencilla que antes. Sus creadoras, Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna, recibieron el Premio Nobel de Química en 2020. Ya se usa en tratamientos aprobados contra la anemia falciforme.
Bioética
Estas tecnologías plantean preguntas éticas: ¿quién puede acceder a la información genética de una persona?, ¿es aceptable modificar embriones humanos?, ¿cómo proteger la biodiversidad? La bioética analiza estos dilemas, y la mayoría de los países tiene leyes que regulan la investigación genética, la clonación y la liberación de transgénicos al ambiente.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué es un organismo transgénico?
Un organismo al que se le introdujo uno o más genes de otra especie.
2. ¿A qué oveja era genéticamente idéntica Dolly?
A la oveja que donó el núcleo de su célula (de la ubre), no a la que donó el óvulo ni a la madre sustituta.
3. ¿Cuántos genes que codifican proteínas tiene aproximadamente el ser humano?
Alrededor de 20 000.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios de genética y herencia
Referencias
- Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
- National Human Genome Research Institute. The Human Genome Project. https://www.genome.gov/human-genome-project
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
