Historia de la ingeniería genética para niños
La ingeniería genética es una ciencia que permite a los científicos cambiar el material genético de un ser vivo. Imagina que puedes "editar" las instrucciones de un organismo, como si editaras un texto en una computadora.
La primera vez que se logró una modificación genética artificial fue en 1973. Los científicos Herbert Boyer y Stanley Cohen lograron transferir genes de un organismo a otro. Esto fue posible gracias a varios descubrimientos importantes. Por ejemplo, se encontraron las enzimas de restricción, que son como "tijeras" moleculares que cortan el ADN en lugares específicos. También se descubrieron las ADN ligasas, que son como "pegamento" para unir trozos de ADN.
Además, se aprendió a crear plásmidos, que son pequeñas piezas de ADN circular que pueden llevar nuevos genes a las células. Tecnologías como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la secuenciación también fueron clave. La PCR permite hacer muchas copias de un trozo de ADN, y la secuenciación permite leer el orden de las "letras" del ADN.
Para introducir el ADN modificado en un organismo, se inventaron métodos como la biolística (que usa una "pistola de genes" para disparar ADN), la recombinación con la ayuda de la bacteria Agrobacterium y la microinyección (que usa una aguja muy fina).
El primer animal modificado genéticamente fue un ratón creado en 1974 por Rudolf Jaenisch. En 1976, la tecnología empezó a usarse comercialmente. Se crearon bacterias modificadas genéticamente que podían producir una sustancia llamada somatostatina, y luego, en 1978, insulina humana, muy importante para personas con diabetes.
En 1983, se logró insertar un gen resistente a los antibióticos en una planta de tabaco, creando así la primera planta modificada genéticamente. Desde entonces, los científicos han podido manipular y añadir genes a muchos tipos de organismos, logrando diferentes resultados. Las plantas modificadas genéticamente se comercializaron por primera vez en China en 1992, con un tabaco resistente a los virus. El primer alimento modificado genéticamente fue el tomate Flavr Savr, que se vendió en 1994. Para 2010, 29 países ya cultivaban plantas biotecnológicas. En el año 2000, se presentó el arroz dorado, un tipo de arroz con más vitamina A, lo que lo convierte en el primer alimento con mayor valor nutritivo.
Contenido
Historia de la manipulación genética
La manipulación genética no es algo totalmente nuevo. Los humanos han estado cambiando las características de plantas y animales durante miles de años, mucho antes de la ingeniería genética moderna.
Domesticación y selección artificial
La domesticación es el proceso de adaptar plantas y animales salvajes para el uso humano. Esto se hizo a través de la selección artificial, donde los humanos elegían a los animales o plantas con las características deseadas para que se reprodujeran.
- Se cree que el perro fue el primer animal domesticado, posiblemente de un ancestro común con el lobo gris, hace unos 12.000 años.
- Los gatos fueron domesticados hace unos 9.500 años.
- Ovejas, vacas, cerdos y cabras fueron domesticados entre el 9000 a.C. y el 8000 a.C. en una región llamada el Creciente Fértil.
La primera evidencia de plantas domesticadas, como el trigo, se encontró en aldeas del Neolítico A en el suroeste de Asia, hace unos 10.500 a 10.100 años. Lugares como el Creciente Fértil, Egipto e India fueron pioneros en la siembra y cosecha de plantas.
Cría selectiva y hibridación
La cría selectiva era la forma principal en que los primeros agricultores adaptaban los organismos. Charles Darwin describió cómo los humanos seleccionaban características de forma intencionada o sin darse cuenta.
- Se buscaban características como granos que no se rompieran fácilmente, maduración uniforme, crecimiento más rápido y pérdida de compuestos tóxicos.
- Algunas plantas, como el plátano, se propagaban por clonación vegetativa. Esto permitía cultivar variedades mutantes sin semillas, que solían ser más jugosas y grandes.
- La hibridación, que es el cruce de dos especies o variedades diferentes, también introdujo cambios rápidos. Por ejemplo, el Triticum aestivum, el trigo que usamos para hacer pan, es el resultado de dos eventos de hibridación.
El injerto también puede transferir material genético entre plantas, creando nuevas combinaciones. Incluso se usaron rayos X para causar mutaciones en plantas desde 1927, creando miles de nuevas variedades.
Descubrimientos clave en genética
Varios descubrimientos fueron fundamentales para el desarrollo de la ingeniería genética.
- En 1865, Gregor Mendel descubrió las leyes de la herencia genética al cruzar guisantes. Él mostró cómo las características se transmiten de una generación a otra.
- En 1928, Frederick Griffith demostró que existía un "principio transformador" en la herencia. Más tarde, en 1944, Avery, MacLeod y McCarty identificaron que este principio era el ADN.
- En 1941, Edward Lawrie Tatum y George Wells Beadle propusieron que los genes son las instrucciones para construir proteínas.
- En 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura de doble hélice del ADN, que es como una escalera de caracol.
Además de entender el ADN, se necesitaban herramientas para manipularlo.
- En 1970, se descubrieron las enzimas de restricción, que permiten cortar el ADN en puntos específicos.
- Las ligasas de ADN, descubiertas en 1967, pueden unir el ADN cortado. Juntas, estas enzimas permiten "cortar y pegar" secuencias de ADN para crear ADN recombinante.
- Los plásmidos, descubiertos en 1952, se convirtieron en herramientas importantes para transferir información genética entre células.
- En 1977, Frederick Sanger desarrolló un método para leer la secuencia del ADN.
- En 1983, Kary Mullis desarrolló la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que permite hacer muchas copias de pequeñas secciones de ADN.
También se desarrollaron técnicas para introducir el ADN en los organismos. Algunas bacterias tienen la capacidad natural de absorber ADN extraño. En 1970, se logró que la bacteria Escherichia coli absorbiera ADN extraño en el laboratorio. La electroporación, desarrollada en los años 80, también ayuda a introducir ADN en las células.
La bacteria Agrobacterium tumefaciens, que causa tumores en las plantas, fue descubierta en 1907. A principios de los 70, se descubrió que un plásmido de esta bacteria, llamado plásmido Ti, era el responsable de los tumores. Los científicos aprendieron a quitar los genes que causaban el tumor y a añadir nuevos genes, usando la bacteria para insertar el ADN deseado en las plantas.
Primeros organismos modificados genéticamente
En 1972, Paul Berg creó las primeras moléculas de ADN recombinante combinando ADN de dos virus. Herbert Boyer y Stanley Norman Cohen llevaron esto un paso más allá al introducir ADN recombinante en una célula bacteriana. Ellos insertaron un gen que daba resistencia a un antibiótico en un plásmido y lograron que una bacteria lo absorbiera, creando así el primer organismo modificado genéticamente.
En 1974, Rudolf Jaenisch creó el primer ratón transgénico al introducir ADN extraño en un embrión de ratón. Aunque el virus se integró en el ADN del ratón, no se transmitió a sus crías. En 1981, otros laboratorios lograron que el ADN modificado se transmitiera a las siguientes generaciones de ratones.
La primera planta modificada genéticamente fue el tabaco, en 1983. Los científicos insertaron un gen resistente a los antibióticos en la planta usando la bacteria Agrobacterium. Luego, cultivaron una nueva planta a partir de una sola célula modificada.
Regulación y seguridad
El desarrollo de la ingeniería genética generó preocupaciones sobre sus posibles riesgos. En 1975, en una reunión en Asilomar, California, se recomendaron guías para usar esta tecnología de forma segura. Estas recomendaciones eran voluntarias al principio, pero luego se establecieron comités y agencias gubernamentales para regular estrictamente la investigación con ADN recombinante.
En 1982, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) publicó un informe sobre los posibles peligros de liberar organismos modificados genéticamente en el ambiente. A medida que la tecnología avanzaba, se establecieron más regulaciones. En Estados Unidos, el Departamento de Agricultura (USDA), la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) se encargaron de aprobar las plantas modificadas genéticamente.
La Unión Europea introdujo leyes en 1997 que exigían etiquetar los alimentos que contenían organismos modificados genéticamente (OMG).
Investigación y medicina
La ingeniería genética ha permitido a los científicos estudiar cómo los genes causan enfermedades en humanos. Por ejemplo, se han creado ratones modificados genéticamente que desarrollan cáncer o a los que se les han "apagado" ciertos genes para ver qué función tienen. El primer ratón con un gen "apagado" (llamado ratón knockout) fue creado en 1989.
También se ha usado la ingeniería genética para producir proteínas humanas en otros organismos.
- En 1979, se desarrollaron bacterias que producían insulina humana, que se usó por primera vez como tratamiento en 1982.
- En 1988, se produjeron los primeros anticuerpos humanos en plantas.
- En el año 2000, el arroz dorado, enriquecido con vitamina A, fue el primer alimento con mayor valor nutritivo.
Avances recientes
Se han desarrollado nuevos métodos para introducir genes en las plantas, como la microinyección y el "cañón de genes" (inventado en 1987). La transformación genética se ha vuelto muy eficiente en algunos organismos. Por ejemplo, en 1998, se lograron semillas modificadas en una planta llamada Arabidopsis thaliana simplemente sumergiendo sus flores en una solución con la bacteria Agrobacterium.
El primer ganado transgénico se produjo en 1985, inyectando ADN extraño en huevos de conejo, oveja y cerdo. También se lograron animales que producían proteínas humanas en su leche.
En 2010, científicos del Instituto J. Craig Venter anunciaron que habían creado el primer genoma bacteriano sintético. Esto significa que crearon un ADN completo en el laboratorio y lo introdujeron en una bacteria, creando la primera forma de vida sintética llamada "Synthia".
En 2014, se creó una bacteria que podía replicar un plásmido con un par de bases no naturales, lo que significa que usaba un "alfabeto genético" ampliado.
En 2015, se usaron herramientas como CRISPR y TALEN para modificar el ADN de las plantas de forma muy precisa. Esto ha permitido crear trigo resistente a hongos y arroz con mayor rendimiento. Cuando estas herramientas se usan para quitar o cambiar material del ADN sin añadir genes de otras especies, el resultado no siempre está sujeto a las mismas regulaciones que los OMG tradicionales.
Comercialización
En 1976, Herbert Boyer y Robert Swanson fundaron Genentech, la primera empresa de ingeniería genética. Un año después, produjeron una proteína humana en bacterias. En 1978, Genentech anunció la producción de insulina humana modificada genéticamente.
En 1980, un tribunal en Estados Unidos dictaminó que la vida alterada genéticamente podía ser patentada. En 1982, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) aprobó la insulina producida por bacterias para su uso comercial.
En 1987, una bacteria modificada genéticamente para proteger los cultivos de las heladas fue el primer organismo modificado genéticamente (OMG) liberado en el ambiente en campos de fresas y patatas en California.
- La primera planta de cultivo modificada genéticamente fue una planta de tabaco resistente a los antibióticos en 1982.
- En 1986, se realizaron las primeras pruebas de campo con plantas de tabaco resistentes a los herbicidas.
- En 1987, una empresa creó plantas de tabaco resistentes a los insectos.
- En 1988, se aprobaron enzimas microbianas modificadas genéticamente para la producción de alimentos, como la quimosina recombinante para hacer queso.
- China fue el primer país en comercializar plantas transgénicas en 1992, con un tabaco resistente a virus.
- En 1994, el tomate Flavr Savr, diseñado para durar más, fue aprobado para su venta.
- En 1995, la patata Bt, que produce su propio pesticida, fue aprobada en Estados Unidos.
Para 2010, 29 países cultivaban plantas biotecnológicas y otros 31 aprobaban su importación.
El primer animal modificado genéticamente que se comercializó fue el GloFish, un pez cebra con un gen que lo hace brillar en la oscuridad. El primer animal modificado genéticamente aprobado para consumo humano fue el salmón AquAdvantage en 2015, que crece más rápido.
Oposición
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Desde que se desarrolló la ingeniería genética, ha habido personas a favor y en contra de su uso. La oposición a los alimentos modificados genéticamente aumentó después de que se publicaran investigaciones y artículos que afirmaban que los cultivos modificados genéticamente podían tener efectos negativos en el ambiente y la salud.
Galería de imágenes
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Muestra (utilizando el transposón PiggyBac) la conversión de un transposón en un sistema de 2 vectores para la integración genómica de secuencias derivadas de plásmidos.
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Los estudios de ADN sugirieron que el perro probablemente surgió de un ancestro común con el lobo gris.
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La bacteria Agrobacterium tumefaciens inserta T-DNA en las células vegetales infectadas, que luego se incorpora al genoma de las plantas.
Véase también
En inglés: 