Ingeniería genética para niños
La ingeniería genética es una rama de la ciencia que se encarga de cambiar o modificar los genes de un ser vivo. Imagina que los genes son como las instrucciones que le dicen a un organismo cómo crecer y funcionar. Con la ingeniería genética, los científicos pueden añadir, quitar o cambiar estas instrucciones para darle nuevas características a un ser vivo.
Esto se logra usando diferentes tecnologías que permiten trabajar directamente con el ADN, que es el material genético donde se guardan estas instrucciones. El objetivo es que los organismos sean más útiles, por ejemplo, para producir medicinas o mejorar los cultivos.
Los seres vivos que se crean con ingeniería genética se llaman organismos genéticamente modificados (OGM). Estos organismos son la base de productos como algunos alimentos transgénicos. Gracias a estas técnicas, también se ha podido entender mejor cómo funciona el ADN y copiar genes específicos, lo que es muy útil en la microbiología para estudiar bacterias y producir sustancias importantes para tratar enfermedades.
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Ingeniería genética: Es el proceso de introducir nueva información genética en una célula para modificar un organismo y cambiar sus características.
—Definición de la IUPAC.
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Contenido
¿Cómo funciona la ingeniería genética?
La ingeniería genética utiliza varias técnicas especiales. Algunas de las más importantes son:
- La secuenciación del ADN: para leer el orden de las instrucciones genéticas.
- La reacción en cadena de la polimerasa (PCR): para hacer muchas copias de un trozo de ADN.
- La clonación molecular: para copiar un gen específico.
- El bloqueo génico: para "apagar" un gen.
Tecnología del ADN recombinante: ¿Cómo se combinan genes?
Una de las técnicas clave es la del ADN recombinante. Consiste en tomar un pedacito de ADN de un organismo y "recombinarlo" o unirlo con el ADN de otro organismo.
Para lograr esto, los científicos usan unas "tijeras moleculares" llamadas endonucleasa de restricción que cortan el ADN en lugares específicos. Estos cortes dejan unos extremos "pegajosos" que pueden unirse a otros pedazos de ADN que tengan extremos complementarios.
Una vez que los pedazos de ADN se unen, se usa otra "pegamento molecular" llamada ADN ligasa para sellar las uniones. El nuevo ADN recombinado se introduce luego en un "vehículo" llamado vector (como los plásmidos de las bacterias) para que pueda entrar en una célula y ser copiado.
Secuenciación del ADN: ¿Cómo leemos el código genético?
La secuenciación del ADN es como leer un libro de instrucciones. Permite a los científicos saber el orden exacto de los "ladrillos" (nucleótidos) que forman el ADN. Esta información es muy útil para:
- Buscar cambios en los genes que puedan estar relacionados con enfermedades.
- Entender la historia evolutiva de los seres vivos.
- Ayudar en investigaciones forenses.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): ¿Cómo hacemos muchas copias de ADN?
La técnica de la PCR es como una fotocopiadora de ADN. Permite hacer muchísimas copias de un pequeño fragmento de ADN en poco tiempo. Esto es posible gracias a una enzima especial llamada polimerasa taq, que puede trabajar a altas temperaturas.
El proceso consiste en calentar y enfriar el ADN varias veces. Al calentar, las dos cadenas de ADN se separan. Al enfriar, la polimerasa copia las cadenas, creando nuevas copias de ADN.
Biotecnología genética: Usos importantes
En la década de 1970, la ingeniería genética abrió nuevas puertas en la Biotecnología. Permitió manipular directamente el ADN, que es el origen de todas las características de los seres vivos.
El objetivo es modificar el ADN fuera de un organismo (in vitro), introducirlo en células vivas y que se convierta en parte de su material hereditario. Por ejemplo, se puede introducir el gen humano que produce la insulina en bacterias. Así, las bacterias pueden fabricar insulina, que es muy importante para personas con diabetes.
Terapia genética: ¿Cómo ayuda a la salud?
La terapia genética busca corregir o añadir una copia normal de un gen defectuoso en el ADN. Esto podría ayudar a tratar y prevenir enfermedades genéticas, como algunas que afectan el sistema de defensa del cuerpo.
Se ha investigado para enfermedades como la deficiencia de la enzima ADA (conocida como la enfermedad de los niños burbuja) y la distrofia muscular de Duchenne. La posibilidad de curar estas enfermedades genéticas es una de las razones por las que se invierte tanto esfuerzo en esta área.
Implicaciones éticas: ¿Qué debemos considerar?
La ingeniería genética tiene muchas aplicaciones, especialmente en la medicina y en la mejora de especies. Estos avances pueden ayudar a resolver problemas importantes. Sin embargo, también surgen preguntas sobre hasta dónde debemos llegar al manipular el material genético.
Desde los primeros experimentos con ADN recombinante, los científicos han debatido sobre los posibles riesgos y cómo usar estas técnicas de manera responsable. En muchos países se han creado comités para discutir y establecer límites sobre el uso de la ingeniería genética.
Ingeniería genética en diferentes seres vivos
En bacterias: Pequeños ayudantes
Las bacterias son los seres vivos más usados en ingeniería genética. Se utilizan en casi todos los procesos. Una aplicación actual es modificar bacterias del sistema digestivo para ayudar a controlar el apetito.
En levaduras y hongos: Más que pan y queso
Las levaduras y los hongos también son muy importantes. La Saccharomyces cerevisiae fue la primera levadura cuyo ADN fue completamente secuenciado. Otra levadura, P. pastoris, se usa para producir grandes cantidades de proteínas, como la proinsulina humana. El hongo Penicillium es conocido por su uso médico.
En animales: Mejoras y estudios
La manipulación genética en animales tiene varios objetivos:
- Aumentar la producción en el ganado.
- Crear animales con enfermedades humanas para investigarlas y encontrar curas.
- Producir medicinas.
Los peces son los animales más modificados genéticamente porque su fecundación es externa, lo que facilita introducir genes en el cigoto. Se han creado carpas que crecen más rápido y salmones que resisten mejor el frío.
En mamíferos, se han obtenido ratones con genes modificados para estudios científicos.
En plantas: Cultivos más fuertes y nutritivos
Actualmente, se han desarrollado plantas transgénicas de más de cuarenta especies. Gracias a la ingeniería genética, se han logrado plantas resistentes a enfermedades causadas por virus, bacterias o insectos. Estas plantas pueden producir sustancias que las protegen. También se han mejorado sus cualidades, como el sabor o el color, y su resistencia a condiciones ambientales difíciles, como el frío.
Un ejemplo es la bacteria Agrobacterium tumefaciens, que puede transferir su ADN a las plantas. Esto ha sido muy útil para la agricultura y la biotecnología, permitiendo que las plantas adquieran nuevas características.
También se pueden desarrollar plantas que den frutos que maduran lentamente, como tomates que conservan su sabor y textura por más tiempo. La mejora de la calidad de las semillas es otro objetivo.
Además, las plantas transgénicas pueden producir sustancias de interés farmacéutico, como anticuerpos o la hormona del crecimiento.
Aplicaciones en medicina y farmacia
Obtención de proteínas: Medicinas importantes
Hormonas como la insulina y la hormona del crecimiento, o factores de coagulación, son muy importantes en medicina. Antes se obtenían directamente de tejidos animales o humanos. Ahora, gracias a la tecnología del ADN recombinante, se clonan los genes de estas proteínas humanas en microorganismos (como la levadura Saccharomyces cerevisiae) para producirlas en grandes cantidades.
Obtención de vacunas recombinantes: Protegiéndonos de enfermedades
Las vacunas tradicionales a veces tienen riesgos. Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen ahora por ingeniería genética. Como la mayoría de los componentes que activan nuestras defensas (antígenos) son proteínas, se clona el gen de la proteína correspondiente.
- Vacunas atenuadas: Se eliminan los genes que causan enfermedad de un agente infeccioso para que provoque una respuesta de defensa sin causar la enfermedad.
- Vacunas de organismos recombinantes vivos: Se usan microorganismos inofensivos a los que se les añaden genes de agentes que sí causan enfermedades. Estos genes producen los antígenos que activan nuestras defensas. Así, un solo virus modificado podría protegernos contra varias enfermedades.
- Vacunas de subunidades: Si un agente infeccioso no se puede cultivar, se aíslan los genes de las proteínas que activan nuestras defensas. Estos genes se clonan en bacterias o levaduras, que producen grandes cantidades de estas proteínas para usarlas como vacunas. La vacuna contra la hepatitis B fue la primera en usar este método.
- Vacunas de ADN: Se inyecta una pequeña cantidad de material genético del agente infeccioso en el músculo o la piel. Este material entra en las células y les indica que produzcan los antígenos, activando así la respuesta de defensa del cuerpo. Se están investigando vacunas de este tipo para la hepatitis B, la malaria y la gripe.
Diagnóstico de enfermedades genéticas: Detectando problemas a tiempo
Conociendo la secuencia de un gen que causa una enfermedad, se puede saber si una persona tiene ese gen anómalo. Se han localizado genes responsables de enfermedades como la fibrosis quística, la distrofia muscular, la hemofilia o el Alzheimer. Para identificarlos, se usan "sondas" de ADN.
La clonación de genes también ayuda a producir ADN clonado para pruebas de diagnóstico o proteínas purificadas para detectar enfermedades.
Obtención de anticuerpos monoclonales: Luchando contra enfermedades
Este proceso permite crear herramientas para combatir enfermedades como el cáncer y diagnosticarlas antes de que aparezcan los síntomas.
El interferón fue el primer medicamento producido por ingeniería genética. Se usa como complemento en tratamientos contra el cáncer. Antes era muy caro, pero desde 1980, al introducir los genes del interferón en bacterias, se pudo producir en grandes cantidades y a menor costo.
Galería de imágenes
Véase también
En inglés: Genetic engineering Facts for Kids
