Revista Conocimiento 38

Re ConocimientoJuan Roberto Zavala

Doctora María Guadalupe de Jesús Alanís Guzmán

Con una sólida vocación hacia la atención del ser humano y a la investigación en la ciencia de los alimentos, María Guadalupe de Jesús Alanís Guzmán realiza investigación en alimentos de origen vegetal, enfatizando en el estudio de las proteínas y de los compuestos nutracéuticos de los recursos de nuestra región, como el ébano y la anacahuita. En la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL es profesora investigadora; coordinadora de la Maestría en

Ciencias de los Alimentos y jefa del Departamento de Alimentos. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel I y pertenece a la Asociación de Tecnólogos de Alimentos de México y al Institute of Food Technologist.

Es química bacterióloga parasitóloga por la UANL. Tiene una Maestría en Ciencias y Tecnología de Alimentos por el Instituto de Nutrición de Centro América y Panamá y un Doctorado en Ciencias, con especialidad en Alimentos, de la UANL. Es autora de dos capítulos en libros y de 19 artículos científicos publicados en revistas especializadas, nacionales y extranjeras.

Doctora Elizabeth Cruz SuárezPoseedora de una clara inclinación por la investigación en las áreas de nutrición y tecnología de alimentos para camarones marinos y en la evaluación y caracterización química y nutricional de recursos alimenticios, Elizabeth Cruz Suárez es coeditora de la serie de libros “Avances en nutrición acuícola” y coautora de 16 capítulos en libros y 72 artículos científicos publicados en revistas especializadas. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel I, y los años 1993 y 2000 la UANL le otorgó los Premios de

Investigación en Ciencias Naturales.

Es bióloga, con área de concentración en Hidrobiología, por la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM). Hizo una Maestría y un Doctorado, ambos grados académicos en Oceanología Biológica en la Universidad de Bretaña Occidental, Francia. Tiene un diplomado en Administración de Agronegocios del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey.

Doctora Adriana Gutiérrez DíezInvestigadora en las áreas de producción de hortalizas, marcadores moleculares y cultivo de tejidos vegetales, Adriana Gutiérrez Díez es autora de 14 memorias en extenso y de diversos artículos científicos publicados en revistas especializadas, como “Identificación de QTL controlando caracteres agronómicos cuantitativos en sorgo” y “Clasificación y estimación de la diversidad genética de nopal Opuntia spp en base a descriptores fenotípicos y marcadores genético moleculares”, ambos

publicados en PhYton, International Journal of Experimental Botany.

Es ingeniera agrónoma fitotecnista y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Producción Agrícola, ambos grados académicos de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Su Doctorado en Ciencias Agrícolas es de la misma universidad. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores y profesora investigadora en la Facultad de Agronomía de la UANL.

Doctor Ciro Valdés LozanoCon una destacada trayectoria en la investigación en las áreas de mejoramiento genético de trigo, avena, cebada, sorgo, maíz y fríjol; en la microprogramación de papa y en agroecosistemas y manejo de cultivos, Ciro Valdés Lozano ha logrado la generación de germo-plasma mejorado en los cultivos mencionados, variedades e híbridos y metodologías de mejora genética y producción. Ha publicado 5 capítulos en libros y 153 artículos y notas científicas en revistas especializadas. Desde 1975 es

profesor investigador en la Facultad de Agronomía de la UANL

Es ingeniero agrónomo por la UANL, y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Genética, del Colegio de Posgraduados de la entonces Escuela Nacional de Agricultura. Su Doctorado en Agronomía, con especialidad en Mejoramiento Genético Vegetal, es de la New Mexico State University, en Las Cruces, New Mexico, en los Estados Unidos. Ha sido catedrático en la Escuela Nacional de Agricultura de Chapingo, en el Estado de México; en la Escuela Superior de Agricultura Hermanos Escobar, en Ciudad Juárez, Chihuahua y en la New Mexico State University.

Doctor Gilberto Eduardo Salinas García

Autor de 16 artículos publicados en revistas especializadas, nacionales y extranjeras, Gilberto Eduardo Salinas García es un destacado investigador en las áreas de mejoramiento genético de fríjol, sorgo y maíz; genética molecular de colza, sorgo y chile; recursos genéticos de nopal y mejoramiento genético asistido con marcadores moleculares para la alta calidad nutricional del maíz. Es profesor investigador de la Facultad de Agronomía de la

UANL, miembro del H. Consejo Universitario de esa institución y miembro del Sistema Nacional de Investigadores.

Es ingeniero agrónomo fitotecnista por la UANL y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Genética, del Colegio de Posgraduados de Chapingo. En la Universidad de Birmingham, en Inglaterra, obtuvo una Maestría en Ciencias, con especialidad en Genética Aplicada y un Doctorado, con especialidad en Biotecnología Aplicada al Mejoramiento de Cultivos. En 1996, el CONACYT lo incluyó en su Programa de Repatriación de Investigadores.

Doctor Juan Antonio Vidales Contreras

Juan Antonio Vidales Contreras es investigador en las áreas de modelación del transporte de virus, modelo de virus entéricos, sistemas de tratamiento de agua residual municipal, control de salmonera en alimentos, mediante la utilización de bacteriófagos y reutilización de aguas residuales en la irrigación de cultivos, con el mínimo riesgo de salud pública. Desde 1985 es profesor en la Facultad de Agronomía de la UANL, donde ha sido miembro del

H. Consejo Universitario; coordinador de la carrera de Ingeniería Agrícola y coordinador del cuerpo académico de “Ambiente y Sustentabilidad”.

Es ingeniero agrónomo por la UANL, donde realizó también una Maestría en Ciencias, con especialidad en Hidrología Subterránea. Obtuvo su Doctorado en Filosofía, con especialidad en Agua, Suelo y Ciencia Ambiental, en la Universidad de Arizona, en los Estado Unidos.

A investigadores nuestros en el campo de la alimentación

e 2006

Autores invitados: Adriana Gutiérrez Díez, Julio César Vega, Miguel A. Gómez, Juan Antonio Vidales, Fermín Montes, Alberto Mendoza, Gilberto Salinas, Francisco Zavala García, Isabel López Zamora.

Director Luis Eugenio Todd

Albert Sasson, doctor en Ciencias Naturales por la Universidad de París, es un prominente investigador en el campo de la Biotecnología.

Seminario sobreNanobiotecnologíaCoordinador:Renzo TomelliniCOMISIÓN EUROPEA

Biotecnología y Alimentos

Conferencistas internacionales invitados:

Ingo PotrykusSUIZA

Luis Herrera EstrellaMÉXICO

Charles J. ArntzenESTADOS UNIDOS

Juan Pedro LacletteMÉXICO

Marc Van MontaguBÉLGICA

Gad GaliliISRAEL

Ulrich WobusALEMANIA

Nelson MarmiroliITALIA

Jaap BakkerHOLANDA

Luca SantiITALIA

CONSEJO EDITORIALIngeniero Juan Antonio González AréchigaPresidenteLicenciado Omar Cervantes RodríguezDirector de ComunicaciónSocial del Gobierno del EstadoIngeniero Xavier Lozano MartínezM. C. Silvia Patricia Mora CastroDoctor Mario César Salinas CarmonaDoctora Diana Reséndez PérezDoctor Alan Castillo RodríguezIngeniero Jorge Mercado Salas

DIRECTORIOIngeniero Antonio Zárate NegrónDirector del Programa Ciudad Internacional Del ConocimientoDoctor Luis Eugenio ToddDirector General

LA REVISTA CONOCIMIENTO ES EDITADA POR LA COORDINACIÓN DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE NUEVO LEÓN, Y ABRE SUS PÁGINAS A LAS INSTITUCIONES DE EDUCACIÓN SUPERIOR PARA LA PUBLICACIÓN DE ARTÍCULOS Y NOTICIAS DE CARÁCTER CIENTÍFICO. TELÉFONOS EN LA REDACCIÓN: 83 46 74 99 Y 83 46 73 51 [email protected] REGISTRO SOLICITADO PREVIAMENTE CON EL NOMBRE DE CONOCIMIENTO.

LAS OPINIONES EXPRESADAS EN LOS ARTÍCULOS SON RESPONSABILIDAD EXCLUSIVA DE SUS AUTORES.

Félix Ramos GamiñoDirector EditorialMaestro Rodrigo SotoSecretario EditorialProfesor Ismael Vidales DelgadoEducaciónLicenciado Juan Roberto ZavalaCiencia en FamiliaDoctor Jorge N. Valero GilCiencias Económicas y SocialesDoctor Juan Lauro AguirreCiencias Básicas y del AmbienteIngeniero Gabriel ToddDesarrollo Urbano y SocialDoctor David Gómez AlmaguerCiencias MédicasContador Público José Cárdenas CavazosCiencias Políticas y/o de Administración Pública

Doctora Liliana Patricia Cerda PérezCiencias de la ComunicaciónLicenciados Jorge Pedraza yClaudia OrdazLa Ciencia es CulturaDoctor Óscar Salas FraireEducación Física y DeporteDoctor Mario César SalinasLas Universidades y la CienciaLicenciada Alma TrejoLicenciado Carlos JoloyRedacciónLicenciado Víctor Eduardo Armendáriz RuizDiseñadorArquitecto Rafael Adame DoriaArte GráficoProfesor Oliverio Anaya RodríguezCirculación y Administración

Profesor Leonardo SantiEl profesor Leonardo Santi, presidente del Congreso Internacional bioMonterrey 06, es también presidente del Centro de Biotecnología Avanzada de Génova, Italia; jefe del Departamento de Oncología, Biología y Genética de la Escuela de Posgraduados en Oncología, y de la University School for Technicians in Biotechnology. Ha escrito más de 250 documentos científicos en oncología experimental y patología oncológica, con énfasis en cáncer de pulmón, tumores ocupacionales y modificantes biológicos de respuesta.

Además de otras responsabilidades, es presidente del Comité Nacional Italiano para Bioseguridad y Biotecnología. También es coordinador del Comité Nacional de Cáncer, del Ministerio de Salud.

Santi es miembro de una gran variedad de organizaciones científicas nacionales e internacionales y funge también como parte del consejo editorial de diversas publicaciones científicas internacionales, así como de los siguientes comités: Grupo Europeo sobre Ciencias de la Vida (Comisión Europea, Bruselas), Foro Europeo de Investigación sobre el Cáncer (Comisión Europea, Bruselas), coordinador de los Comités Italo-Americano e Italo-Británico sobre Biotecnología, y miembro de la Comisión Internacional sobre Biosociedad (Cámara Internacional de Comercio, París).

Doctor Albert SassonAlbert Sasson, doctor en Ciencias Naturales por la Universidad de París, es un prominente investigador en el campo de la biotecnología, y se especializa en estudios de microbiología. Trabajó en la Facultad de Ciencias, de Rabat, en Marruecos, y ocupó el cargo de subdirector general de la UNESCO. En el Congreso bioMonterrey 2006 será relator de conclusiones generales.

Es Agrégé de I’Université y sus trabajos de investigación en microbiología versan de modo particular sobre la microflora de las tierras áridas y sobre los microorganismos, libres y simbióticos, fijadores de nitrógeno atmosférico. Luego de una carrera en la Facultad de Ciencias, de Rabat, fue nombrado decano de 1963 a 1969.

Sasson pertenece a diversas organizaciones, en las que ha desempeñado importantes cargos a lo largo de su carrera. Es miembro correspondiente de la Real Academia Nacional de Farmacia (Instituto de España, Madrid); doctor honoris causa en Ciencias Biológicas de la Universidad de la Habana, Cuba; miembro asociado del Club de Roma y profesor invitado en el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de las Naciones Unidas (UNU/IAS, Yokohama). Desde enero del año 2000, Sasson es consultor de alto nivel, en particular de la UNESCO.

Con nuevos enfoques para el logro de viejas y acariciadas metas, la biotecnología del III Milenio se avoca a contrarrestar la hambruna y, a mejorar las cosechas en una población que para el año 2030 llegarà a los 10 mil millones de habitantes. Selectiva y precisa como es, esta multidisciplina promete llevar a los hogares de ricos y pobres alimentos variados y completos en aras de superar la desigualdad más atroz que recorre todo el orbe: el hambre y la desnutrición.

Las ciencias de la biología, química e ingeniería se aliaron,y en poco tiempo han sabido identificar los genes importantes que en plantas o animales permiten multiplicar productos que son vitales en la producción de alimentos, tales como enzimas, proteínas y vitaminas.

Nunca como ahora, en un mundo que oscila entre obesos y anoréxicos, la alimentación cobra una enorme importancia y actualidad. Las viejas expresiones de las abuelas, de que las personas “son lo que comen y beben” se han tornado en casi una evidencia científica.

Los ancestros contaban historias de amigos o familiares a los cuales la mala alimentación los había lanzado a toda clase de enfermedades infecciosas; a neurosis incontrolables o a partos mal logrados. Hoy, los hombres y las mujeres de ciencia nos dicen que ingerir correctamente nuestros alimentos nos garantiza individuos sanos y con un bienestar biológico, psicológico y social.

Y es que, si reflexionamos y nos detenemos a observar, los alimentos son nuestro principio de vida. Ellos de alguna manera representan nuestra salud física y hasta emocional. A través de ellos, los padres y madres dan y reciben el afecto a sus hijos; con ellos también recordamos e identificamos los olores y los sabores agradables, los de los abuelos, los de la infancia, los de la seguridad en casa.

PROMESAS DE LA BIOTECNOLOGÍALos beneficios que la biotecnología promete son cultivos más amigables con el medio ambiente; aceites de cocina más saludables; frutas y verduras con mayores niveles de nutrientes; mejores métodos de identificación y localización de toxinas, patógenos y contaminantes; la eliminación de proteínas alérgicas; la protección ambiental; mejorar la calidad de granos y semillas y tolerancia a sequías, inundaciones, al frío o al calor a los metales y a las sales.

Las alternativas de la biotecnología alimentaria son todo un horizonte que puede ser venturoso en continentes pobres como África o América Latina; en África por ejemplo, multiplicando la capacidad de producir aun en tierras poco fértiles; en Latinoamérica, sobre tierras desgastadas y en zonas áridas.

Si el enfoque social de la biotecnología guía a esta hermosa multidisciplina, y en ella prevalece aquél por encima de las visiones de mercado, seguramente podrá erigirse en una de las mejores herramientas de cualquier Estado: la de colocar en el centro de las decisiones al ser humano que come y se alimenta bien, porque la democracia, dicen algunos, empieza en la mesa de obreros, campesinos y hasta de desempleados.

Doctora Patricia Liliana Cerda PérezInvestigadora / UANL

EDITORIAL

DESCARTESPienso, luego existo

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Y Dios dijo: “creced y multiplicaos”; pero nosotros exageramos y creamos un problema.

En esta ocasión, nuestra re-vista dedica gran parte de su contenido al tema de la Bio-tecnología y la Alimentación,

tema que expertos internacionales tratarán el segundo día del Congreso Internacional bioMONTERREY 2006.

Es imperativo, en esta época de un crecimiento demográfico global im-presionante, atender la vieja pregunta de Thomas Malthus, autor inglés, quien señaló el riesgo de que el planeta Tierra se quede sin suficientes alimentos para su población, pues esta última crece en forma exponencial, mientras que la producción agrícola lo hace en forma proporcional, y aunque esto no fue confirmado, el riesgo está latente.

Dicen los expertos que para el a-ño 2020 el mundo tendrá ocho mil millones de seres humanos, los que ocasionarán trastornos importantes a su hábitat, generando un calenta-miento global, mayor desforestación y pérdida de la agricultura conven-cional que la naturaleza nos otorga por mandato divino.

Ante esta perspectiva, hablar de modificaciones a la producción de alimentos a través de utilizar la importante ciencia de la genética, no es un tema retórico, y menos aún debe ser aprovechado por los expertos de la paranoia social para generar un temor sobre algo monstruoso que la producción transgénica puede propiciar en la raza humana.

Para aclarar esta temática, hay que utilizar el método científico y recordar que desde hace muchos años o siglos, los seres humanos, los animales y la agricultura, por influencia del ambiente, generan

cambios transgénicos internos para adaptarse a su realidad circundante. Es decir, lo transgénico no lo inventó el hombre sino la propia naturaleza de la biología.

Las discusiones que se presentarán en el seno de esta temática y que serán analizadas por científicos muy promi-nentes como aquéllos que han trabajado en el llamado golden rice o el famoso científico mexicano que acaba de sintetizar el genoma del maíz dentro de un proyecto del CINVESTAV y también los que hablarán de la historia del trigo, serán los que realmente marquen un camino para la comprensión de este fenómeno, necesario, de acelerar la producción de alimentos a que nos obligan las circunstancias del mundo actual.

Todo lo demás: retórica, comunicación o paranoia social de diferentes organizaciones no gubernamentales es solamente una concepción abstracta y no debe ingresar a una discusión si no cuenta con los elementos científicos suficientes para probar su presencia dialéctica en un tema que debe ser manejado por los expertos y no por los comunicadores sociales.

Concluyo señalando que la innovación transgénica en los alimentos no es un riesgo sino una esperanza, mientras se maneje con rigor científico, control experimental permanente y bajo las normas internacionales, pues el problema de los avances científicos y de la bioética correspondiente no es producto de la ciencia sino de los defectos intrínsecos de la corrupción humana.

EDITORIAL

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CAMPO CONTINUAMENTE SUJETO A DEBATELa ingeniería genética o la biotecnología se está convirtiendo en un campo prometedor, aunque continuamente esté sujeto a debate. Los progresos que se han logrado en este ramo han sido muchos, considerando que somos poco más de seis mil millones de habitantes en el mundo, y que la tasa de crecimiento poblacional no se detiene. Somos muchas bocas para ser alimentadas y la comida transgénica resulta esperanzadora para un mundo que no termina de crecer y de reproducirse. Tan sólo 53 millones de hectáreas en 13 naciones, entre ellas Argentina, Canadá, China, Australia y España, han sido cultivadas con estas rarezas de la biotecnología.

Los ingenieros genéticos pueden transferir tan sólo unos cuantos genes, ya sea entre especies con un parentesco lejano, o ya sea que no guarden en absoluto ningún parentesco. Es así como un tomate puede contener un gen de un pescado, o una lechuga puede ser inoculada con un gen de una rata para hacer que la planta produzca vitamina C, o agregar genes de la palomilla cecropia a los manzanos para protegerlos de la plaga ígnea.

CULTIVOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOSExisten decenas de cultivos que han sido genéticamente modificados y que se encuentran en el mercado: variedades de maíz, calabaza, colza, soya, y algodón. ¿Suena aterrador engullir un tomate en una rica ensalada que provenga de un gen de pescado? No se asuste. Son los frankenalimentos. Y la idea de todo esto es insertar uno o varios genes de un organismo donante que tenga una cualidad o característica deseable de que el otro organismo carezca.

Más del 70 por ciento de los cultivos que han sido alterados en diversos invernaderos o plantíos han sido diseñados para la resistencia a los herbicidas, y la mayoría de ellos contiene la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt), que es capaz de producir su propio mecanismo de defensa en contra de plagas.

Haciendo un balance de lo que estos “super alimentos” nos pueden ofrecer, se puede decir que los rendimientos de cosechas son más altos, se usa menor cantidad de pesticida como el Bt mencionado anteriormente, que funciona como un plaguicida, y al prescindir del uso de pesticidas se respeta y se conserva el suelo; hay una mejora en la nutrición, puesto que la biotecnología puede manipular genéticamente alimentos que carecen de ciertos nutrientes, haciéndolos ricos en ellos. Por ejemplo, fortaleciéndolos en vitaminas, reduciendo o aumentando las proteínas; eliminando alérgenos o toxinas naturales. Además, contribuye a la mejora de la calidad del alimento: tomates con mayor vida de anaquel, calabazas inmunes a virus, vacas que producen mayor volumen de leche al día, pescados de mayor tamaño.

Pero la clonación o la biotecnología en alimentos es una Caja de Pandora que puede desatar así como controversias, preguntas sin respuestas y resultados incontrolables. La fuerza devastadora con la que camina la tecnología responde a las necesidades de un mundo que duplicará su población en 40 años. Uno de los puntos más criticados es que los cultivos alterados pueden propagar sus genes a parientes silvestres y los nuevos organismos alterados podrían ser difíciles de controlar.

Comentarios: [email protected]

Muchos ecologistas aseguran que se pueden derivar daños colaterales como que estos cultivos alterados aceleren la evolución de insectos más sofisticados resistentes a las toxinas de la Bt; y dichas toxinas afecten de manera negativa a los ecosistemas. En 1999, el polen de maíz con Bt dañó al 44 por ciento de las orugas de las mariposas monarcas en tan sólo 4 días.

MODALIDAD NO EXENTA DE RIESGOS¿Qué tanto podremos llegar a tolerar los frankenalimentos? Me refiero a nuestra salud. Se podrían introducir alérgenos en los alimentos. Michael Hansen, un estudioso en el tema, especula si esta nueva modalidad gastronómica no representará un peligro para nosotros, como la generación de ciertos tipos de cáncer o la creación de nuevos tipos de toxinas. A mi parecer, toda creación o invento científico merece reflexión. Por ejemplo, la clonación de seres humanos pisa terrenos divinos, cruza la línea de lo ético y de lo moral.

Pero en mi opinión, la biotecnología empleada en alimentos puede ser la panacea en un mundo desnutrido, un mundo donde urge mejorar la calidad de vida. La biotecnología puede representar el cuerno de la abundancia; claro, lleva sus riesgos que se deben sopesar contra los beneficios que este tipo de alimentos nos pueda llegar a brindar. No cabe duda, somos, como dijo Margulis, un experimento viviente.

Arroz dorado, un ejemplo de biofortificación, 3

Navegando por el genoma del maíz, 6

CINVESTAV Irapuato, líder en producción de vacunas y compuestos farmacéuticos de plantas, 10

Vacunas provenientes de plantas, 13

Biotecnología, reto para la sociedad, 15

Microorganismos simbióticos, alternativa ecológica para mejores cosechas, 18

Uso de los marcadores genético molecularesen el mejoramiento nutricional de las plantas, 20

La Biotecnología en el desarrollo de plantas de importancia económica, 23

Alternativas para el manejo de malezas en sistemas de cultivo, 27

Seminario sobre Nanobiotecnología, 30

Los nanobiocidas y sus usos potenciales en Medicina, 31

Nanotecnología para la vida, 33

Bioexplotación agroalimentaria para la producción de plantas y metabolitos, 37

Vacuna contra la peste, producidaen plantas, 40

Las plantas y sus virus, como biorreactores, 43

Contenido Conocimiento

Autores invitados:

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Fermín Montes CavazosEs ingeniero agrónomo por la UANL y tiene una maestría en Horticultura por la Universidad Estatal de Nuevo México, Estados Unidos. Ha tomado cursos de Tecnología de Semillas y de Semillas de Hortaliza en la Universidad Estatal de Mississippi y en la Autónoma Agraria Antonio Narro.

Francisco Zavala GarcíaEs ingeniero agrónomo con especialidad en Fitotecnia por la UANL, y tiene una maestría en Genética por el Colegio de Posgraduados en Chapingo. Es doctor en Genética y Fisiología de Plantas, por la Universidad de Nebraska.

Isabel López ZamoraEs egresada de la Facultad de Biología de la Universidad Veracruzana, y tiene una Maestría en Ciencias en el Department of Forestry de la University of Florida. Actualmente realiza sus estudios de doctorado en la misma institución norteamericana. Forma parte del Área de Investigaciones en Biología Vegetal del Instituto de Investigaciones Biológicas.

Julio César Vega ArreguínEs auxiliar de investigación en el Departamento de Ingeniería Genética de la Unidad Irapuato del Cinvestav. Ha participado en investigaciones como: “Análisis del papel de TrAP en la expresión de la proteína de la cápside y el ciclo de infección del geminivirus TToMoV.” y “Los virus: cómplices para descifrar procesos moleculares en las plantas”.

Miguel A. Gómez LimEs licenciado en Biología, egresado de la Facultad de Ciencias de la UNAM y doctor en Ciencias con Especialidad en Biología Molecular de Plantas, Universidad de Edimburgo, Escocia.

Josué Leos MartínezEs ingeniero agrónomo por la UANL, con Maestría en Parasitología Agrícola por el ITESM y Doctorado por Texas A&M University con la especialidad de Entomología. Actualmente está recién jubilado de la Facultad de Agronomía de la UANL, donde sigue siendo el responsable del Laboratorio de Diagnóstico Fitosanitario.

Humberto Lara VillegasEs médico cirujano egresado de la Universidad Autónoma de Guadalajara y tiene una maestría en Ciencias de la Vida, Ministerio de Educación de Israel. Se especializa en temas de bioseguridad, VIH-1 y Nanobiotecnología.

Eduardo Pérez TijerinaEs físico por la Universidad de Baja California (UABC). Tiene una Maestría y un Doctorado en Física de Materiales, ambos grados académicos de un programa conjunto de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE).

Ingo Potrykus fue profesor de biotecnología de plantas en el Instituto de Ciencias de las Plantas de ETH, en Zurich, Suiza. Su grupo de investigación aplicó tecnología genética para contribuir a la seguridad alimenticia en los países en desarrollo. Se jubiló en abril de 1999.

Nació el 5 de diciembre de 1933 en Hirschberg/Schlesien, Alemania. Estudió biología en la Universidad de Colonia y obtuvo su doctorado en el Instituto Max-Planck para la Investigación de la Producción de Plantas. Tras varios años en el Instituto de Fisiología de Plantas (Universidad de Hohenheim), dirigió un grupo de investigación en el Instituto Max-Planck de Genética de Plantas. En 1976 viajó a Basilea para establecer el área de ingeniería genética de plantas en el Instituto Friedrich Miescher.

Su grupo de investigación se dedicó a proyectos de ingeniería genética para mejorar la estabilidad de las cosechas y la calidad alimenticia del arroz, trigo, mijo y mandioca. Sus resultados y tecnologías han sido transferidos a los países en desarrollo a través de centros internacionales de investigación, sin costos ni restricciones de propiedad intelectual. El mejor ejemplo es el llamado Golden Rice, una nueva variedad de arroz proveedora de vitamina A que es ampliamente reconocida como un modelo ejemplar para reducir de manera sustentable la desnutrición en los países en desarrollo.

Desde su jubilación, Ingo Potrykus, como presidente del Consejo Internacional Humanitario del Golden Rice, enfoca sus esfuerzos para promover el Golden Rice entre agricultores, ante las barreras a la cosecha de organismos genéticamente modificados. Para ello, ha establecido colaboración con 14 instituciones dedicadas al arroz en India, China, Vietnam, Bangladesh, Indonesia y Filipinas.

¿Te imaginas que con sólo consumir de 100 a 200 gramos de arroz recibas la aportación diaria de vitamina A recomendada en la dieta? Esto es ya una realidad, gracias al arroz dorado o golden rice. El arroz dorado es una variedad de arroz (Oriza sativa) producida a través de ingeniería genética para generar pro-vitamina A (beta-caroteno) en la parte comestible de la planta, que es el grano. Las plantas de arroz producen beta-carotenos en los tejidos verdes, pero no en el endospermo (parte consumible de la semilla); la capa externa del grano, también llamada aleurona, contiene nutrientes como vitamina B y ácidos grasos, pero no vitamina A.

Estos nutrientes se pierden durante el proceso de trilla y pulido a que son sometidos los granos para su comercialización y alargamiento de vida en almacén. La transformación del arroz convencional en arroz dorado se debió a la introducción de tres genes responsables de la biosíntesis de beta-carotenos: psy, lyc y crt1, los dos primeros provenientes de una especie de narciso (Narcissus pseudonarcissus) y el último proveniente de la bacteria del suelo Erwinia uredovora.

El arroz dorado es un proyecto que inició en 1992, (puedes consultar su página de Internet para mayor información:

Doctora Adriana Gutiérrez-DíezFacultad de Agronomía / UANLC

omemos. Al comer, socializamos, fortalecemos lazos de amistad, comemos en familia, comemos para cerrar tratos de negocios, para conversar. La comida forma parte de la cultura de cada nación; representa sus costumbres, su religión y sus creencias. La alimentación de cada país

no es más que el reflejo de su ubicación geográfica. Ningún ser humano sería capaz de sobrevivir sin alimento por varios días.

Quizás cuando comemos ignoramos la cantidad de químicos, pesticidas, aditivos y hormonas que les fueron agregados a los alimentos antes de llegar a nuestra mesa. Nos hemos vistos involucrados en este mar de controversia que ha desatado la clonación humana, no hay duda; los científicos de todo el mundo continuarán con sus programas de investigación hasta perfeccionar este proceso y realizar una clonación humana perfecta.

esperanza para un mundo que no acaba de crecer

Ingeniera Claudia Ordaz

Margulis (activista de Greenpeace)“Somos un experimento viviente”

LOS ALIMENTOS ALTERADOSPero el asunto de la clonación en diversas especies no es novedad; los primeros intentos datan desde 1952, cuando Robert Briggs y Thomas King, basándose en la teoría del científico Spemann, clonaron ranas. Tampoco resulta nada nuevo que los frankenalimentos o alimentos alterados mediante la transferencia de genes provenientes de otras especies, también denominados transgénicos, existen desde muchos años atrás.

En 1944, Norman Borlaug mejoró el trigo mexicano, propenso a quebrarse con el viento, -puesto que sus tallos eran muy grandes-, creando un híbrido enano con espiga grande y tallo grueso resistente a las condiciones climáticas de nuestro país. El programa tuvo éxito y fue aplicado en diversos países, como India y el Medio Oriente, por lo que Borlaug recibió el Premio Nobel de la Paz en 1970, al aliviar el problema de la hambruna en el mundo.

Catedrática del Departamento de Comunicación / ITESM

Autores invitados:

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www.goldenrice.org); los investigadores creadores de este arroz biofortificado son los profesores Ingo Potrykus, del Instituto de Ciencias de Plantas del Instituto Federal de Tecnología de Suiza, y Peter Beyer, de la Universidad de Freiburg. El primer arroz dorado que se originó fue nombrado SGR1, y bajo condiciones de invernadero produce 1.6 µg de beta-caroteno por cada gramo de carotenoides.

NUEVA VARIEDADEn el año 2005, un grupo de investigadores de la compañía de biotecnología Syngenta produjeron una variedad de arroz dorado a la que nombraron arroz dorado 2, el cual produce 23 veces más carotenoides que el arroz dorado de Potrykus; es decir, más de 37 µg de beta-carotenos por gramo de carotenoides, por lo que para recibir la recomendación diaria de vitamina A es necesario consumir 144 gramos de este arroz. Lo anterior se logró gracias a la combinación del gen psy del maíz con el gen crt1 del arroz dorado original. El arroz dorado se ha mejorado con variedades locales de Filipinas y Taiwán y con la variedad americana Cocodrie. Después de años de espera, el cultivo fue llevado a campo en 2004, con la colaboración de la Universidad de Louisiana. Los resultados preliminares de estos ensayos mostraron que el cultivo produce de 3 a 4 veces más beta-carotenos cuando crece en el campo que cuando crece en invernadero.

DEFICIENCIAS EN ÁFRICA Y ASIAEl objetivo principal de los investigadores que encabezan el proyecto del arroz dorado, es ayudar a los niños que sufren deficiencia de vitamina A. A inicios del siglo 21, se estimó que 124 millones de personas en 118 países de África y del Sureste de Asia fueron afectadas por deficiencia de vitamina A. Esta deficiencia en la dieta, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, es responsable anualmente de la muerte de uno a dos millones de personas, de la pérdida de la vista irreversible en 500 mil, y de millones de casos de xeroftalmia.La población más vulnerable son los niños y las mujeres embarazadas.

La vitamina A es suplementada oralmente o inyectada en aquellas áreas del mundo donde la dieta es deficiente en esta vitamina. Aun y cuando existen programas de suplementación de vitamina A para niños menores de cinco años en países con deficiencia de la misma, estos programas no son suficientes, y tanto la UNICEF como las ONGs involucradas en la suplementación de vitamina A reportan que se van perdiendo las mismas en las áreas donde son primordiales.

ELEMENTO BÁSICO EN LA DIETA INFANTILDado que el arroz es un elemento básico en la dieta de los niños en los países con deficiencia de vitamina A, la transformación genética del arroz para que produzca pro-vitamina A es una alternativa simple y barata para suplementarla; por ejemplo, en el caso de áreas rurales remotas; podemos considerar que

como para obtener nutrientes de ellos, cuyas bacterias ayudan a que se liberen gases y a que éstos, combinados con el torrente sanguíneo, produzcan energía para algunos tejidos o pasen al hígado para que se conviertan en glucosa.

La segunda estrategia fue la memoria de estos animales, pues querían obtener plantas de mejor calidad, y por ello recordaban con facilidad los lugares en los cuales se encontraban los frutos y otros vegetales deseados para una mejor combinación alimenticia.

De ahí que un primate de cerebro de mayor tamaño tenía ventaja sobre otro que no tuviera la misma capacidad neuronal. Para la profesora Milton, es interesante observar que algunas especies de la categoría “Homo” eran muy similares al conocido Australopithecus, con la diferencia de que nuestro género tenía un cerebro más grande.

IMPORTANCIA DEL TAMAÑO CEREBRALSiguiendo esta línea, como lo expone la profesora Katharine Milton, se favoreció a la clase que supo mejor combinar el tamaño cerebral o su poder cerebral en la solución de problemas dietéticos.

Resulta irónico pensar que fuimos teniendo una especie de metamorfosis en nuestro aparato digestivo, debido al entorno alimenticio en que nos encontrábamos y a nuestras preferencias en cuanto a cierto tipo de plantas. Así pues, obteníamos los nutrientes necesarios de este escaso menú; en tanto que en la actualidad sufrimos problemas digestivos por falta de fibras que ayuden al procesamiento de los alimentos.

Requerimos, por tanto, tener una bioalimentación; es decir, alimentación asociada con la biotecnología, en la cual se haga una dieta básica similar a la que tuvieron nuestros ancestros homínidos en épocas anteriores y que fluya al grueso de la población para que nadie quede fuera.

TRANSFORMACIÓN EN EL “MONO OBESO”Existen dos vertientes: por un lado, como diría el doctor Campillo Álvarez, nos hemos convertido en un “mono obeso”,

el cual ya no deambula para conseguir comida, sino se la pasa sentado frente a una computadora en el trabajo, con una mala alimentación rica en grasas que no se pueden disolver tan fácilmente, y que se van acumulando en nuestros tejidos.

Por otro lado, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, señala que existen alrededor de 11 millones de niños que mueren antes de llegar a los 5 años, y vincula la desnutrición con problemas de aprendizaje en el futuro.

ESTRATEGIAS REQUERIDASSi quisiéramos hacer un cambio disruptivo y realmente dar solución a esta situación se requieren tres estrategias:

1.Analizar la dieta del planeta de los simios; es decir, lo que comían nuestros antepasados en su evolución hasta nuestros días, con el fin de incorporar esos nutrientes, por medios biotecnológicos, a los alimentos que consumimos.

Para ello se requiere el desarrollo de nuevos productos y tecnologías para la producción de cosechas ricas en nutrientes, como el caso de la fibra que anteriormente teníamos en abundancia en la dieta diaria, pero de la que ahora carecemos a la hora de procesar los alimentos.

Estos alimentos biotecnológicos, además de nutrir, pueden aliviar los males que acosan a los seres humanos. Como ejemplo, tenemos las vacunas que se podrán ingerir al comer un tomate, un plátano o una papa, ya que éstos guardan mejor las propiedades necesarias para mantener activa la sustancia de la vacuna y son productos que con facilidad pueden ser modificados genéticamente.

2.Establecer una política especial para que los alimentos puedan llegar a quienes más los necesitan.

De acuerdo con cifras internacionales, aproximadamente 800 millones de personas se van a dormir hambrientas todos los días, y no es porque no exista suficiente comida, sino debido a situaciones problemáticas de política y distribución.

3.Eliminar el miedo que tienen los consumidores a los alimentos manipulados biotecnológicamente.

Esta área de estudio tecnológica no es nueva, pues podemos tomar el ejemplo de Krista Weidner, del Colegio de Agricultura de Penn State, quien señala que 3 mil años antes de Cristo, los indios en Perú vieron que ciertos tipos de papas crecían mejor a 4 mil 200 metros de altura que a 3 mil. Esto dio como resultado que se cultivaran las papas a diferentes alturas, dependiendo de su tipo y clase. De acuerdo con la definición, lo anterior es biotecnología en el sentido estricto.

En conclusión, la biotecnología, en su área de alimentos, puede ser la que alivie la hambruna mundial, y es la que está estimulando la creatividad mental para aumentar nuestra estancia en la Tierra. El mono obeso y el mono escuálido esperan con ansia la nueva dieta de los bioalimentos y en esta ocasión estaremos buscando adaptar los alimentos a nosotros y no viceversa, como ocurrió en el pasado. Una vez más estamos modificando nuestro ambiente.

la transformación genética del arroz es un equivalente del agua fluorada y de la sal yodatada.

Debido a la importancia y al impacto del proyecto en la nutrición infantil mundial, la fundación de Bill y Melinda Gates otorgó financiamiento en junio de 2005 a Peter Beyer para mejorar el arroz dorado mediante el incremento de pro-vitamina A, vitamina E, hierro y zinc, así como para el mejoramiento de la calidad proteica, todo esto mediante la transformación genética.

El profesor Potrykus realiza en forma continua esfuerzos para que el arroz dorado sea distribuido gratuitamente para agricultura de subsistencia, pero esto requiere que las empresas que tienen los derechos sobre la propiedad intelectual del cultivo otorguen los permisos para liberarlo. Debido a que recibieron financiamiento del Programa de Investigación “Caroteno Plus” de la Comisión Europea, tuvieron que ceder los derechos del descubrimiento del arroz dorado a Syngenta(patrocinador del programa Caroteno Plus). La liberación de permisos para utilizar el arroz dorado se agilizó debido a la publicación realizada por la revista TIME en julio de 2000, donde se decía que el arroz dorado es el primer cultivo modificado genéticamente con beneficios inigualables.

USO COMERCIAL O HUMANITARIOEl grupo de investigadores del arroz dorado debió entonces definir entre el uso comercial o humanitario del cultivo; esto se definió en base a diez mil dólares; es decir, si los agricultores no producen más de diez mil dólares al año por el cultivo, no es necesario que le paguen regalías a Syngenta por el uso comercial del mismo; cuando el uso no es humanitario, se le permite al agricultor conservar y replantar la semilla.

En la actualidad Syngenta no tiene interés comercial en el uso de la planta. Como todo cultivo modificado genéticamente, se han generado controversias alrededor del arroz dorado por parte de activistas anti-organismos modificados genéticamente, como Greenpeace, que originalmente objetaba la cantidad de vitamina A que producía el arroz dorado SGR1, ya que se tenían que consumir de 1.5 a 2 kilogramos de arroz por día para alcanzar la dosis diaria recomendada; a pesar del desarrollo de las nuevas variedades de arroz dorado en las que se incrementó la producción de beta-carotenos, Greenpeace sigue manteniendo su objeción al cultivo, bajo el argumento de que el arroz dorado es el “Caballo de Troya” que abrirá la puerta a la dispersión de los organismos genéticamente modificados.

Existen y seguirán existiendo grupos que se opongan al cultivo y consumo del arroz dorado, pero mientras no muestren datos y resultados generados bajo rutinas de investigación y sustentados en bases científicas, no pueden desaprobar y censurar el trabajo de los investigadores y el beneficio del consumo del arroz dorado en la población.

El arroz dorado puede ser una de las mayores contribuciones de mecanismo sustentable de distribución de vitamina A en los países subdesarrollados; para lograr esto es necesario un gran esfuerzo interdisciplinario que incluya a científicos, mejoradores de cultivos, extensionistas, políticos y gobernantes, y a todos aquéllos que juegan un papel importante en la formación y educación de agricultores y consumidores. Por último, si quieres conocer más sobre el arroz dorado, su pasado, presente y futuro, no te pierdas la conferencia del profesor Ingo Potrykus en el Congreso BioMonterrey 2006.

Los granos de arroz dorado fácilmente se reconocen por su color amarillo, producto de los beta-carotenos; mientras mayor la concentración de los mismos, mayor la intensidad del color.

Tal vez dentro de nuestro mapa genético tengamos algún recuerdo de cuando deambulábamos por el bosque o la estepa en la búsqueda de los alimentos; lo que sí es seguro es que sufrimos una transformación

respecto de la forma en que comíamos anteriormente y la forma en que comemos en la actualidad.

Según la revista Scientific American y el artículo escrito por David R. Begun, profesor de antropología de la Universidad de Toronto, entre hace 22 millones y 5.5 millones de años, en un tiempo conocido como la “Época del Mioceno”, existían alrededor de 100 especies de la familia homínida.Entre esta vasta composición de primates, sobresalió nuestra especie, gracias no sólo a que tomó conciencia rápidamente del mundo que le rodea, sino también a su dieta evolutiva, que le permitió extraer los nutrientes necesarios de cada alimento que ingería.

La primera estrategia, de acuerdo con la profesora Katharine Milton, del Departamento de Ciencia Ambiental, en la Universidad de California, consistió en que nuestros ancestros se adaptaron a una clase de mezcla de alimentos que estaban en la zona donde habitaron. Es decir, su dieta se componía de hojas, flores, tallos y algunas frutas.

LA PROTECCIÓN DE LAS PLANTASPero esta situación no era sencilla, comenta la doctora Milton, pues las plantas aunque no pueden salir corriendo para escapar de sus depredadores, contienen en algunas de sus hojas y tallos una serie de elementos químicos que las protegen de los mamíferos, pues éstos no las pueden digerir, ni pueden obtener grandes nutrientes o energía de éstas.

Sin embargo nuestro estómago y tracto intestinal evolucionaron para poder digerir esta clase de alimentos, así

Mercadotecnia SocialMaestro Rodrigo Soto

Luis Herrera Estrella. Es director del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad de México.

Obtuvo su Doctorado en Biología Molecular de Plantas en la Universidad Estatal de Gent, Bélgica, en donde también realizó proyectos de investigación. Posteriormente, se integró como profesor de biología molecular de plantas en el CINVESTAV de la Ciudad de México, y fue designado jefe del Departamento tres años después.

En 1987 recibió el Premio “Javed Husain” de la UNESCO; en 1989, el Premio de “Investigación Científica en Ciencias Naturales de la Academia Mexicana de Ciencias”; en 1994, el Premio en “Biología de la Academia de Ciencias del Tercer Mundo”; en 1998, la Medalla RedBio de la Red Latinoamericana de Biotecnología, y en 2000, la Medalla de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual.

El grupo de investigación que dirige se ha centrado fundamentalmente en dos temas: La identificación de los elementos regulatorios de genes asociados a la fotosíntesis, que determinan su respuesta a factores ambientales, y la identificación de los mecanismos fisiológicos, bioquímicos y moleculares que permiten a las plantas adaptarse a condiciones limitantes de nutrientes en el suelo.

El profesor Herrera es miembro de los consejos consultivos científicos de la Academia Mexicana de Ciencias, del Centro Internacional de Ingeniería Genética y Biotecnología, y del Consejo de Acción sobre Biotecnología de la UNESCO.

La identificación y la determinación de la secuencia nucleotídica de todos los genes del maíz es un paso clave e importantísimo en el estudio de la biología y la genética de esta planta tan arraigada en la cultura de México

Doctor Julio César Vega Arreguín / Doctor Gustavo Hernández GuzmánInvestigadores posdoctorales, Langebio, Cinvestav, Campus Guanajuato

y en la producción de alimentos; y otro, que considera las nuevas técnicas del ADN, la biología molecular y las aplicaciones tecnológicas reproductivas, la manipulación y transferencia de genes, y clonación de plantas y animales.

DEBATE SOBRE BONDADES DE LA BIOTECNOLOGÍAAquí es donde se abre el debate -no exento de cargas emocionales- sobre las bondades de la biotecnología; es donde escuchamos voces a favor y en contra, sin que por ahora sea posible declarar un ganador. Pero las voces finalmente deben ser escuchadas, porque, como señala Josh Billings: “El silencio es uno de los argumentos más difíciles de refutar”.La FAO se pronuncia a favor de la ingeniería genética, ya que ésta puede elevar la producción y productividad en la agricultura, silvicultura y pesca. Puede ser la solución al hambre de países que actualmente no tienen alimentos suficientes para dar a su población. Hay evidencias objetivas de que la ingeniería genética ha reducido la transmisión de enfermedades humanas y de los animales gracias a nuevas vacunas. Por ejemplo, se ha aplicado al arroz para que contenga provitamina A y hierro, que mejoran la salud de muchas personas pobres.

CONSERVACIÓN DE LA BIODIVERSIDADSe habla también de que los métodos biotecnológicos mejoran la calidad y consistencia de los alimentos; limpian derrames de hidrocarburos y eliminan metales pesados en ecosistemas frágiles. Las plantas elevan su rendimiento y se han desarrollado genotipos mejores en forma más rápida, contribuyendo en esta forma a la conservación de la biodiversidad.

Pero también la FAO reconoce ciertos riesgos potenciales que plantea la biotecnología, principalmente a la salud humana y de los animales, y al medio ambiente. El organismo mundial considera legítimas estas preocupaciones, y trabaja en programas específicos por la bioseguridad de cada producto o proceso antes de su homologación. En tanto se avanza en las investigaciones, la FAO presta asistencia a los estados miembros mediante la Red

de Cooperación Técnica en Biotecnología Vegetal para América Latina (REDBIO) en la que participan treinta y tres países.

CÓDIGO DE CONDUCTA SOBRE BIOTECNOLOGÍAUn ejemplo concreto del interés del organismo internacional en la investigación sobre el tema es la Comisión sobre Recursos Genéticos para la Alimentación y la Agricultura, “que constituye un foro intergubernamental permanente donde los países están elaborando un Código de Conducta sobre Biotecnología, con el fin de elevar al máximo los beneficios de las biotecnologías modernas y reducir al mínimo los riesgos. El Código se basará en consideraciones científicas y tendrá en cuenta las repercusiones ambientales, socioeconómicas y éticas de la biotecnología.”

Lo ideal es que la sociedad pueda participar en la toma de decisiones en este tema sumamente complejo, pero a la vez cargado de esperanza; sin embargo, no se puede opinar sin contar con suficiente información, bien documentada, que permita un análisis racional entre riesgos y beneficios.

La biotecnología no es, en sí misma, una ciencia; es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias: biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química, medicina y veterinaria, entre otras. En estas condiciones, la participación de la sociedad debe realizarse a través de científicos de probado comportamiento ético, y lejano de cualquier interés que no sea el bienestar del género humano.

En tanto, la biotecnología sigue teniendo amplia y efectiva aplicación en las Ciencias de la Vida expandiendo cada día su aplicación a los más variados campos científicos y humanos, principalmente al campo terapéutico y farmacéutico, la agricultura y la ganadería, la alimentación y el ambiente.

El maíz fue domesticado hace aproximadamente ocho mil años en Mesoamérica. Datos arqueológicos sugieren que esto sucedió en un área pequeña de México, entre Chiapas y el sur de la Ciudad de México. Después, fue dispersado por el Continente Americano a través de las migraciones de los pueblos indígenas. Cuando los españoles llegaron a América, el cultivo del maíz ya se extendía desde Canadá hasta Chile. Se cree que el maíz fue domesticado a partir de una planta silvestre llamada teosintle (que significa “grano de Dios”), aunque no existen evidencias claras de esta relación ancestro-descendiente. Sin embargo, el teosintle sigue siendo el pariente más cercano del maíz.

ALIMENTO, MONEDA Y RELIGIÓNDurante siglos, el maíz ha estado estrechamente ligado a las condiciones de vida de los mexicanos, para quienes históricamente ha sido alimento, moneda y religión. Para las civilizaciones azteca, maya, e inca, además de constituir el alimento básico, el maíz desempeñaba un papel predominante en su cultura; estaba presente en las creencias y ceremonias religiosas como elemento decorativo de cerámicas, tumbas, templos y esculturas, y era además motivo de leyendas y tradiciones que resaltan la importancia económica, agrícola y social de su cultivo. El maíz era considerado casi como un dios, al que se rendía culto, y era objeto del folklore y ritos religiosos.

Según las crónicas, los europeos descubrieron el maíz durante la exploración de la isla de Cuba por los hombres de Colón, el 6 de noviembre de 1492. Ahí, los indios tainos le llamaban “Ma-

Hiz”. Colón lo llevó a España en 1494, y varias generaciones después era cultivado ya por todo el mundo. Sin embargo, sólo en la región de Mesoamérica se encuentra todavía in situ el maíz ancestral que dio lugar a todas las variedades mejoradas cultivadas actualmente alrededor del mundo. En esta región existe además la mayor variación y diversificación del maíz, debido principalmente a la gran diversidad de ambientes (suelo, clima, etcétera) y a las condiciones culturales (sistema de producción y tipo de consumo) relacionadas con su cultivo.

EL GENOMA DEL MAÍZEl genoma de un organismo es la información genética codificada en forma de ADN (ácido desoxirribonucleico) cuyas unidades de almacenamiento de la información son los genes. La molécula de ADN se conforma de cuatro bases químicas llamadas Adenina, Timina, Guanina y Citosina, y se representan con las letras A, T, G y C, cuyo orden y organización en el genoma determinan todas las características que le dan identidad al organismo. El tamaño del genoma de las plantas puede variar de manera considerable. Por ejemplo, el genoma del arroz contiene 430 millones de pares de bases; el del trigo contiene nada más y nada menos que 16 mil millones de pares de bases, y el de la planta modelo Arabidopsis thalianacontiene sólo 145 millones de pares de bases.

Esta gran diferencia en el tamaño del genoma de estas plantas y de muchas otras se debe principalmente al contenido de ADN repetitivo, el cual se compone principalmente de elementos transposables (secuencias de ADN que pueden moverse de

De acuerdo con declaraciones de la FAO, la biotecnología ofrece instrumentos poderosos para el

desarrollo sostenible de la agricultura, la pesca y la actividad forestal, así como de las industrias alimentarias.

De esto podemos inferir que la biotecnología estaría en posibilidad de integrarse con otras tecnologías para la producción de alimentos que satisfagan el hambre de una población en crecimiento, cada vez más urbanizada.

Aquí, cabe preguntarnos, antes de continuar: ¿qué es la biotecnología? El Convenio sobre la Diversidad Biológica ofrece la siguiente definición: “La biotecnología es toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos”. Probablemente el primero que usó este término fue Kart Ereky, ingeniero húngaro, en 1919.

Surgen aquí dos modos de entenderla: uno referido al uso de instrumentos y técnicas que normal y tradicionalmente se han venido utilizando en la agricultura

Puede la ingeniería genética ser la solución al hambre en países que actualmente no tienen alimentos suficientes para su población

Director del Centro de Altos Estudios e Investigación Pedagógica

Profesor Ismael Vidales Delgado

un sitio a otro del genoma) y que constituye la mayor parte del ADN en genomas mayores de 600 millones de pares de bases. En este sentido, en una gran variedad de plantas se ha visto que los genes se encuentran normalmente en pequeñas islas de unas 5 a 50 mil pares de bases dentro de un mar de elementos transposables distribuidos por todo el genoma.

SÓLO DOS GENOMAS VEGETALES SECUENCIADOS COMPLETAMENTELas evidencias sugieren que dicha distribución en el genoma se aplica también al maíz; de ahí el término “navegando” por el genoma con el que iniciamos este artículo. El maíz posee un genoma de dos mil 500 millones de pares de bases, unas 16 veces mayor que el genoma de Arabidopsis thaliana, cinco veces mayor que el del arroz y unas seis veces menor que el del trigo. Los genomas de A. thaliana y del arroz son los únicos genomas vegetales que han sido secuenciados completamente, y considerando que el tamaño del genoma del maíz es mucho mayor que el de estas dos plantas, los recursos necesarios para su secuenciación son proporcionalmente mayores.

Se ha estimado que sólo un cinco a diez por ciento del genoma del maíz codifica para genes; el resto del genoma podría estar constituido casi en su totalidad de secuencias repetitivas, principalmente elementos transposables.

De éstos, aproximadamente un 60 por ciento corresponde a retrotrans-posones llamados Long terminal repeat-retrotransposons. Los retrotrans-posones se propagan dentro de la planta por un mecanismo similar al ciclo de vida de los retrovirus: mediante un proceso de transcripción reversa seguido de la integración en el genoma del ADN complementario sintetizado. Es muy probable que los retrotransposones y los retrovirus se derivaran de un ancestro común.

No se sabe por qué en plantas como el maíz se ha acumulado ese 90-95 por ciento de ADN repetitivo y que aparentemente no tiene función alguna. En otros organismos se ha visto que existen algunos genes que son importantes y que se encuentran dentro de lo que en apariencia es ADN repetitivo. En el maíz, así como en diversos organismos en los que al momento no se tienen elementos claros de la participación del ADN repetitivo en alguna función conocida, dicho ADN repetitivo ha sido llamado “basura genómica” o “ADN espaciador”.

Sin embargo, el conocimiento de la secuencia de un genoma, de su estructura y la función de cada una de las partes que lo constituyen, es sin duda la clave para el mejor entendimiento de las relaciones entre los genes y el ADN repetitivo, así como de la importancia de estos elementos en la biología del organismo.

SECUENCIANDO LOS GENES DEL MAÍZLa elección de una estrategia apropiada de secuenciación genómica depende de las características del genoma a secuenciar, de la tecnología con que se cuente y de la disponibilidad de recursos económicos. En plantas como el maíz, en donde los elementos repetitivos constituyen más de la mitad de su complejo genoma, la tarea de secuenciarlo completamente se hace extremadamente complicada.

Es así como surge la necesidad de desarrollar tecnologías para aislar el ADN genómico enriquecido en genes y con bajo contenido de ADN repetitivo. Una de estas prometedoras tecnologías se llama “filtración por metilación”, y se basa en el aislamiento y secuenciación de las regiones “hipometiladas” del genoma del maíz, las cuales se ha descubierto que son ricas en genes, mientras que las secuencias repetitivas están

generalmente “hipermetiladas”.

De esta manera, dicho patrón de metilación en el genoma del maíz ha sido ampliamente explotado en el Langebio del Cinvestav Campus Guanajuato, para secuenciar preferencialmente las regiones que codifican genes. Durante el proceso de secuenciación de cualquier genoma, el ADN se extrae de los núcleos de las células y se fragmenta en pequeños pedacitos que podrán ser leídos por el secuenciador utilizado.

CONSTRUCCIÓN DE UINA BIBLIOTECA GENÓMICANormalmente esta fragmentación del genoma se realiza al azar por medios mecánicos; es aquí donde podemos modificar la estrategia de construcción de una biblioteca genómica sin filtrar, para obtener una biblioteca genómica enriquecida en genes. Esto se logra utili-zando enzimas de restricción sensibles al ADN metilado o bien utilizando bacterias que realicen el mismo trabajo de “filtrado” del ADN repetitivo in vivo.

Un gran reto es después el ensamblaje correcto de la secuencia genómica y la anotación funcional de los genes (asignación de la función basándose en su secuencia y en antecedentes bioquímicos y/o genéticos) mediante las herramientas bioinformáticas disponibles. Así, hemos generado una enorme cantidad de bibliotecas genómicas de maíz enriquecidas en genes, cuyo proceso de ensamblado y anotación se está llevando a cabo y que representa un avance considerable en este proyecto genómico.

Otra tecnología de gran utilidad para la secuenciación de genomas complejos y que estamos explorado con el maíz en el Langebio es: El análisis Cot, que consiste en la reasociación del ADN desnaturalizado en solución, y que se basa en el principio de que la tasa a la cual una secuencia especifica se reasocia es directamente proporcional al numero de veces que dicha secuencia se encuentra en el genoma. También estamos

profundo de por qué y cómo hace lo que hace, en vez de sólo enfocarse en qué hace (p. ej. “Mis elecciones con respecto a mi alimentación son un medio por el cual puedo sustentarme a mí mismo y a mi ética en el mundo. Sin embargo, voy más allá del contenido de la comida o la alimentación; ahora veo todas mis elecciones como oportunidades para sustentar lo que es importante para mi en mi vida”). Ultimadamente, cuando una persona trasciende de las reglas a la ética y del contenido al proceso, eligiendo una existencia ética, identifica cada acción en cada momento con cómo es como persona. Cada acción, sin importar cuán insignificante parezca, es significativa porque es un reflejo del resto de la vida de la persona. Si una persona ética no mantiene su ética, él o ella no ve esto como un incidente aislado y no hace excepciones basándose en el contenido (p. ej. “Está bien esta vez...”). En vez de ello, la persona reconoce que no mantener su ética convierte toda su vida en un fraude; para la persona ética, no mantener su ética pone toda su vida en la balanza.

Acerca de Executive Success Programs, Inc.

Executive Success Programs, Inc.MR (ESP) ofrece programas de entrenamiento enfocados en crear consistencia en todas las áreas y ayudar a desarrollar las habilidades prácticas, emocionales e intelectuales que la gente necesita para alcanzar su máximo potencial. Todos los programas de ESP utilizan una tecnología punta con patente en trámite llamada Cuestionamiento Racional MR, una ciencia basada en la creencia que entre más consistentes sean las creencias y patrones de conducta de un individuo, más exitoso será en todo lo que haga. El Cuestionamiento RacionalMR permite a las personas volver a examinar e incorporar percepciones que pueden ser la base de limitaciones autoimpuestas.

Mayores informes: [email protected]

Mientras que la mayoría de la gente tiende a enfocarse en el contenido o las aplicaciones específicas del proceso de toma de decisiones éticas (ya sea aplicado a la familia, los negocios, el gobierno, la sociedad, las ciencias, etcétera.) este enfoque comienza a cambiar conforme desarrollamos ética. Al profundizar nuestra comprensión de la ética, descubrimos que cultivar el proceso en sí es de la mayor importancia, ya que una vez afinado podemos aplicarlo a cualquier tipo de decisión. Este sencillo proceso de tres pasos, como se define en el Cuestionamiento RacionalMR, es como se puede aplicar la ética a cualquier área de contenido una vez que creamos y comprendemos nuestros procesos éticos:

1. Evaluar el contenido. Tenemos primero que examinar dónde nos encontramos con respecto a un asunto en particular. Por ejemplo, una agencia de gobierno puede descubrir que un pesticida usado por negocios agrícolas pequeños necesita ser prohibido. La agencia tendrá que evaluar la información que tiene acerca del pesticida y aprender más acerca de él y de cómo su uso afecta a todas las personas y factores involucrados. 2. Identificar un estado meta. En base a nuestra ética y nuestro proceso de toma de decisiones éticas, debemos decidir dónde necesitamos estar o dónde queremos estar con respecto al asunto en cuestión. Con respecto al pesticida, por ejemplo, la agencia de gobierno puede decidir prohibir el pesticida por completo lo antes posible. En esta parte del proceso, la agencia debe tomar en cuenta cómo su meta afectaría ultimadamente a cada elemento involucrado ahora y en el futuro: los agricultores, el medio ambiente, los consumidores, las empresas e industria productoras del pesticida, etcétera.3. Desarrollar un programa ecológico de transición hacia el estado meta. El paso final en el proceso es usar nuestro conocimiento de la ética para formular el programa de transi-ción más ecológico que nos lleve de nuestro estado actual a nuestro estado meta. Aquí es necesario considerar cada paso del programa y cómo éste afectará a todos los elementos actuantes dentro del sistema o sistemas involucrados. Por ejemplo, si la agencia de gobierno prohíbe el pesticida inmediatamente, la decisión puede crear una gran pérdida para los agricultores y las empresas productoras del pesticida, desestabilizando así a varias industrias relacionadas. Idealmente, la agencia consideraría los efectos a corto y largo plazo del programa con el que habrá de alcanzar su objetivo ideológico.

Traducido del inglés por Farouk Rojas

desarrollando la obtención de bibliotecas genómicas de maíz enriquecidas en secuencias reguladoras; es decir, secuencias que regulan la actividad de los genes y que normalmente se encuentran junto a éstos o a distancias muy variables.

La diversidad de estrategias utilizadas en la secuenciación de un genoma como el del maíz resultará sin duda en una cobertura mayor en un menor tiempo y con menos recursos, además de que la secuencia de los genes, al conocerse de una forma más rápida por medio de las tecnologías de enriquecimiento, permitirá el estudio de funciones y procesos específicos en la planta que pudieran ser de gran trascendencia para la agricultura.

RELEVANCIA DE LA SECUENCIACIÓN DEL MAÍZ EN MÉXICOSon muchas las razones y enorme la importancia para México de emprender un proyecto genómico de tal envergadura, como es la secuenciación de una planta tan significativa como el maíz. Entre ellas, como se ha descrito anteriormente, está el papel que tiene el maíz en la cultura y alimentación de los mexicanos desde tiempos precolombinos.

Además de ser el tercer cereal más cultivado en el mundo (después del arroz y el trigo), el maíz ha sido el cereal más estudiado desde el punto de vista genético. Baste mencionar el premio Nobel otorgado en 1983 a Bárbara McClintock por sus investigaciones con elementos transposables del maíz. La diversidad genética del maíz que existe en México, representada en la gran variedad de razas criollas, es otra razón de peso por la que necesitamos estar a la vanguardia en el estudio genómico de esta planta.

La secuenciación del genoma del maíz es importante, ya que provee información valiosa sobre los genes, como su estructura y posición en el genoma. Además, facilita la identificación de un gen en una mutación fenotípica, nos permite comparar

genes similares entre diferentes especies y, mediante el análisis evolutivo de las secuencias de ADN, es posible conocer más sobre el origen mismo del maíz. Por otro lado, el conocimiento de la secuencia de los genes del maíz y de su función biológica es de una notable importancia para el establecimiento de alguna utilidad agro-industrial.

MEJORAMIENTO GENÉTICOEn este sentido, el mejoramiento genético puede ser facilitado enormemente en el maíz o en cualquier otra planta cuyo genoma haya sido descifrado, o bien que posea una significativa similitud con el genoma del maíz. Este mejoramiento puede ser la habilidad de incrementar, por ingeniería genética o mejoramiento asistido por marcadores moleculares, la calidad y la producción agrícola de manera estable, mediante la resistencia y tolerancia más efectiva a factores bióticos (patógenos y plagas) y abióticos (sequía, acidez, etcétera), respectivamente.

La secuenciación de los genes del maíz por un laboratorio mexicano, así como el conocimiento de su estructura y su función, significa para México un futuro ventajoso en la era genómica y biotecnológica que vivimos y un papel primordial en la comunidad científica internacional.

Referencias1. Arumuganathan K, Earle ED (1991) Nuclear DNA content of some important plant species. Plant Mol Biol Reporter, 9:208-218.2. Buckler ES, Gaut BS, McMullen MD (2006) Molecular and functional diversity of maize. Curr Opin Plant Biol; 9(2):172-6.3. SanMiguel P, Bennetzen JL (1998) Evidence that a recent increase in maize genome size was caused by the massive amplification of intergene retrotransposons. Ann Bot, 82:37-44.4. Sluyter A, Dominguez G (2006) Early maize (Zea mays L.) cultivation in Mexico: dating sedimentary pollen records and its implications. Proc Natl Acad Sci USA; 103(4):1147-51.

mide la consistencia de la moralidad y la moralidad mide los resultados de la ética. Ya que sin moralidad no podemos distinguir si nuestro proceso ético es bueno o malo. En este sentido, la ética es la regla y la moralidad su unidad de medida.

En el Cuestionamiento RacionalMR, la revolucionaria tecnología de Keith Raniere, hay un proceso bien definido para desarrollar un sistema de moralidad ética. Como se explica en “Destino desconocido”, el proceso de la ética involucra el desarrollo de los siguientes elementos clave:

Diferenciar entre proceso y contenido. “Contenido” es lo que identificamos como “causas” o “efectos”, mientras que “proceso” nos permite entender las conexiones entre causas y efectos. Por ejemplo, si vemos a la historia como una serie de eventos aislados (contenido), en vez de una serie de patrones (procesos), estamos condenados a repetir el pasado. Al no entender las conexiones entre causas y efectos, socavamos severamente nuestra habilidad de transformarlos y limitamos nuestro entendimiento de nuestra participación en ellos.

Crear una moralidad consistente. La moralidad es nuestra habilidad para distinguir entre el bien y el mal. La clave para tener una moralidad consistente es establecer una base clara y consistente de definiciones para “bien” y “mal”. Si nuestras definiciones de bien y mal son inconsistentes, lo serán también las evaluaciones en las que empleemos estas definiciones. Esto es similar a medir distancias usando una regla cuyas unidades de medida cambian constantemente.

Cultivar un profundo conocimiento de nuestros valores. Nuestros valores, lo que es importante para nosotros, se convierten en nuestras metas, nuestros destinos en la jornada de la vida. Si no definimos y entendemos por qué elegimos cada uno de nuestros valores, es probable que acabemos a la deriva.

Crear conciencia de las consecuencias a corto y largo plazo de nuestras decisiones. Para verdaderamente tomar decisiones ecológicas, es importante considerar los posibles efectos a corto y largo plazo de nuestras acciones. De no hacerlo, seremos para siempre perseguidos por nuestro pasado. Por ejemplo, si quiero entrenar para un maratón y no entreno cinco días de la semana porque se sintió más cómodo no hacerlo, mi falta de entrenamiento seguramente se hará notar el día de la carrera.

Distinguir entre ética y reglas. Las reglas son derivadas de la ética con la intención de hacer la vida más fácil o mejor (p. ej. las leyes de tránsito pueden provenir de la ética de la seguridad y ayudan a los conductores a mantener un cierto grado de orden). Sin embargo, reemplazar la ética con reglas es reemplazar procesos con contenido. Por ejemplo, Ud. nunca debe pasarse una luz roja, aunque esté llevando a un moribundo al hospital. El acto de reemplazar ética con reglas es por naturaleza poco ético y con frecuencia inmoral.

El proceso de la ética es un sistema que siempre está evolucionando y modificándose a sí mismo: conforme sus elementos se refinan, éstos refinan a todo el sistema; y conforme

el sistema evoluciona, igualmente evolucionan sus elementos. Por ejemplo, conforme más profundamente comprendamos nuestros valores, ellos actuarán como un estándar de medición contra el cual evaluar nuestras decisiones. Considere el caso de una persona que elige el vegetarianismo porque empieza a sentirse incómoda con la idea de matar animales. Al principio el valor que motiva esta decisión puede no ser fácilmente entendido; pero con el tiempo la persona puede darse cuenta de que hacer la transición a un estilo de vida vegetariano es un efecto de su valor de “la vida”. Conforme la persona logre un conocimiento más profundo de este valor, éste afectará a todos los demás elementos de su proceso de toma de decisiones. Con respecto a la moralidad, la persona puede empezar a examinar sus definiciones de “bien” y “mal” con respecto al valor de la vida (p. ej. “¿Es buena toda protección de la vida o es mala toda destrucción de la vida? Si estoy en una isla desierta y tengo la elección de morir de hambre o comerme un jabalí, ¿cuál destrucción de vida es mala?”). La persona puede empezar a evaluar consecuencias a corto y largo plazo diferentemente también (p. ej. “¿Qué si destruir vida a corto plazo protege a la vida a largo plazo? Esto es similar a mi elección de comer, y por lo tanto matar, vegetales para mantener mi salud ahora y en el futuro”). Similarmente, el recién encontrado conocimiento del valor de la vida puede dar lugar a que la persona se cuestione reglas que había confundido con ética (p. ej. “Aprendí el mandamiento, ‘No matarás’, pero, ¿qué si estuviera frente a una situación en la que un asesino estuviera matando a niños inocentes y la única forma de detener la matanza fuera matando al asesino? Si no mato al asesino, ¿acaso no he consentido a la matanza de esos niños?”). Con un entendimiento más profundo de este valor, la persona estará también mejor equipada para distinguir entre contenido y proceso, cultivando así un conocimiento más

Aunque las plantas se han utilizado por miles de años con fines medicinales, ha sido recientemente que por medio

de la Biotecnología se han utilizado como biofábricas o biorreactores para producir compuestos de interés farmacéutico. Dado que la demanda por estos compuestos va en aumento en todo el mundo, el uso de esta tecnología también está cada vez mas extendido. Actualmente, el alto costo de muchos compuestos farmacéuticos limita su disponibilidad y aplicación. Los producidos en plantas transgénicas, son, por el contrario, baratos para producir y almacenar, de fácil escalamiento para producción en masa, y más seguros que los derivados de otros sistemas.

Doctor Miguel A. Gómez LimCinvestav Campus Guanajuato

Cinvestav, unidad Irapuato

Charles J. Arntzen. El doctor Charles J. Arntzen es director del Centro para Enfermedades Infecciosas y Vacunas del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona, del cual fue director fundador de 2001 a 2003. Es pionero en el desarrollo de vacunas derivadas de las plantas, para la prevención de enfermedades en humanos y animales. Participó en la Cátedra Florence Ely Nelson, en la Universidad Estatal de Arizona, en Tempe, en el año 2000, y fue designado profesor en 2004. Fue profesor en las Universidades de Illinois y Estatal de Michigan, así como profesor visitante en el Laboratorio de Fotosíntesis del CNRS, en Francia; en el Departamento de Matemáticas Aplicadas, en Canberra, Australia, y en la Academia Sinica, en Beijing, China. Fue presidente y director general del Instituto Boyce Thompson, una corporación sin fines de lucro afiliada a la Universidad de Cornell. El doctor Arntzen tiene un interés particular en superar las limitaciones de sanidad y agricultura de los países en desarrollo. Su principal área de interés es la biología molecular de las plantas, así como la ingeniería de proteínas con énfasis en la utilización de la biotecnología de las plantas para mejorar la calidad y el valor de los alimentos. Sus investigaciones recientes incluyen la expresión de productos farmacológicamente activos en plantas transgénicas. Además de buscar maneras para crear vacunas efectivas en contra de patógenos naturales, el doctor Arntzen explora formas para hacer que las vacunas y los terapéuticos reduzcan la amenaza de las bioguerras. Es autor de numerosas publicaciones enfocadas a varios aspectos de la tecnología de vacunas derivadas de plantas, y ha participado en muchos comités y consejos científicos nacionales e internacionales. En 2003, fue condecorado con la distinción Selby Fellowship, por la Academia Australiana de Ciencias. Participó durante ocho años en el Consejo Editorial de la Revista Science.Obtuvo sus grados de licenciatura y maestría en la Universidad de Minnesota y su Doctorado en la Universidad de Purdue.

En nuestro artículo previo “Destino desconocido” publicado en la edición del 7 de julio del 2006 de la revista Conocimiento, Keith Raniere definió la ética como “el proceso de utilizar datos y opiniones ecológicamente para tomar decisiones”. Por lo tanto, la bioética (un subconjunto de la ética) es la aplicación de este proceso en los campos de las ciencias biológicas y la medicina. Similarmente a la bioética, el tema de la “ética” ha sido comúnmente malentendido. Incluso recuerdo haber tomado un curso de ética durante mis años universitarios en el que el objeto de estudio, la ética, jamás fue claramente definido. Yo, por supuesto, no me percaté de esta pequeña pero catastrófica irregularidad hasta que empecé a cultivar mi comprensión de la ética hace cinco años. Como el Sr. Raniere acertadamente hace notar, “La ética no es el estudio de las decisiones éticas de otras personas; es la evaluación y refinamiento del propio proceso de toma de decisiones”.

Si la experiencia que acabo de relatar le resulta sorprendente, simplemente piense en el número de palabras o conceptos que utilizamos en nuestra vida diaria para los cuales no tenemos una definición consistente. Por supuesto, podemos “hablar” de ética y de otros conceptos, ¿pero realmente sabemos a qué nos referimos? (Si quiere usted poner este punto a una prueba con un entretenido experimento de pensamiento, piense en una palabra común como “amor” y defínala, o pídale a la persona inteligente más cercana a usted que defina “el bien”). Nuestra superficial comprensión de conceptos puede no ser más que otro efecto de la forma en que la humanidad ha aprendido a pensar: a la mayoría de nosotros se nos cría enseñándonos qué pensar, no cómo pensar y, en consecuencia, aceptamos nociones y creencias sin cuestionar. Por ejemplo, un niño puede aprender que “malo” es todo aquello que resulte o pueda resultar en castigo. Pero, ¿qué si el castigo es inmerecido y respaldado sólo por las expectativas volátiles y frecuentemente insatisfechas de quien castiga? ¿Puede una medida tan arbitraria e irracional ser utilizada para determinar si algo es bueno o malo?

Para desarrollar ética tenemos primero que cuestionar, evaluar y definir nuestros conceptos de bien y mal: nuestra moralidad. La ética y la moralidad forman un sistema en el que la ética

presente sin mucha consideración de las consecuencias a largo plazo (o incluso a corto plazo). Considere a un hombre que experimenta un cierto grado de incomodidad en situaciones sociales. Cuando se le invita a una recepción, el hombre puede querer sinceramente asistir al evento. Sin embargo, al momento de entrar por la puerta a un salón lleno de gente, todo cambia. Inmediatamente se detona su reacción de pelea o fuga, desatando una serie de cambios químicos y físicos por todo su cuerpo: sus glándulas suprarrenales inundan su cuerpo de hormonas, su corazón palpita, su presión arterial aumenta, su respiración se vuelve entrecortada y empieza a sudar. Los cambios fisiológicos detonan entonces una vorágine de asociaciones de pensamiento: “¡Dios mío! Hay demasiada gente en este salón; no debí haber venido. Hace tanto calor

aquí... ¿por qué me están mirando todos? ¿Se me nota que estoy sudando? Ay Dios, ¿qué si se dan cuenta? Se darán cuenta de que soy un manojo de nervios; nadie querrá hablar conmigo. Sabía que no debí haber venido... No puedo respirar, no puedo respirar... cálmate, cálmate... ¡No! ¡No puedo con esto!...” Estos pensamientos y sensaciones van y vienen, modificándose e inspirándose mutuamente de inmediato, culminando ultimadamente en una intensa experiencia de la emoción que el hombre trata desesperadamente de evitar: el miedo. En cuestión de segundos, su cuerpo y mente están respirando una palabra y sólo una: SALIR. Sin importar sus intenciones iniciales, el hombre finalmente sucumbe a sus impulsos corporales y se va.

Estos compuestos producidos en plantas transgénicas son baratos, de fácil

almacenamiento y más seguros que los derivados de otros sistemas

PROTEÍNAS RECOMBINANTES La producción de proteínas a escala industrial es un área muy conocida. Existen muchos sistemas de expresión y producción, pero el sistema de expresión ideal sería el que produce el material en mayor cantidad, de forma más segura, biológicamente activo y a bajo costo.

El uso de células de mamíferos es el mejor, pero es muy costoso y se puede realizar solamente en una escala limitada. El uso de microorganismos permite la producción a una escala mucho más grande, pero tiene la desventaja de originar productos que no son exactamente iguales a los de origen natural.

La producción de proteínas recombi-nantes en plantas tiene muchas venta-jas potenciales para la medicina clíni-ca.

En primer lugar, los sistemas vege-tales son más económicos que los biorreac-tores.

En segundo lugar, ya existe la tecnología para cosechar y procesar plantas y sus productos a escala industrial.

En tercer lugar, el requisito de la purificación del compuesto puede ser eliminado cuando la planta que contiene la proteína recombinante se utiliza como alimento (como en el caso de las vacunas comestibles).

En cuarto lugar, se puede producir la proteína recombinante en plantas a escala industrial. Finalmente, los riesgos a la salud que se presentan por posible contaminación del producto recombinante con patógenos humanos son mínimos.

VACUNAS COMESTIBLES El interés para la producción de antígenos en plantas fue que determinadas proteínas inmunogénicas clave del patógeno se podrían sintetizar en plantas y después usar el tejido vegetal como vacunas comestibles en seres humanos o en animales. Se ha demostrado que esta idea es totalmente viable usando diversas proteínas bacterianas y virales.

Actualmente, la vacunación en gran escala enfrenta una serie de dificultades; por un lado los altos costos de las vacunas

y por el otro el riesgo de que la distribución en lugares remotos y de difícil acceso no sea adecuada. La mayoría de las vacunas disponibles se aplican por inyecciones.

La Organización Mundial de la Salud ha recomendado en diversas ocasiones, la búsqueda de alternativas para sustituir a las inyecciones, debido a que ha encontrado en algunos países que hasta un 30 por ciento de las inyecciones se realizan con jeringas no estériles, debido a los problemas económicos de esos lugares. La aplicación de vacunas vía oral es muy buena alternativa, en gran parte, por razones de bajo costo y fácil administración. Igualmente, con las vacunas orales se incrementa la probabilidad de adquirir inmunidad en mucosas contra los agentes infecciosos que entran en el cuerpo a través de una superficie mucosal.

En teoría, la especie ideal para expresar los antígenos debería consumirse en fresco y tener altos niveles de proteína; en este sentido, frutos como el plátano y el jitomate o, alternativamente, los cereales, son sistemas muy convenientes para este fin. Se han expresado en plantas antígenos de virus (rabia, VIH, rotavirus, sincicial respiratorio, fiebre aftosa, influenza, papiloma humano, coronavirus, viruela, herpes, hepatitis A y B, etcétera.), bacterias (E. coli, V. cholerae, peste bubónica, salmonella, estreptococos, Mycobacterium tuberculosis, ántrax, Shigella, etcétera) y de otros tipos (cáncer).

Los antígenos derivados de plantas han inducido respuestas inmunes a nivel de mucosas y de suero, cuando han sido administrados tanto con inyecciones como por vía oral en animales de laboratorio y, en varios experimentos, los han protegido contra el patógeno.

De la misma manera, se han realizado exitosamente pruebas clínicas con voluntarios humanos en las cuales los antígenos consumidos por vía oral en tejido vegetal fueron capaces de inducir una respuesta inmune significativa contra antígenos del cólera, hepatitis B y virus Norwalk.

La cantidad de tejido vegetal que constituya una dosis de vacuna debe ser pequeña. Por ello, el alcanzar altos niveles de expresión del antígeno en el tejido vegetal es muy importante. Es también importante que cualquier antígeno presente en el tejido vegetal sea idéntico al natural.

La mayoría de la gente tiene nociones falsas de lo que es la bioética. Por ejemplo, uno podría imaginarse un grupo de científicos en un laboratorio o un grupo de expertos en bioética en una mesa redonda mirándose unos a otros con severidad y espolvoreando ecuaciones

científicas en su conversación cuidadosamente elaborada; a la vez esforzándose por determinar el destino de las ciencias biológicas y la medicina para la humanidad. Con tales nociones erróneas, uno podría fácilmente responder a la bioética como lo haría una persona con fobia a las matemáticas al enfrentar una ecuación y, renunciando a la propia responsabilidad, dejarle “el problema” de la bioética a los expertos.

Mientras los seres humanos tengamos una interfaz con el mundo biológico, continuaremos enfrentando cuestiones

bioéticas. Quizás la cuestión bioética más común que enfrentamos (y la que con más frecuencia pasamos por alto) tiene que ver con el tema de la nutrición: desde la concepción hasta la muerte, debemos proveer a nuestros cuerpos (y en consecuencia a nuestro medio ambiente) los nutrientes para sobrevivir. Cada decisión de nutrir o no nutrir nuestros cuerpos y medio ambiente acarrea consecuencias y, como tal, requiere de un proceso óptimo de toma de decisiones para asegurar los resultados más favorables a corto y largo plazo. Este proceso de toma de decisiones es la bioética.

Desafortunadamente, la mayoría de la gente tiende a tomar decisiones imprudentes e impulsivas. Nuestro proceso de toma de decisiones es generalmente de naturaleza miope, diseñado para aliviar cualquier incomodidad o malestar

REFERENCIAS:Mor, T.S., Gómez-Lim, M.A. and Palmer, K.E. (1998) Edible Vaccines: A Concept Coming of Age. Trends in Microbiology 6: 449-453. Tacket CO, Mason HS. (1999) A review of oral vaccination with transgenic vegetables. Microbes Infect. 1, 777-783.

PRODUCCIÓN DE VACUNAS COMESTIBLES EN EL CINVESTAV IRAPUATOActualmente en el laboratorio del autor en la Unidad Irapuato se trabaja en la producción de plantas principalmente de plátano y jitomate que contengan diversos antígenos con la idea de generar vacunas comestibles.

Los antígenos con los que se trabaja van desde diversos epítopos de Plasmodium falciparum (el agente causante del paludismo o malaria), hasta antígenos de rotavirus, hepatitis A, B y C, HIV-SIDA, el virus del papiloma humano, y la amibiasis. De igual forma se han desarrollado plantas que contienen antígenos de enfermedades de pollos (Newcastle) las cuales protegieron al 100 por ciento de los pollos cuando fueron retados con el virus vivo.

Se trabaja ahora en el desarrollo de otras vacunas animales como la gripe aviar y el virus del oeste del Nilo. De igual forma, se han generado plantas que contienen moduladores del sistema inmune como citocinas (IL 12) y quimiocinas (IP-1) que se pueden utilizar como adyuvantes (para aumentar la eficacia de una vacuna) o como tratamiento. Recientemente, se pudo comprobar que IL 12 producida en plantas puede ser usada eficazmente como tratamiento contra la tuberculosis.

PERSPECTIVAS Antes de cualquier aplicación en gran escala, los compuestos farmacéuticos derivados de plantas deberán cumplir con los mismos estándares de seguridad y funcionamiento que son requeridos en otros sistemas de producción.

Debido a las diversas preocupaciones ambientales sobre los organismos genéticamente manipulados que han sido expresadas por grupos ecologistas que sólo confunden deliberadamente a la opinión pública, es de la mayor importancia que existan normas para regular a este tipo de organismos.

Es importante distinguir entre las preocupaciones públicas verdaderas y las percibidas (científicas contra no-científicas). Si los compuestos farmacéuticos derivados de plantas son potencialmente dañinos, capaces de persistir en el ambiente y se pueden acumular en organismos no-blanco, entonces deben tomarse las medidas adecuadas.

Se debe investigar exhaustivamente la dispersión del polen a hierbas o a especies relacionadas y existen actualmente varios métodos en uso para contener a los transgenes.

En el caso de México, al trabajar en plátano, se reducen los posibles riesgos dado que el plátano es una especie estéril que no produce polen y además el plátano siendo originario de Asia, no tiene parientes cercanos en México.

Otra preocupación es la presencia de genes de resistencia a antibióticos o sus productos (que se utilizan como marcadores de selección), en partes comestibles de cultivos genéticamente modificados. Sin embargo, existen ahora varias alternativas para generar plantas con transgenes sin el uso de antibióticos.

Por todo lo anterior, queda claro el enorme potencial que tiene esta tecnología para producir compuestos de interés farmacéutico y vacunas. Para seleccionar el cultivo adecuado para la producción, será necesario considerar diversos factores como niveles de producción, condiciones de almacenamiento, costos de establecimiento y operación, estrategias de purificación, tamaño del mercado, preocupaciones ambientales, opinión pública y tecnologías alternativas.

ha logrado hasta un 85 por ciento de la proteína purificada, combinando métodos de centrifugación y filtración, los cuales son menos complicados que los empleados en purificaciones para proteínas producidas en células animales.

En mamíferos se producen biomoléculas en la leche, pero la caseína y la grasa que contiene hacen muy complicado el procesamiento y la purificación. Adicionalmente, se ha considerado el uso de sistemas vegetales acuosos, como el cultivo de algas verdes unicelulares, plantas acuáticas y cultivos hidropónicos. En estos sistemas de cultivo acuoso, la proteína de interés se puede recuperar en la fase acuosa del cultivo. Actualmente los esfuerzos se enfocan en mejorar la purificación y recuperación de las proteínas del sistema vegetal. Este avance redundará en la reducción de los costos, incrementando la eficiencia de cobertura de proteínas farmacéuticas o vacunas.

¿EXISTEN YA PLANTAS PRODUCTORAS DE COMPUESTOS FARMACÉUTICOS?A la fecha, se han reportado casi 100 proteínas recombinantes producidas en más de 20 especies de plantas, de las cuales, 45 son antígenos potenciales candidatos de vacunas. Y la lista va en aumento. No obstante, existen pocos ejemplos de biomoléculas que se encuentran en fase I de experimentación; es decir, en pruebas clínicas que demuestren la efectividad de las proteínas farmacéuticas producidas en plantas. En la tabla 1 se dan algunos ejemplos de proteínas sintetizadas en plantas utilizando vectores virales.

BIOSEGURIDADEl uso de las plantas como biorreactores no debe presentar riesgos ni al medio ambiente ni a la salud del ser humano. Para ello, existen lineamientos que se deben seguir y que cada país regula de manera autónoma. Por ejemplo, es importante que las plantas productoras de vacunas se siembren en lugares confinados, para evitar que se crucen con otras plantas y que estén al alcance del público en general. Por otro lado, es de suma importancia utilizar virus quiméricos que no sean capaces de dispersarse en el medio ambiente.

REFERENCIAS:

The European Union Framework 6 Pharma–Planta Consortium. 2005 Molecular farming for new drugs and vaccines. EMBO reports 6, 593-599.

Santi, L., Giritch, A., Roy, C.J., Marillonet, S., Klimyuk, V., Gleba, Y., Webb, R., Arntzen, C.J., Mason, H.S. 2006. Protection conferred by recombinant Yersinia pestis antigens produced by a rapid and highly scalable plant expression system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 861-866.

Es relevante mencionar que los virus que se utilizan son específicos para plantas e inocuos para animales o humanos. También es importante que el manejo de las plantas, semillas, y frutos se haga de una manera controlada para evitar que se mezcle con productos no alterados destinados para el consumo humano. Posteriormente, la evaluación de calidad y los ensayos clínicos del fármaco deberán ser manejados como se realiza con cualquier producto farmacéutico.

PERSPECTIVASDía a día los métodos para obtener proteínas de plantas serán más eficientes y productivos. El único freno para la producción masiva de fármacos a través de plantas será la regulación del compuesto por la organización de salud encargada de dicho proceso. Entonces, podemos vislumbrar un escenario alentador en donde, en caso de una pandemia, se podrán sembrar varias hectáreas de una planta productora de vacuna y será posible obtener inmunización para una gran parte de la población.

Biomolécula Tratamiento Especie Vegetal

Anticuerpo Fv Cáncer: Linfoma de Non-Hodgkins

Tabaco (expresión transitoria)

Glicoproteína del Virus de la Rabia

Vacuna antiviral Espinaca(expresión transitoria)

Antigenos de Yersinia pestis

Vacuna contra peste bubónica

Nicotiana benthamiana (expresión transitoria)

Antígeno del virus de la Hepatitis B

Vacuna antiviral Nicotiana benthamiana (expresión transitoria)

Tabla 1

PLATAFORMAS DE PRODUCCIÓN DE ADHESINAS Increíblemente, estas adhesinas pueden ser producidas por especies vegetales, genéticamente modificadas, tales como tabaco, tomate y diversas leguminosas, oleaginosas y cereales. Las plantas ofrecen numerosas ventajas para obtener estos productos farmacéuticos, en comparación con otros sistemas de expresión, ya que no se requiere de fuertes inversiones, el sistema de producción puede expanderse con facilidad, no existen riesgos de contaminación por patógenos humanos y lo más importante, las células vegetales son susceptibles de complejas modificaciones a través de la ingeniería genética. Particularmente es atractiva la producción de adhesinas mediante semillas ya que se ha demostrado que en estos órganos vegetales ellas pueden acumularse en altos niveles y permanecer estables y funcionales por años. La pequeña medida de las semillas permite alcanzar, relativamente, altas concentraciones de adhesinas en una biomasa compacta lo que facilita su extracción. Además, el bajo contenido de humedad durante su madurez, la rica mezcla de chaperones moleculares e isomerazas durante su desarrollo y la carencia de proteazas, particularmente en el tejido del endospermo, permite el almacenamiento prolongado de tales moléculas farmacéuticas. Otra ventaja de la producción de adhesinas en semillas es el simple proteoma del fruto y los bajos niveles de substancias que interfieren con su extracción como lo son las substancias fenólicas y alcaloides presentes en las hojas de tabaco o el acido oxálico de la alfalfa.

LOS CEREALESEn comparación al arroz, trigo y cebada; el maíz proporciona el más alto rendimiento anual de grano y, potencialmente, produce más proteína por hectárea, si consideramos la alta concentración de proteína en sus granos, en relación con aquellos cereales, y su más corto periodo vegetativo. Además, es fácil de manipular in vitro. Similar al maíz, el arroz y la cebada también están siendo utilizados para producir proteínas farmacéuticas por diversas empresas biotecnológicas.

En 1798, Edward Jenner, un joven médico inglés, comprobó que al inocular el fluido de viruelas bovinas a una persona sana, lo inmunizaba contra la viruela humana. Sin saber cuál era el mecanismo que generaba tal inmunidad, él lo denominó “vacunación”. Actualmente se conoce que una vez que el patógeno alcanza la superficie del huésped debe adherirse a sus células para colonizarlas, mecanismo mediado por las adhesinas, moléculas presentes en la superficie del microorganismo, y los receptores, a nivel de las células del hospedero, conocidos como ligandos. Una condición ideal para evitar la colonización es inducir la producción de anticuerpos mediante la administración oral de adhesinas, lo que ha motivado numerosas investigaciones en el diseño de vacunas cuyo principio de inmunidad es no permitir el enlace del patógeno a la célula del huésped.

Doctor Juan Antonio Vidales ContrerasFacultad de Agronomía / UANL

mencionar el tiempo necesario para la obtención de las plantas productoras, la aceptación social de los productos, así como la extracción de los mismos.

¿CÓMO SE GENERAN LAS PLANTAS PRODUCTORAS DE FÁRMACOS?Primero, se debe escoger qué se quiere obtener. Si el objetivo es crear una vacuna nueva, entonces se debe elegir una proteína o parte de una proteína que pueda funcionar como vacuna. Posteriormente, se pueden elegir dos métodos distintos: 1) el uso de plantas transgénicas ó 2) el uso de vectores virales.

Las plantas transgénicas se obtienen al insertar el gen de la proteína de interés (por ejemplo la proteína que se utilizará como vacuna) en el genoma de la planta, mediante la transformación genética. De esta manera, la proteína se sintetizará en la planta como si fuera una proteína vegetal. Este método es estable, ya que la característica de expresar la proteína se heredará de generación en generación. Sin embargo, unas de sus grandes desventajas son que el proceso para obtener la planta transgénica puede ser muy largo y arduo, además de la baja cantidad de proteína de interés obtenida.

El segundo método utiliza los virus naturales de plantas como vectores para introducir el gen requerido para que la planta produzca la proteína de interés. En este caso, el gen de la proteína que se quiere producir se introduce en el genoma del virus de planta y posteriormente se infecta la planta con el virus quimérico. Durante la infección, el virus quimérico se multiplica en grandes cantidades y expresa todas sus proteínas, entre ellas la de interés. Esta técnica es de expresión transitoria y no es estable, ya que la proteína solamente se producirá durante la infección del virus en la planta y no es heredable.

Una de las grandes innovaciones que ha mejorado de sobremanera este sistema transitorio es la implementación de los virus “desensamblados”. En este ingenioso método se utilizan varios segmentos del virus por separado que llevan una o más proteínas de interés. Estos segmentos de virus se introducen por separado en la planta y una vez dentro, el virus se ensambla y comienza la infección y producción de las proteínas de interés. De esta manera, se pueden sintetizar distintas proteínas simultáneamente y se pueden utilizar diferentes combinaciones. Esta estrategia ha demostrado ser la técnica donde se puede obtener una mayor concentración de proteína. Además, tiene muchas ventajas sobre los métodos anteriores, como son: la facilidad con la que se obtienen los virus quiméricos, la simplicidad y rapidez de infección de las plantas y la posibilidad de escalar la producción. Es por eso que el uso de vectores o replicones virales ha tenido resultados muy favorables, y ha despertado un gran interés no sólo en el mundo de la farmacéutica, sino también en el científico e industrial.

¿QUÉ COMPUESTOS SE PUEDEN PRODUCIR EN LAS PLANTAS?Las plantas han demostrado ser capaces de producir casi cualquier proteína de interés farmacológico o industrial. Principalmente se han empleado plantas para la producción de compuestos que pueden ser clasificados en cuatro áreas: 1)

producción de terapéuticos intermediarios de uso parenteral; 2) proteínas de uso industrial, como las enzimas; 3) anticuerpos monoclonales; y 4) antígenos como vacunas potenciales.

Se han producido de manera eficiente en tejidos vegetales los anticuerpos conocidos como inmunoglobulinas: IgA, IgG e IgM. Estos anticuerpos derivados de plantas conocidos como “planticuerpos”, tienen la finalidad de aliviar la creciente demanda por estas biomoléculas en el mercado. Muchos anticuerpos se emplean para el diagnóstico de enfermedades antivirales; así como para tratamientos contra el cáncer. Asimismo, en una planta se pueden producir proteínas antigénicas que, siendo administradas oralmente, inducen una respuesta protectora en contra de virus o bacterias. La administración puede llevarse a cabo consumiendo un tejido vegetal, como el fruto, que porte un antígeno. A este tipo de administración se le ha denominado “vacuna comestible”.

¿CÓMO OBTENEMOS LOS COMPUESTOS?Una vez que se obtienen plantas que producen fármacos, estas biomoléculas producidas en los sistemas vegetales deben ser purificadas de modo que carezcan de contaminantes. Se tiene muy poca información de la purificación de anticuerpos y vacunas producidas en órganos vegetales. No obstante, existen algunos reportes que señalan una obtención de 80 por ciento de proteína, utilizando el sistema de expresión transitoria con vectores virales, lo cual es comparable con la purificación de anticuerpos en células animales.

La especie vegetal que se selecciona para la producción de un fármaco es crucial durante el procesamiento y purificación del mismo. El maíz es una planta que tiene la capacidad de acumular en sus semillas un alto contenido de proteínas recombinantes. En hojas de tabaco y semillas de maíz se

REFERENCIAS:

Tabla 1

LEGUMBRESLa soya y chícharo han sido investigados como potenciales plataformas en la producción de proteínas para aplicaciones farmacéuticas. La ventaja de cultivos como la soya y chícharo sobre el maíz es su alto contenido de proteína en sus frutos. Sin embargo, su rendimiento en grano es inferior al del maíz y requiere de un mayor periodo de transformación.

OLEAGINOSASOfrecen la ventaja de facilitar el proceso de extracción y aislamiento de las proteínas recombinantes utilizando simples procedimientos de extracción como la digestión con endoproteasas.

APLICACIÓN EN LOS PAÍSES EN VÍAS DE DESARROLLO Es innegable que uno de los grandes problemas en los países en vías de desarrollo son las pobres condiciones de saneamiento en los que vive su población y el impacto sobre la salud pública que ello implica. En estos países, aproximadamente, 1.1 billones de personas no tienen acceso a agua potable y

2.4 billones no cuentan con infraestructura de saneamiento adecuada, lo que se traduce en serios problemas de salud pública, ejemplo de ello son los 4 billones de casos de diarrea que ocurren anualmente y que causan 2.2 millones de muertes en el mismo período.

Bajo este escenario es indudable que el desarrollo de vacunas basadas en adhesinas, producidas mediante plantas, sería un alivio para los países en desarrollo que no cuentan con los recursos ni con la tecnología para adquirir o desarrollar vacunas para su población contra enfermedades entéricas.

Por la naturaleza de este tipo de vacunas, su producción, manejo, conservación y transporte se adaptaría bien a los condiciones de infraestructura con que se vive en las regiones de mayor marginación y en donde los problemas de salud son más graves. Sin embargo, todas las expectativas en la producción y uso de esta tecnología deberán esperar hasta que todas sus bondades sean demostradas y las empresas biotecnológicas liberen este desarrollo.

En 1983, unos científicos, entre ellos el mexicano Luis Herrera Estrella, demostraron que genes de otros organismos pueden ser transferidos a una planta. Desde entonces se han producido plantas con

características agronómicas novedosas, como resistencia a plagas, mejoramiento nutricional, y maduración controlada de los frutos. En 1989 se dio un importante avance, cuando se produjo un anticuerpo humano en hojas de plantas de tabaco, demostrando que la producción de proteínas de interés farmacológico en plantas era posible. Este suceso abrió una nueva puerta en el desarrollo y explotación de las plantas en la producción de compuestos farmacéuticos e industriales. Así, las plantas son actualmente empleadas como biorreactores para la producción de proteínas de interés farmacéutico como: anticuerpos, enzimas, proteínas sanguíneas, hormonas y vacunas.

¿POR QUÉ EL USO DE PLANTAS COMO BIORREACTORES?Las plantas han demostrado ser excelentes biorreactores para la síntesis de proteínas. La simplicidad de los requisitos de las plantas (agua, luz y minerales), aunado al bajo costo de obtención y la posibilidad de tener una alta producción según las demandas sociales o industriales, son algunas de

las ventajas que ofrece este sistema. Tradicionalmente, los compuestos farmacológicos se han sintetizado en bacterias, levaduras o animales. Sin embargo, en bacterias las proteínas pueden no adquirir su estructura normal disminuyendo la eficiencia de los compuestos producidos, y en animales es posible que al finalizar la extracción del producto haya contaminación de patógenos como son virus y priones que presentan un algo riesgo para el uso clínico.

La alternativa de utilizar plantas como biorreactores elimina estos problemas. Es alarmante la predicción de que los métodos actuales para la producción de fármacos no tendrán la capacidad de atender la demanda de ciertas vacunas en un futuro no muy distante. Por ello, las plantas son una interesante opción para la síntesis de fármacos de bajo costo y cuentan con la posibilidad de escalar la producción simplemente al incrementar el área sembrada. Una ventaja adicional, que no se puede encontrar en los sistemas tradicionales, es la virtud de contar con las semillas y tubérculos como medios naturales de almacenamiento de proteínas. De esta manera, se pueden almacenar los productos en las semillas o tubérculos hasta el momento en que se requieran. Sin embargo, este atractivo sistema también tiene sus desventajas, entre las que se pueden

Aspirante a doctoradoCinvestav, Campus Guanajuato

Harumi Shimada Beltrán Investigadora posdoctoralCinvestav, Campus Guanajuato

Alberto Donayre Torres

Juan Pedro Laclette San Román. El profesor Juan Pedro Laclette San Román es director del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Obtuvo su maestría en el CINVESTAV y el doctorado en el Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM e hizo un Posdoctorado en la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Harvard. Su trabajo de investigación ha estado dirigido desde hace más de 20 años al estudio de la cisticercosis humana y porcina, para el desarrollo de una vacuna en contra de esta enfermedad infecciosa y, desde hace seis años se ha involucrado en el estudio de la amibiasis humana enfocándose también hacia el desarrollo de una vacuna oral. Como resultado de su quehacer científico, ha producido más de 50 artículos internacionales, seis capítulos en libros, cuatro libros editados, 53 publicaciones en revistas nacionales y de divulgación, así como patentes.

Tiene 28 años de labor docente en diversas escuelas de la UNAM, a la vez que se ha desempeñado en diversos cargos académico-administrativos dentro de la institución. Es miembro de la Academia Nacional de Ciencias, de la Academia Nacional de Medicina, de la junta de Gobierno del Instituto Nacional de Pediatría y representante institucional por parte de la UNAM en el consorcio promotor del Instituto Nacional de Medicina Genómica y en la Comisión Nacional del Genoma Humano. Funge como presidente de la Sociedad Mexicana de Parasitología y ha realizado más de 130 presentaciones en congresos nacionales e internacionales y organizado cinco simposios internacionales sobre temas relacionados con su trabajo. Ha sido invitado a impartir conferencias en universidades del extranjero y ha sido Científico Visitante en la Escuela de Salud Pública y en el Hospital Beth Israel de la Universidad de Harvard. También ha sido Profesor Visitante de Medicina en la Universidad de Harvard. En el año de 1992 obtuvo el Premio “Miguel Alemán Valdés” en el Área de Salud.

El conocimiento generado por la ciencia, la tecnología y su posterior utilización en la vida diaria al servicio del ser humano, se ha convertido en una estrategia política y económica de los gobiernos, las empresas y los individuos en la

búsqueda de un desarrollo sustentable, altamente competitivo y exitoso.

La generación del conocimiento y su aplicación ha estado llena de sobresaltos y controversias a lo largo de la historia del hombre. En la actualidad una sociedad mejor informada reclama su derecho a participar en las decisiones que marquen el rumbo y la aplicación del nuevo conocimiento científico y tecnológico. Cómo no habrían de hacerlo, si en los últimos 100 años decenas de miles de nuevos productos químicos han entrado en nuestras vidas con beneficios tangibles en la

Doctor Fermín Montes CavazosDirector de la Facultad de Agronomía de la UANL

VACUNAS PROTECTORASLa eficacia protectora de las vacunas subunitarias contra la peste se ha demostrado durante años. Se han seleccionado dos antígenos, F1, y V, y una mezcla de ambos, F1-V. El antígeno F1 se expresa ampliamente por medio de la Yersinia pestis y se usa para formar una cápsula extracelular que rodea la bacteria. El antígeno V es una proteína secretada durante el proceso patógeno. En un esfuerzo de colaboración que incluyó al Biodesign Institute en la Universidad del estado de Arizona; Icon Genetics, de Halle, Alemania, y el Instituto de Investigaciones Médicas de Enfermedades Infecciosas del Ejército de los Estados Unidos, demostramos que los genes de secuencia optimizada y un fortalecido sistema de expresión transciente generaron altos niveles de expresión de los tres antígenos en hojas de la N. benthamiana. Los antígenos derivados de la planta, administrados en forma subcutánea a cerdos de guinea, produjeron respuestas sistémicas de inmunidad y proporcionaron protección contra el reto del virulento Yersinia pestis en aerosol.

VACUNA SUBUNITARIA DERIVADA DE PLANTASCONTRA LA YERSINIA PESTISEl primer paso fue la creación de una versión sintética del antígeno. Las secuencias codificadas se optimizaron para su expresión en plantas dicotiledonas, mediante el uso de códigos preferenciales y la eliminación de señales desestabilizadoras de mRNA espurios; potenciales sitios metílicos, sitios separadores de secuencia y señales de poliadelinación de las plantas. El sistema vector utilizado pertenece a la última generación de vectores virales deconstruidos. Fue desarrollado por Icon Genetics, y adquirido recientemente por Bayer Innovation GmbH; está basado en TMV, y ha sido modificado ampliamente para aumentar su efectividad. Los vectores son entregados al núcleo celular de las plantas por líneas tumefacientes agrobacteriales (agroinfección), que transportan dos módulos provirales separados de cDNA: un módulo 5’ que contiene réplicas virales y proteína en movimiento, y un módulo 3’ que contiene el gene de interés conducido por el promotor subgenómico de la proteína protectora. Las secuencias de laboratorio derivadas del vector fágico específico se localizan en cada módulo. La entrega combinada de los dos módulos provirales, junto con una tercera línea agrobacterial, la cual transporta un constructo que dirige la expresión constitutiva del vector fágico PhiC31 se integra al conjunto del vector viral completo en el núcleo de las células de la planta. En este punto, el vector es transcrito, procesado y exportado hacia el cytosol, donde, como una molécula RNA viral plantada individualmente, experimenta amplificación y traslación. Este sistema particular tiene una supresión de la proteína protectora TMV, y por lo tanto limita su capacidad de extenderse sistemáticamente por toda la planta. Sin la proteína protectora, el virus sigue siendo capaz de moverse de una célula a otra, pero pierde su capacidad de infección sistémica, y permite una severa contención del virus.

Distintas señales de localización se encuentran en diferentes módulos 5’. La combinación de estos módulos con el módulo 3’ permite la rápida generación de proteínas que son transmitidas a diferentes compartimentos celulares a fin de evaluar la mejor ubicación de cada una de estas proteínas. En este caso especifico, los diferentes módulos 3’, cada uno de los cuales contiene una de las secuencias codificadas F1, V y

F1-V de la planta optimizada, fueron aparejados con módulos 5’ para acumulación citosólica cloroplástica y apoplástica. En todos los casos, la acumulación citosólica rindió los mejores resultados. F1 y V se expresaron en niveles de 2 mg/g del peso de la hoja fresca, y la fusión F1-V a 1 mg/g. Estas cantidades se encuentran por lo menos en un orden de magnitud mayor que cualquier antígeno expresado en plantas núcleotransformadas establemente. Fueron ensayadas en SDS/PAGE con manchas Coomassie. La característica antígena fue evaluada mediante los análisis ELISA y Western blot.

EXPERIMENTACIÓN EN ANIMALESPara experimentar la vacuna en animales, se administraron subcutáneamente antígenos derivados de plantas, mezclados con alumbre como auxiliar. Se aplicaron dosis a ocho cerdos de guinea en los días 0 (prime) 30 (boost 1) y 60 (boost 2). El análisis del suero reveló que todas las proteínas eran altamente inmunológicas. La mezcla específica del anticuerpo para el V en particular se incrementó significativamente inmediatamente después de la dosis primaria. Cuatro semanas después de que se les administró la ultima dosis, los animales fueron expuestos a una dosis en aerosol considerada cien por ciento letal para los sujetos no vacunados, y de hecho todos los ratones falsamente inmunizados murieron en un lapso de seis días después de la exposición. Por lo contrario, todos los grupos vacunados con el antígeno mostraron significativas tasas de supervivencia 21 días después de la exposición. Los animales vacunados con V mostraron la más alta tasa de supervivencia (seis de ocho), seguidos del F1-V (cinco de ocho), y de F1 (tres de ocho). Lo que es más, la mortalidad de los animales vacunados se retrasó significativamente más allá del día seis. La mayor parte de los experimentos con animales reportados en la literatura se llevan a cabo mediante la inyección de dosis letales de la Yersinia pestis. La exposición al aerosol utilizada en nuestro estudio ofrece un método más confiable para comprobar la protección contra la forma neumónica de la enfermedad. En pocas palabras, según lo que sabemos, ésta es la primera ocasión en que la protección del F1, V, y F1-V ha sido comparada individualmente en el mismo estudio animal.

En conclusión, hemos demostrado que un sistema de expresión rápido y robusto de una planta podría ser utilizado para producir una vacuna efectiva contra la peste.

salud, la alimentación, el vestido, y el entretenimiento, entre otros; empero, también han sido responsables del deterioro del medio ambiente; contaminando el aire, el agua y los suelos.

TONELADAS DE RESIDUOS TÓXICOSMiles de toneladas de residuos tóxicos abandonados en lugares inseguros, el deterioro de la capa de ozono, niños que nacen con deformaciones y altos niveles de plomo en el ambiente, son noticias de todos los días. La gran controversia surge porque el hombre debe satisfacer sus necesidades crecientes, pero está preocupado por evitar que su entorno ecológico se deteriore. Una disciplina científica está ahora en el centro de la discusión: la Biotecnología; cualquier proceso tecnológico que afecte o modifique la biología cae dentro de esta disciplina.

Los primeros moradores de este planeta, cuando se iniciaron en la agricultura escogieron las mejores plantas por sus granos o frutos y mejores animales por su carne y subproductos, iniciando así una presión de selección que modificó paulatinamente a estos organismos a favor de las necesidades del hombre. Pero hablar actualmente de Biotecnología, particularmente aplicada a la agricultura, implica que el hombre ha sido capaz de insertar genes de una especie en otra, proporcionando ventajas muy importantes en su calidad

nutricional, o en su defensa contra insectos y enfermedades. Estas plantas genéticamente modificadas producen más por hectárea, y gracias a ello es posible pensar que en el futuro se cubrirían las necesidades alimenticias del ser humano. ¿Debemos en México utilizar organismos genéticamente modificados para satisfacer las necesidades de nuestra

población?Las autoridades de salud en nuestro país, ya han autorizado la siembra y utilización de algunas plantas transgénicas como el algodón, tomate, canola, papa y soya. Experimentalmente se está trabajando con muchas otras especies. Otros países como Estados Unidos de América, Argentina y Canadá, ya utilizan las semillas transgénicas; allí producen y exportan grandes cantidades de maíz,

soya y canola a muchas partes del mundo, incluido México. Actualmente, no existe un mecanismo que vigile eficazmente estas importaciones, así que es muy probable que algunos alimentos que consumimos estén elaborados con productos transgénicos.

México tiene necesidad de incrementar su producción agropecuaria. Las estadísticas indican que actualmente casi la mitad de los granos y aceites que consumimos provienen del extranjero y que para el 2020, la dependencia será de casi dos tercios.

El uso de la biotecnología puede incrementar la producción

agropecuaria y evitar la dependencia futura de alimentos

del exterior; se convierte así en una estrategia política y económica del

gobierno

Figura 1. Producción y Consumo de Granos y Oleaginosas en México 1985 – 2020 (miles de toneladas)

Fuente: SAGARPA, FAO

1/ Incluye Arroz pulido, Frijol, Maíz, Sorgo, Soya, Trigo

Producción y Consumo de Granos y Oleaginosas en México 1985-2020 (miles de toneladas)

Producción Consumo

LAS PLANTAS COMO BIO-FACTORESLas plantas transgénicas constituyen un sistema alternativo conveniente, que ha demostrado gran potencial en los estudios realizados durante las dos últimas décadas. La producción de vacunas subunitarias en particular ha

sido ampliamente convalidada mediante acercamientos a genes heterólogos de plantas. Con el fin de brindar cierto grado de protección en el reto de los estudios de animales contra toxinas o patógenos virales o bacteriales, así como para estimular respuestas inmunes de los humores y mucosas en los seres humanos, se probó una gran cantidad de candidatas a vacunas.

Las plantas tienen la capacidad de producir una amplia variedad de proteínas y de realizar las modificaciones transcientes que se requieren para una función biológica adecuada. Es mucho menos probable que los sistemas de las plantas alberguen microbios patógenos a los animales, que las células de los mamíferos. Finalmente, y de manera significativa, las plantas ofrecen la posibilidad de una fácil escala ascendente, especialmente cuando se les compara con los sistemas de expresión arriba mencionados, que se sustentan en la tecnología de la fermentación.

La demanda anual de cientos de kilogramos de proteínas obtenidas en laboratorios requiere la utilización de bio reactores con capacidad de más de 20 mil litros, con extraordinarios costos asociados por limpieza, procedimientos de revalidación y preparación de medios de cultura compleja. Por otra parte, la producción creciente de plantas transgénicas sólo implicaría el aumento de hectáreas en campos abiertos o de espacios de invernadero. Lo que es más, el uso de tejidos de plantas comestibles para entrega oral directa, eliminaría la mayor parte de los costos del procedimiento de río abajo y de purificación. Existen tres métodos principales para la producción de proteínas de laboratorio en las plantas: transformación permanente de los genomas nucleares, o del cloroplasto, y la infección transciente viral.

SISTEMAS DE EXPRESIÓN VIRAL DE LAS PLANTASEl uso de los vectores virales de las plantas ofrece varias venta-jas. La expresión de proteínas de laboratorio puede alcanzar muy altos niveles en un tiempo relativamente corto, que puede ir de tres a 14 días después de la infección, según el sistema que se utilice. El pequeño tamaño del genoma de la mayor parte de los virus facilita la ingeniería molecular, y permite la fácil generación de grandes cantidades de constructos que pueden probarse rápidamente. Los vectores completamente funcionales y sistémicamente infecciosos son fácilmente transmisibles por inoculación mecánica y hacen posibles las infecciones en gran escala. La principal limitante es que la característica adquirida no es genéticamente transmisible, y se debe realizar una nueva infección en cada planta nueva. También el contenido ambiental del virus modificado es causa de algunas preocupaciones. Se han desarrollado algunos sistemas de expresión mediante el uso de diferentes virus de las plantas. Los más comunes están basados en virus positivos

del RNA, individualmente plantados, como el virus mosaico del tabaco (VMT). Los primeros vectores desarrollados, los llamados vectores del “virus total”, consistían en la suma de un marco de expresión heterólogo abierto, codificado por la proteína de interés para el genoma viral, y conducido por un promotor subgenómico. Los sistemas de la siguiente generación eran vectores de “sustitución de genes”, en los cuales un gene viral, que por lo general contenía el código protector de la proteína, era sustituido por el gene de interés. La evolución extrema de este concepto condujo a vectores virales reconstruidos, a los cuales faltaban varios componentes del virus original, y que eran llevados a la planta por constructos independientes.

PESTEEl agente etiológico de la peste es la bacteria Gram-negativa Yersinia pestis. Es generalmente aceptado que en el curso de la historia de la humanidad, la peste ha sido la causa de tres infecciones pandémicas, responsables de cientos de millones de muertes alrededor del mundo. En nuestros días, la peste sigue siendo endémica en África, Asia, regiones de la ex Unión Soviética, y en América, donde persiste principalmente en poblaciones de roedores.

Existen dos principales formas de la enfermedad: bubónica y neumónica. En la peste bubónica, la Yersinia pestis se transmite a los humanos por la mordida de pulgas infectadas, lo que generalmente se traduce en la formación de bubas, que

son nodos alargados de ganglios, localizados principalmente en las áreas axilares y femorales.

La peste neumónica ocurre cuando la bacteria infecta los pulmones; es considerada fatal (su tasa de mortalidad es de casi el cien por ciento) y puede ser transmitida por aerosol, del infectado a huéspedes inocentes. Por estas razones la peste neumónica causa especial preocupación a la luz de la guerra biológica, y de hecho, durante la Guerra Fría, la ex Unión Soviética produjo gran cantidad de Yersinia pestis para su utilización como arma. Estados Unidos, antes de desmantelar su programa de armas biológicas en los años sesenta, también hizo pruebas con bacterias en aerosol potencialmente mortales.

Aunque existen antibióticos para la peste, su efectividad radica en un rápido diagnóstico de la enfermedad, y, lo que es más, se han aislado variedades que han adquirido resistencia a los antibióticos. En diferentes países se ha procedido a una amplia investigación y uso de vacunas de células muertas, y de vacunas de células debilitadas. En los Estados Unidos, hasta 1999, una vacuna del primer tipo, contra la peste, fue usada especialmente para personas en peligro. A la fecha ya no se produce, a causa de la pobre protección que ofrecía contra la forma neumónica, así como por su alta incidencia de efectos colaterales. Una vacuna con células vivas debilitadas fue utilizada en la Unión Soviética, pero también mostró severos efectos colaterales y sistémicos. Por lo tanto, se requería el desarrollo de una vacuna segura y efectiva.

¿Deben entonces nuestros productores comenzar a utilizar las semillas transgénicas para incrementar sus rendimientos?

Todo indica que así debería ser, pues de cualquier manera los productos transgénicos están llegando a la población.

SEMILLAS TRANSGÉNICASEl uso de las semillas transgénicas ha demostrado sus bondades incluso con el medio ambiente, al evitar el uso excesivo de insecticidas, fungicidas y herbicidas.

Sin embargo, la utilización de semillas transgénicas en la agricultura y el consumo de productos derivados de éstas por la población ha sido cuestionado por algunos sectores de la sociedad, porque al sembrarse a campo abierto la probabilidad de que los genes de estas plantas puedan esparcirse y “contaminar” a las variedades nativas es muy alta, lo que ocasionaría una alteración importante en los bancos genéticos naturales.

Esto conllevaría a consecuencias aún no determinadas con exactitud y donde la variabilidad genética podría causar resultados inesperados.

MAÍZ GENÉTICAMENTE MODIFICADOUn ejemplo muy difundido es el temor generado en la población que consume productos de maíz genéticamente modificado, donde un gen exógeno produce una toxina que lo protege de algunas plagas, matando a los insectos.

La pregunta es para todos: ¿Es ético usar estos productos de la biotecnología sin una apropiada evaluación?

Los legisladores y el gobierno deben elaborar leyes y utilizar mayores recursos en la investigación y evaluación de estos nuevos productos biotecnológicos, pero sobre todo deben crear los mecanismos de información y de participación de la sociedad civil, que permitan encontrar el justo equilibrio entre la creciente necesidad de alimentos, el resguardo del patrimonio genético, el cuidado del ambiente y el aseguramiento de una agricultura sustentable.

El consumidor tiene derecho a saber si lo que consume está genéticamente modificado o no, para así tomar propia decisión.

Nuestros hijos y nietos, las futuras generaciones, tienen derecho a que les heredemos un mundo mejor, con aire, agua y suelo limpios, con recursos sustentables, y sobre todo con una acumulación de conocimiento creciente que les permita afrontar y avanzar en las solución de los retos de sus tiempos.

Tenemos una gran responsabilidad y mucho trabajo por hacer.

Luca Santi. Es asociado en investigación posdoctoral del Centro para las Enfermedades Infecciosas y Vacunología del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona. Ha encabezado importantes estudios, como el dedicado a la investigación en la creación de vacunas derivadas de plantas en contra de la peste.

En los 20 años que han transcurrido desde la aprobación de la insulina de laboratorio, producida en la bacteria Escherichia coli (así llamada por su descubridor, Theodor von Escherich), los productos biofarmacéuticos

han experimentado un constante crecimiento, y se espera que la demanda se incremente.

Los productos biológicos, especialmente las proteínas producidas en laboratorio, como anticuerpos, vacunas subunitarias, enzimas, hormonas, moléculas inmunomodulatorias, receptores antagonistas y microbicidas prometen aportar una nueva ola de terapias. Todas estas moléculas son polipéptidos complejos que deben ser sintetizados por organismos vivientes. Por lo general, la mayor parte de ellas se producen en las células de los mamíferos, que, juntamente, con la levadura, las células de insectos y la Escherichia coli, son los factores biológicos más tradicionales.

Doctor Luca Santi Profesor AsociadoDoctor Hugh MasonProfesor Investigador Asistente

Traducción del inglés, de Félix Ramos Gamiño

Bacteria Escherichia coli

gobierno

Producción Consumo

Se ha dicho que en un gramo de suelo existe una riqueza enorme de microorganismos, y tal vez algunos de ellos pudieran resolver problemas del ser humano. ¿Cómo identificar y cultivar este

microorganismo? ¿Cómo preservar su existencia hasta que alguien lo analice? Desconocemos los efectos que la actividad humana tiene sobre los microorganismos. La devastación de selvas y bosques seguramente tiene efectos drásticos sobre los microbios. Los fertilizantes químicos alteran las poblaciones de bacterias fijadoras de nitrógeno y el uso de antibióticos ha favorecido la proliferación de las resistentes. Algunos microorganismos benéficos no patógenos como Rhizobium y géneros relacionados se utilizan como biofertilizantes desde hace

Marc Van Montagu. El profesor emérito Marc Van Montagu es fundador, presidente y asesor científico del Instituto de Biotecnología de Plantas para Países en Vías de Desarrollo.Fue profesor y director del Laboratorio de Genética de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ghent y director científico del Departamento de Genética del Instituto de Biotecnología de la Interuniversidad de Flanders. Fue profesor de la Universidad Libre de Bruselas en los cursos de biología celular, química de ácido nucleico y virología. Fue director científico y miembro del Consejo Directivo de la compañía Plant Genetics Systems Inc. (Bélgica).Junto con el profesor Jeff Schell, Marc Van Montagu descubrió el mecanismo de transferencia génico entre el “Agrobacterium” y las plantas, el cual condujo al desarrollo de métodos para alterar el “Agrobacterium” en un mecanismo de suministro eficiente para la ingeniería genética de las plantas. El profesor Montagu ha recibido numerosas condecoraciones por sus trabajos de vanguardia, incluyendo el prestigioso Premio “Japón”. Es Asociado Extranjero de la Academia Nacional de Ciencia de Estados Unidos desde 1986 y de las Academias Agrícolas de Francia y Rusia. Ha sido galardonado con seis grados de Doctor Honoris Causa. En 1990 le fue conferido el título de “Barón” por parte de Rey Balduino I de Bélgica.

Laboratorio de Biotecnología Vegetal, Centro de Biotecnología Genómica,Instituto Politécnico Nacional Author for correspondence: Alberto Mendoza. [email protected]

Investigadores

Doctor Alberto Mendoza H.Doctor Cuauhtémoc Jaques Doctor Hugo Barrera-Saldaña

105 años, o como promotores del crecimiento de plantas (Azospirillum); otras bacterias sirven como probióticos en la alimentación humana y animal, en biorremediación o en la producción de vitaminas o compuestos farmacéuticos.

pesar de los variados problemas que se tendrán que resolver, la ingeniería genética es una de las mejores alternativas para satisfacer la demanda de alimentos en el mundo.

En la agroalimentación, se busca que los cultivos transgénicos sean resistentes a plagas (insectos, ácaros, malezas, hongos, bacterias, nemátodos, virus, viroides, y fitoplasmas), así como condiciones adversas (sequías, heladas, salinidad, y metales pesados), y a las aplicaciones de herbicidas y otros plaguicidas. También se obtienen cultivos con una mejor fijación del nitrógeno atmosférico, con mayor producción y con contenidos nutricionales más elevados, así como carentes de toxinas o alergenos y que puedan transportarse y almacenarse con pocas mermas.

PRODUCCIÓN DE METABOLITOSLa producción de metabolitos útiles en la alimentación es otra importante área de la biotecnología. Muchas universidades e instituciones públicas y privadas están participando en la generación y desarrollo de procesos biotecnológicos para producir compuestos usados en la industria alimentaria. Sólo para dar algunos ejemplos, en el Instituto de Biotecnología de la UNAM se han desarrollado procesos enzimáticos y de

fermentación para extraer y producir vainillina, aceite vegetal, carotenoides, polisacáridos y otros productos (http://www.ibt.unam.mx/). También en el Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del CINVESTAV se extraen biopolímeros de fuentes no convencionales por vía enzimática. (http://www.cinvestav.mx/biotech/investigacion/bioprocesos.html).

En España, el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis de la Universidad de Sevilla-CSIC, ha desarrollado la producción fotosintética de carotenoides, y otros compuestos de interés práctico (ficobiliproteínas, lípidos, polisacáridos, bioetanol) por microalgas y cianobacterias (http://www.ibvf.csic.es/Biotec_microalgas/Biotec_Microalgas.htm). El Instituto Politécnico Nacional ofrece una maestría y doctorado sobre el tema, en el Centro de Desarrollo de Productos Bióticos (http://www.ceprobi.ipn.mx/).

Muchos compuestos no alimentarios se pueden producir mediante la biotecnología. Para el caso particular del neem, se puede obtener mediante la técnica de cultivo de tejidos: azadirachtina, nimbina y salanina, pero la tecnología aún no es lo suficientemente avanzada como para que sea económicamente costeable a nivel comercial (Allan et al. 2002

y Babu et al. 2006).Allan E. J.; T. Stuchbury & A. L. Mordue (Luntz). 1999. Azadirachtin indica A Juss (Neem Tree): In vitro culture, micropropagation and the production of azadirachtin and other secondary metabolites. Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol 43, Medicinal and Aromatic Plants XI, Y P S Bajaj ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Allan E. J.; J P Eeswara; P Jarvis; A J Mordue (Luntz); D Morgan & T Stuchbury. 2002. Induction of hairy root cultures of Azadirachta indica A Juss and their production of azadirachtin and other important insect bioactive metabolites. Plant Cell Reports, 21 (4), 374-379.

Alvarado-Gomez, O. G. y Leos-Martinez, J. 1992. Establecimiento y brotación in vitro del neem (Azadirachta indica A. Juss). Memoria del XIV Congreso Nacional de Fitogenética. Sociedad Mexicana de Fitogenética, A.C. Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. p 35.

Babu, V. S.; S. Narasimhan & G. M. Nair. 2006. Bioproduction of azadirachtin-A, nimbin and salannin in callus and cell suspension cultures of neem (Azadirachta indica A. Juss.). Current Science, Vol. 91, No. 1, pp 22-24.

Eeswara J. P.; T. Stuchbury; E. J Allan & A. J. Mordue (Luntz). 1998. A standard procedure for the micropropagation of the neem tree (Azadirachta indica A. Juss). Plant Cell Reports, 17, 215-219.

http://www.ceprobi.ipn.mx/http ://www.cinvestav .mx/biotech/invest igacion/bioprocesos.html

http://www.ibt.unam.mx/

http://www.ibvf.csic.es/Biotec_microalgas/Biotec_Microalgas.htm

Leos-Martinez, J. y Salazar-Saenz, R. P. 1992. El Arbol Insecticida Neem (Azadirachta indica A. Juss) en México. Folleto Técnico No. 3. Fac. de Agronomía, U.A.N.L. 30 pp.

Leos-Martinez, J.; R. P. Salazar-Saenz & O. G. Alvarado-Gomez. 1994. Introduction of the neem tree in México, in vitro propagation, and validation of its properties, against stored product insects. Proceedings of the 6th International Working Conference on Stored-Product Protection, Canberra, Australia, April 1994. pp. 804-808.

Murashige, T. & F. Skoog. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiology Plant 15, 473-497.

Torres-Leal, J. 1994. Propagación in vitro del nim (Azadirachta indica A. Juss). Tesis de Maestría en Ciencias en Producción Agrícola. Subdirección de Estudios de Postgrado, Fac. de Agronomía, U.A.N.L.

REFERENCIAS

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LA SIMBIOSIS MICROORGANISMOS-CULTIVOSEl nitrógeno es muy abundante en la atmósfera; sin embargo, las plantas no pueden utilizarlo en su forma elemental y tienen que obtenerlo del suelo, principalmente en forma de nitratos o amonio. La fijación biológica de nitrógeno es un proceso clave en la biosfera, por el cual existen microorganismos capaces de convertir el nitrógeno gaseoso en nitrógeno asimilable por la planta. Se estima que este proceso contribuye entre el 60 y el 80 por ciento de la fijación biológica de nitrógeno.

Esta simbiosis contribuye con una parte considerable del nitrógeno combinado en la tierra, y permite a las plantas crecer sin fertilizantes nitrogenados y sin empobrecer los suelos. Pocos años después del redescubrimiento de Azospirillum y hasta alrededor de 1993, este género fue el más estudiado entre las bacterias asociadas a plantas.

La capacidad de Azospirillum para estimular el crecimiento de las plantas y aumentar el rendimiento de los cereales promovió numerosos estudios sobre la ecología, fisiología y genética de esta bacteria. En la actualidad, su uso comercial comienza a extenderse en diferentes países, incluido México.

La generación de desarrollos tecnológicos basados en oportunidades o necesidades reales de los diferentes sectores productivos es uno de los objetivos principales del Centro de Biotecnología Genómica (CBG-IPN). Desde la creación del CBG, el laboratorio de Biotecnología Vegetal I (responsable es el doctor Alberto Mendoza), definió como una línea de investigación el aprovechamiento de microorganismos benéficos del suelo, y uno de los resultados tangibles fue el desarrollo de un bioestimulante del crecimiento del maíz y sorgo principalmente.

Esto fue posible lograrlo gracias al aislamiento de esta bacteria (Azospirillum brasilense) en las regiones semi-áridas del noreste de México, pero sobre todo a la selección de las mejores cepas del género Azospirillum.

Es decir, aquéllas que abrigaban las dos principales características simbólicas; producían mayor cantidad de la hormona promotora de crecimiento vegetal, el ácido indol acético, y convertían el nitrógeno atmosférico en nitrógeno orgánico.

PRODUCCIÓN DE LA HORMONA DEL CRECIMIENTOPara la evaluación en campo del bioestimulante en sorgo y maíz, se tomó como base esta bacteria cepa CBG-497, que fue seleccionada por su capacidad de producción de la hormona de crecimiento. El inoculante fue formulado empleando turba como soporte previamente esterilizado y posteriormente mezclado con la bacteria de manera tal que al momento de la preparación se obtuvieran 6x108 bacterias por semilla.

La respuesta agronómica del empleo de inoculantes basados en Azospirillum en cultivos como sorgo, maíz, reporta un índice de éxito en el 60 al 70 por ciento de la superficie aplicada, con incrementos de hasta 30 por ciento en el rendimiento del producto. Los resultados son amplios, y el efecto se ha demostrado en el incremento en el rendimiento de grano, así como en una reducción en la aplicación de fertilizante nitrogenado. La gran aceptación que los agricultores han manifestado nos ha llevado a producir este bioestimulante para las futuras siembras de maíz y sorgo en Tamaulipas. Asimismo, casas comerciales, (nacionales y extranjeras) fabricantes de biofertilizantes, han mostrado interés en obtener los derechos de comercialización de esta cepa CBG-497 para la producción masiva del bioestimulante a base de A. brasilense.

Por lo tanto, el CBG a través del IPN ha protegido esta bacteria bajo una patente que permitirá el mejor aprovechamiento de estos logros en beneficio de los productores de maíz y sorgo. Para finalizar, quisiera mencionar que, gracias a seguir las metas que nos habíamos trazado, en tan sólo cinco años, logramos llevar desde el aislamiento de la bacteria simbiótica hasta la formulación de un bioestimulante del crecimiento del maíz y sorgo para favorecer a los agricultores de México.

MÉTODO DE PROPAGACIÓN EFICIENTE Y MASIVODespués de la primera introducción del árbol insecticida y medicinal neem (Azadirachta indica A. Juss) a México, que hice en 1988, era conveniente contar con un método de propagación eficiente y masivo, como parte del proyecto que inicié sobre la “Introducción y Diseminación del Neem en México” en la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León (Leos-Martínez y Salazar-Sáenz, 1992 ). En el desarrollo de esta técnica participaron otros dos maestros de la FAUANL: el doctor Omar G. Alvarado Gómez y el ingeniero M.C. Jorge Torres Leal, y se lograron buenos resultados con explantes de foliolos en el medio MS básico (Murashige y Skoog, 1962) adicionado con 0.4 mg/L de tiamina y 100 mg/L de mio-inositol y 1.0 mg/mL de piridoxina (Leos-Martínez et al. 1994, Alvarado-Gómez y Leos-Martínez 1992, y Torres-Leal 1994). Actualmente existen métodos estandarizados de micropropagación de neem (Eeswara et al. 1998, Allan et al. 1999). A diferencia de la reproducción mediante semillas, con la clonación se puede escoger un árbol padre con un alto contenido de azadirachtina (para control de insectos) o del metabolito que se desee, como los muchos que tiene el neem para uso en la medicina herbolaria.

Otro tipo de producción de plantas es para obtener cultivos con caracteres específicos. Esto se ha hecho con métodos tradicionales de mejoramiento genético mediante cruzas selectivas e hibridación; sin embargo, dichos métodos se están volviendo obsoletos, pues ahora, con la ingeniería genética o la recombinación del ADN, se pueden transferir genes deseables específicos, sin el problema de manejar todas las características de las plantas que incluyen forzosamente algunos factores indeseables. Con la biotecnología agrícola se logran cosas imposibles de obtener mediante el mejoramiento genético tradicional.

INGENIERÍA GENÉTICA, UNA DE LAS MEJORES OPCIONESIncluso, es posible obtener los resultados deseados a corto plazo, sin que sea necesario formar cultivos transgénicos, que están aún en el debate científico respecto a los riesgos implicados. Además, ya se están investigando métodos para eliminar la posibilidad de polinización cruzada entre cultivos y especies convencionales con plantas genéticamente modificadas. A

Investigadores

REFERENCIAS

Jaap Bakker. Es professor y jefe de departamento en el Laboratorio de Nematología de la Universidad Wageningen, Países Bajos. Su campo de interés es la interacción planta-patógeno. Entre las publicaciones recientes en las que ha participado destaca: Degradation of plant cell walls by a nematode y Durability of resistance against potato cyst nematodes.

El término bioexplotación se usa en el ámbito de la biotecnología para denotar la obtención o modificación optimizada de productos, mediante la aplicación de la ciencia en el proceso de producción, usando agentes

o sistemas biológicos. Sólo dos tipos de bioexplotación agroalimentaria se mencionarán aquí: la producción de plantas y la producción de metabolitos.

La producción masiva de plantas mediante las técnicas de cultivo de células y de tejidos, denominada micropropagación, es de suma importancia para la agricultura. Con esta técnica, unas cuantas células se requieren como el explante inicial, para la regeneración de miles de plantas clonadas en corto tiempo, eliminándose el riesgo de enfermedades al usar en su producción medios y condiciones estériles. Actualmente se cuenta con métodos eficientes para la micropropagación de muchas especies de plantas, las cuales se comercializan de manera común.

Facultad de Agronomía / UANLPh. D. Josué Leos Martínez

Gad Galili. El doctor Gad Galili es director del Departamento de Ciencias de las Plantas del Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot, Israel. Es autor y coautor de más de 100 publicaciones y revisiones profesionales sobre genética de plantas, biología molecular y celular, así como coeditor del libro Desarrollo y Germinación de Semillas.

Galili es miembro de diversas asociaciones científicas internacionales y ha sido invitado para presentar sus trabajos en numerosos encuentros de su país y del extranjero.

Es asesor científico de la compañía biotecnológica israelí, Protalix Biotherapeutics, enfocada al desarrollo de tecnologías de cultivo celular de plantas y de sistemas de biorreactores innovadores. Obtuvo su Doctorado en el Instituto Weizmann.

La mayoría de los agricultores y consumidores pobres de África, Asia y Latinoamérica dependen para su alimentación de cultivos de arroz, trigo, maíz y sorgo. Además de las dificultades que día con día tienen los pobladores de estas regiones del mundo para obtener cantidades suficientes de estos granos, la dieta que obtienen es deficiente en cuanto a la cantidad y calidad de proteína, vitaminas y minerales importantes.

Las principales consecuencias del consumo de una dieta con estas características son el decaimiento crónico de la salud, desarrollo físico e intelectual limitado, y condiciones tales como anemia, ceguera o pelagra. La forma más fácil, rápida y económica para mejorar la calidad de vida de millones de personas que viven actualmente en condiciones de pobreza extrema, es elevar la calidad nutricional de las plantas con las que se alimentan.

El avance espectacular que ha ocurrido en los últimos 60 años, en ciencias como la Biología, la Química, la Virología y las Matemáticas, entre otras, ha transformado el mejoramiento de plantas y animales domésticos, pasando de ser una disciplina principalmente artesanal, a una predominantemente científica.

Cuando la práctica del mejoramiento genético se sustenta en el conoci-miento de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), aminoácidos, proteínas y otras moléculas que conforman los organis-mos, se le denomina Mejoramiento Molecu-lar.

El mejoramiento molecu-lar de cultivos involucra la localización, caracterización de efectos en el fenotipo, selección de alelos o formas favorables y movilización a otros individuos o poblaciones (de la misma o de diferente especie) de genes o secuencias de ADN.

¿QUÉ ES UN MARCADOR GENÉTICO?Un marcador genético es cualquier diferencia en el material hereditario (en plantas y animales superiores es el ADN) que pueda ser detectada entre dos o más individuos. Estas

Doctor Gilberto Eduardo Salinas GarcíaProfesor Investigador Facultad de Agronomía / UANL

colectores. Para desarrollar una batería con un tiempo largo de vida, es esencial comprender la interacción entre los iones de litio y los electrodos. Energía: celdas solares.- El 80 por ciento de la energía generada en el planeta proviene de la quema de combustibles fósiles, con un gran impacto negativo en el medio ambiente. La energía solar representa una alternativa muy viable para disminuir en algo la dependencia de la sociedad en el petróleo y el carbón. Una de las alternativas para la búsqueda de nuevas alternativas de celdas fotovoltaicas es el nanoestructurado fotoelectroquímico de celdas solares, también conocidas como celdas de Gratzel, su inventor. Éstas consisten en dos electrodos, uno de los cuales está hecho de un material poroso de óxido metálico recubierto de moléculas orgánicas que absorben luz, llamadas “dyes” (Figura 9).

Figura 9.- Imagen representativa de una celda solar. Las moléculas orgánicas (el “dye”) absorben la luz del sol emitiendo un electrón. El electrón abandona el “dye” y se inyecta dentro de una capa de óxido metálico. Al faltarle un electrón al “dye”, éste lo toma del otro electrodo, creándose de esta manera una diferencia de voltaje. Energía: catálisis.- Un catalizador es un dispositivo que facilita una reacción química sin reaccionar con los productos finales.

La actividad catalítica en algunos casos se lleva a cabo en la presencia de metales. La eficiencia de los metales como catalizadores radica en su cantidad de electrones libres.

Estos electrones promueven la reacción química. En los mofles de automóviles, los catalizadores son pequeños “pellets” de platino y paladio incrustados en un soporte de material óxido. En las enzimas biológicas, los iones metálicos son la base de los sitios activos.

En la búsqueda de nuevos y más eficientes catalizadores en procesos industriales, es necesario entender los mecanismos de reacción entre las moléculas y los metales, y tratar de emular

Figura 10.- Modelo de un catalizador conformado por una superficie de Rodio, encima del cual están colocadas islas de paladio. Bajo ciertas condiciones (presión, temperatura), el dióxido de carbono se ancla preferentemente en estas islas.

PERSPECTIVASEn estos ejemplos se puede abordar y evidenciar la importancia que ha cobrado la investigación interdisciplinaria de la Física, Química Biología, Medicina e Ingeniería, lo cual dio lugar a una revolución científico-tecnológica englobada en el término “Nanotecnología”, la cual somos afortunados de presenciar.

Como toda rama del quehacer humano, no está libre de debate acerca de la pertinencia de hurgar en umbrales del conocimiento que incluso conllevan a cuestiones éticas y religiosas, como puede ser la manipulación genética.

Sin embargo, la sociedad actual cada vez es más dependiente de la Ciencia y la Tecnología: necesitamos encontrar soluciones a corto y mediano plazo para resolver los diversos problemas (retos) a los que se enfrenta la humanidad: energía, alimentación, medio ambiente, salud pública, etcétera.

La Nanotecnología ofrece prometedoras y fundadas esperanzas de que la humanidad tenga un futuro brillante, muy distante de las predicciones catastróficas que abundan hoy en día. Obviamente, la Ciencia como “amoral”, debe ir acompañada de decisiones políticas correctas.

los procesos biológicos, ya que estos procesos son activos a temperaturas moderadas (370C), presiones ambientales y no producen residuos tóxicos (Figura 10).

diferencias sirven como “etiquetas” o marcadores genéticos, que se utilizan para caracterizar individuos o grupos de individuos que la comparten.

La aparición de los marcadores genéticos en el mejoramiento ocurrió hace más de 70 años, cuando Sax planteó la posibili-dad de usar caracteres morfológicos (diferencias en el feno-tipo de los organismos provocadas por formas mutantes de genes) como una ayuda en la selección de caracteres de importancia económica en plantas. Por ejemplo, se ha usado el tamaño de la semilla como marcador para seleccionar plantas de mayor rendimiento de grano de fríjol.

Otros mutantes como el bm3 de maíz (pigmento pardo en la nervadura central de la hoja) proporciona un forraje con menor contenido de lignina y por lo tanto con mayor valor nutritivo; sin embargo, este gen utilizado como marcador, simultáneamente produce efectos desfavorables como son una reducción del rendimiento de grano y una mayor susceptibilidad al “acame” o caída de la planta. Hay otros muchos ejemplos en los que los mutantes producen al mismo tiempo efectos positivos y negativos en los caracteres por mejorar. Por tanto, la selección con base en marcadores morfológicos ha sido utilizada de forma muy limitada en la mejora genética de plantas.

¿QUÉ ES UN MARCADOR GENÉTICO MOLECULAR?Un marcador genético molecular es, dicho de una manera simple, una señal de humo dentro de la información hereditaria (ADN), la cual permite identificar la presencia de un gen que se encuentra en los alrededores.

Las biomoléculas que se utilizan como marcadores mole-culares son las proteínas (antígenos e isoenzimas) y los ácidos nucleicos (ADN en el caso de las plantas y animales superiores), ya sea como genes conocidos o fragmentos de secuencia y función desconocida.

A diferencia de los marcadores morfológicos, los marcado-res moleculares, en particular los basados en el ADN, poseen atributos que los hacen ideales para su aprovechamiento en el mejoramiento molecular. Entre éstos se destacan: a) su amplio polimorfismo; b) nula influencia del ambiente; c) herencia simple y sin epistasis; d) ausencia de efectos en el desarrollo de la planta; e) posibilidad de detección en las primeras fases de desarrollo de la planta; y f) simplicidad en la identificación y análisis.

El uso de marcadores genético moleculares ha permitido desa-rrollar mapas de ligamiento genético para la mayoría de los cultivos y animales de importancia económica. Estos mapas son el punto de arranque para la localización, aislamiento y clonación de los genes que controlan caracteres de importancia. Actualmente, gracias a los marcadores genético moleculares, estos mapas se pueden desarrollar en unas cuantas semanas, contener miles de marcadores distribuidos a lo largo del genoma del organismo y a una fracción del costo de los mapas que se construyeron originalmente utilizando marcadores morfológicos.

¿CÓMO SE UTILIZAN LOS MARCADORES GENÉTICO MOLECULARES?Los marcadores genético moleculares se utilizan en los siguientes aspectos del mejoramiento de plantas:

a) Estimación de distancias genéticas entre poblaciones, variedades, líneas puras e híbridos. Esto permite: (i) la clasificación taxonómica de ecotipos o muestras de los Bancos de Germoplasma, como un complemento de los datos morfológicos que han sido utilizados desde los tiempos de Lineo; y (ii) la asignación de líneas puras a grupos heteróticos con objeto de predecir el valor de los híbridos resultantes del cruzamiento.b) Identificación y distinción de variedades, líneas puras e híbridos para proteger los derechos comerciales del obtentor. Los marcadores basados en el ADN producen una distinción más precisa de genotipos que los “descriptores” morfológicos. c) Establecimiento de relaciones de parentesco entre líneas o variedades para realizar estudios genéticos. El método es similar al utilizado en las pruebas de paternidad y parentesco en genética humana.d) Localización e identificación de genes cualitativos o mayores y también de genes con efectos pequeños que afectan a caracteres cuantitativos (los así llamados QTL).e) Selección asistida por marcadores. Lo que simplifica, abarata y acelera en diferentes medidas, los procedimientos

Figura 7.- Imagen que muestra el modelo de una proteína en forma de serpentina, denominada “ferrochelatase”, determinada por difracción de rayos X. La “ferrochelatase” es una enzima que puede estar involucrada en la formación de hemoglobina, componente esencial para transportar oxígeno en el torrente sanguíneo. Los sitios activos de la proteína se muestran como esferitas amarillas y rojas. ENERGÍALos problemas ambientales asociados con la tecnología moderna requieren que se lleve a cabo investigación en el desarrollo de modelos sustentables. Una de las vertientes principales en esta área es la investigación en tecnología para la producción de energía: desde su producción eficiente, almacenamiento y transmisión, todo esto con el menor impacto posible al medio ambiente.

Energía: baterías: En la sociedad actual existe una gran demanda de fuentes eficientes de energía para su utilización en vehículos híbridos o eléctricos y telecomunicaciones. De esta manera, se necesitan sistemas de baterías eficientes, recargables y limpias para el medio ambiente. Las baterías basadas en litio son un área prometedora en esta dirección. (Figura 8).

Figura 8.- Batería recargable de Litio. En estas baterías, los iones de litio son los portadores de carga que fluyen del polo negativo al positivo de la batería durante su operación. El grafito actúa como ánodo y el óxido de manganeso como cátodo. Láminas de cobre y aluminio funcionan como

perfectamente comprendidos. Para esto, es necesario conocer los componentes microscópicos, como es la estructura de las proteínas, ribosomas y DNA, además del estudio de los componentes microscópicos para obtener farmacéuticos. Otra área muy importante es el proyecto global genoma, en donde el objetivo es mapear todos los genes del cuerpo humano. Al mapearse todos los genes, el siguiente paso es revelar la función específica de cada gene. Para este caso, la cristalografía de proteínas es un proceso que se utiliza para determinar la estructura tridimensional de su estructura por medio de difracción de rayos X. Esta técnica se ha utilizado desde los años 50, cuando se determinó la estructura del DNA (Figura 6).

Figura 6.- Patrón de difracción de una proteína. El patrón de difracción tomado a partir de diferentes ángulos del cristal (en este caso la proteína) se puede transformar directamente en una imagen tridimensional de la muestra, y, en consecuencia, conocer la posición de los átomos y los elementos que la conforman.

Salud-enzimas.- Las enzimas son un tipo especial de proteínas que actúan como catalizadores en innumerables procesos dentro del cuerpo humano y de otros sistemas vivos.

Las enzimas mejoran y promueven miles de procesos esenciales (por ejemplo, en el páncreas, los riñones, el hígado, el sistema digestivo); cada una está diseñada para promover reacciones específicas. Aunque algunas enzimas están conformadas por cientos de átomos, sólo unos pocos forman el sitio activo específico donde tienen lugar las reacciones fisiológicas (Figura 7).

tradicionales de selección que se aplican para el desarrollo de nuevas variedades.

EL MAÍZ DE ALTA CALIDAD DE PROTEÍNAEl maíz provee la mayor parte de las calorías que ingiere la población en México. En cambio, el valor biológico de su proteína es bajo y no alcanza a satisfacer las necesidades nutricionales de la población.

En 1960, se descubrió que el gen mutante recesivo opaco2 duplica el contenido de lisina y triptofano en el endospermo del maíz, cuando se encuentra en la condición homocigótica. Se ha demostrado que estos dos aminoácidos son esenciales para obtener un desarrollo normal en diferentes especies animales y en particular en los humanos.

La estrategia que normalmente se utiliza para incorporar el gen opaco2 a las variedades comerciales de maíz es la retrocruza. Este método de mejoramiento es particularmente lento y costoso cuando se aplica para la movilización de genes recesivos, que no están asociados a caracteres morfológicos (marcadores) de fácil observación. En estas condiciones, la selección asistida por marcadores moleculares se convierte en una herramienta eficaz y económicamente viable. Aprovechando los mapas de ligamiento genético (y los marcadores moleculares que éstos contienen) que se han desarrollado para el maíz, se localizaron marcadores basados en el ADN del tipo microsatélite que se encuentran fuertemente ligados al gen opaco2.

Estos marcadores moleculares se han utilizado por diversas instituciones, entre las que se encuentran el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), el

Instituto Nacional de Investigadores Forestales, Agrícolas y Pecuarios (INIFAP) y la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León para desarrollar variedades de alta calidad de proteína (denominadas ACP o QPM).

La aplicación de esta estrategia de retrocruza asistida por marcadores moleculares ha permitido reducir sustancialmente los costos del mejoramiento genético, al eliminar la necesidad de realizar análisis químicos para determinar la calidad de proteína (además, es más barato realizar un análisis del ADN que un análisis de lisina y triptofano); y asimismo reducir el costo de los ensayos de campo, ya que se acelera el avance generacional de la población, al poder diferenciar los tres genotipos posibles del locus opaco2; es decir, las plantas homocigóticas normales (con fenotipo “baja calidad de proteína”); heterocigóticas (también de “baja calidad de proteína” debido a la dominancia del alelo “normal”) y homocigóticas para el alelo opaco2 (con alta calidad de proteína), todo esto basándose en el marcador molecular (fotografía del gel con el marcador umc1066).

CONCLUSIÓNEl uso de los marcadores genético moleculares ha aumentado la eficiencia y eficacia del mejoramiento de plantas y con esto se está abriendo la posibilidad de emprender proyectos para mejorar la calidad nutricional de cultivos que utilizan los grupos humanos más desprotegidos, especialmente agricultores minifundistas y consumidores de bajos ingresos. El mejoramiento del maíz de alta calidad de proteína, con la participación de organismos internacionales (CIMMYT), nacionales (INIFAP) y universidades (e.g. U.A.N.L.) es un buen ejemplo de lo que se puede hacer para atender las necesidades del recurso más valioso de un país: sus habitantes.

Con los descubrimientos de Watson y Crick en 1953 sobre la estructura molecular del ADN, y el descubrimiento de las bases del ADN recombinante por Cohen y Bouyer en 1973, se abrió una nueva etapa que permitió entender en mayor detalle los procesos involucrados en el control de la expresión de características de importancia económica de las plantas. Estos acontecimientos dieron la pauta para que de una forma más efectiva, se permita el intercambio de material genético entre especies en forma artificial, que de otra forma sería imposible de lograr, debido a las diferencias morfológicas existentes entre ellas.

A nivel de planta, la expresión de los genes para la manifestación fenotípica de las diferentes características, se expresa en forma secuencial a través del ciclo de vida. Es por esto que el conocer cómo crece y se desarrolla la planta, es de vital importancia para identificar las etapas críticas en la expresión de la parte económicamente importante del cultivo. En la literatura relacionada con el tema, es muy común utilizar en forma indistinta, las palabras crecimiento y desarrollo; sin embargo, existen diferencias muy claras entre ellas.

CRECIMIENTO Y DESARROLLOLa primera se refiere al aspecto cuantitativo; es decir, crecimiento denota cambios en la cantidad de materia seca que

se produce a través del ciclo de vida de la planta. En cambio, la palabra desarrollo indica aspectos cualitativos; es decir, denota cambios en la expresión de las diferentes formas de crecimiento que se dan a través del ciclo de vida de la planta. Este conocimiento es necesario para manipular genéticamente las diferentes estructuras u órganos de las plantas, induciendo a través de la biotecnología una mayor expresión de aquellos procesos que modifiquen las estructuras que maximicen la expresión de los órganos de interés antropocéntrico.

Doctor Francisco Zavala García Facultad de Agronomía / UANL

Ulrich Wobus. Es jefe del Departamento de Genética Molecular del Instituto de Genética de Plantas e Investigación de Cosechas de Gatersleben, Alemania. Con formación profesional en biología, el professor Wobus encabeza un grupo de investigación enfocado a la biología molecular y fisiología de la embriogénesis de las plantas así como el desarrollo de semillas, usando leguminosas, cebada, trigo, tabaco y arabidopsis. De manera particular, la expresión genética desde el control transcripcional a la secreción de proteínas así como el papel de las hormonas y los metabolitos en los procesos de desarrollo, son líneas que abarca su grupo de investigación.

SÍNTESIS DE MATERIALES: NANOTUBOS Y FULERENOSEl carbón es un elemento presente en muchas formas: como parte de los seres vivos, como diamantes, como grafito y en fulerenos y nanotubos. El fulereno más conocido (del cual su descubridor ganó el premio Nóbel en 1960), consiste en 60 átomos de carbón que forman un arreglo similar a un balón de fútbol. Colocando otros átomos dentro de este “balón de átomos de carbón”, (por ejemplo metales alcalinos como litio o sodio), se pueden modificar las propiedades de este fulereno y volverlos materiales superconductores. También pueden utilizarse como cápsulas que almacenen drogas o fármacos para liberarse en el cuerpo humano (Figura 4).

Figura 4.- Ilustración de un fulereno, consistente en 60 átomos de carbón que forman un arreglo semejante a un balón de fútbol. Añadiendo materiales en el centro del “balón”, las propiedades del material pueden variar.

Por otra parte, en el caso de los nanotubos, los átomos forman una “red hexagonal enrollada), donde los rollos pueden ser desde unos cuantos a miles de nanómetros de longitud. Estos materiales exhiben propiedades electrónicas únicas; por ejemplo, se pueden producir nanotubos de carbón con propiedades específicas que los vuelvan semiconductores ó conductores. La posibilidad que ofrecen de manipular su geometría y sus propiedades electrónicas los vuelven materiales promisorios para aplicarse en micro circuitos como parte integral en transistores. Además, su estructura porosa se puede utilizar para almacenamiento de hidrógeno en celdas de combustible o en baterías de iones de litio (Figura 5).

Figura 5.- (a) y (b) Representación de un nanotubo, consistente en una red hexagonal de átomos de carbón, la cual se “enrolla” para formar el nanotubo. (c) Micrografía de un grupo de nanotubos donde se observa el crecimiento columnar.

SALUDUna de la metas de la Nanobiotecnología es el desarrollo de nuevas drogas y medicinas que actúen específicamente sobre la enfermedad, así como encontrar un tratamiento eficiente que reduzca al mínimo los efectos secundarios. Esto será posible en la medida en que los mecanismos de las enfermedades sean

al intercambio de ideas. El desarrollo de la Nanotecnología es el resultado de una interacción muy compleja entre el conocimiento fundamental y aplicaciones tecnológicas. El desarrollo tecnológico, a su vez, trae como consecuencia que se hagan nuevos descubrimientos que requieren respuestas fundamentales: este binomio ciencia-tecnología es la piedra angular del progreso actual en el área de Nanotecnología. A manera de ejemplo se pueden mencionar los siguientes (de una gran variedad):

SÍNTESIS DE MATERIALESLos materiales que forman parte de los dispositivos, autos, aviones y otro sinfín de aplicaciones, con mejores propiedades que los utilizados en un pasado no muy distante, son el resultado de los avances alcanzados en la síntesis y procesamiento de materiales: investigación dirigida a descubrir nuevos materiales, desarrollo de nuevos métodos eficientes y baratos para la producción de los materiales nuevos, incorporación de materiales ya conocidos en nuevas geometrías y ambientes, así como el continuo mejoramiento en la producción y procesado de materiales tradicionales que la humanidad utiliza desde hace milenios. La optimización de estos procesos requiere el conocimiento para integrar el comportamiento de la materia a nivel fundamental (enlaces atómicos, movimiento de dislocaciones, deformación y rotación de cristales individuales), hasta el comportamiento macroscópico.

SÍNTESIS DE MATERIALES POLÍMEROSLos polímeros son materiales ligeros que pueden ayudar a mejorar la eficiencia en el uso de combustible de autos y aviones, al formar parte de sus estructuras. Los polímeros son moléculas compuestas por unidades (meros) conectadas todas juntas para formar macromoléculas. Un solo polímero puede estar formado por un millón de átomos. Actualmente, los progresos alcanzados en la síntesis química y el esfuerzo colaborativo entre grupos de investigación ha permitido generar nuevos materiales con polímeros. En la síntesis de polímeros, es posible realizar hipótesis sistemáticas de cómo las propiedades de un polímero en particular están relacionadas con su estructura, y de esta manera diseñar macromoléculas con una estructura y propiedades físicas controladas. De esta manera se han logrado sintetizar polímeros que son el doble de resistentes que el acero, con sólo una quinta parte del peso con respecto a este metal (Figura 3).

Figura 3. (a) Micrografía en colores falsos que muestra la estructura de una cadena de co-polímeros. Las regiones naranjas y amarillas contienen cadenas desordenadas de unidades A y B. Ajustan-do la relación entre unidades A y B, se pueden formar polímeros con diferentes propiedades mecánicas.

Potential Markets for silver nanoparticles

Textiles CatalysisMedical Care Products

Home Building Products

Food service

Home and Personal

Care Products

ETAPAS DE DESARROLLO DE LAS PLANTASCon el propósito de simplificar el estudio de las plantas, Eastin (1972) propuso una clasificación de las etapas de desarrollo para plantas de hábito de crecimiento determinado (figura 1) en: Etapa 1 o “Etapa Vegetativa”. Es el tiempo entre la siembra de la semilla y la diferenciación floral. En esta etapa emerge la radícula, se inicia el establecimiento de las raíces y se diferencian las hojas; la etapa termina cuando se inicia el primordio reproductivo.

Etapa 2 o “Etapa en Formación de Órganos Florales”. Se caracteriza porque en ella hay crecimiento de hojas, elongación del tallo, así como la diferenciación y crecimiento de las estructuras reproductivas. La etapa termina con la floración. Etapa 3 o “Etapa de Crecimiento de Desarrollo y Crecimiento Futuro”. Ésta se caracteriza porque durante este tiempo se diferencian las partes de la semilla: cubierta, embrión, endospermo, y hay crecimiento del fruto. La etapa termina con la madurez fisiológica.

CONTROL DE PROCESOSCada una de estas etapas juega un papel importante en la expresión de la parte de importancia económica para el hombre; es por esto que el control genético de los procesos bioquímicos y fisiológicos que se desarrollan en éstas se da en forma tal, que permite maximizar esa expresión. Es aquí donde la biotecnología pudiera jugar un papel importante, al conocer el genoma de la planta y conocer los genes que intervienen en la expresión de estas etapas, para que en la medida de lo posible, se pueda recombinar material genético de otras especies que ayuden a maximizar la parte de la planta de interés para el hombre.

Esta clasificación, aunque sencilla, deja fuera algunas actividades propias del desarrollo de la planta y que son importantes para el buen desempeño de las mismas, y donde la biotecnología pudiera jugar un papel preponderante. Un ejemplo es la germinación; desde que la semilla es colocada en el suelo, se inicia un proceso de imbibición de agua, la cual desencadena una serie de reacciones bioquímicas que involucran la producción de ácido giberélico. Este ácido se traslada a la capa de aleurona, donde desencadena la producción de varias enzimas. La más conocida es la enzima � amilasa, que ayuda a degradar los gránulos del almidón contenidos en el endospermo de la semilla. Esta degradación o desdoblamiento del almidón tiene como propósito fundamental dejar disponible al embrión la materia necesaria para que se inicie el proceso de emergencia de la radícula y que marca el inicio del desarrollo de la nueva planta (figura 2).

Tanto la producción del ácido giberélico como la del � amilasa, está controlada por varios genes. Entre ellos se encuentran el GA

1 y el An-1, para el caso del ácido giberélico y pI para el caso de la � amilasa. Trabajos de campo han demostrado que la aplicación artificial de ácido giberélico a la semilla acelera y promueve una mejor germinación, asegurando un mejor establecimiento de la planta. Los hongos del género Giberella producen en forma natural ácido giberélico en grandes cantidades, por lo que la integración de estos genes a las plantas de importancia económica, pudieran tener un efecto positivo sobre ellas al promover una germinación más eficiente o sobre otras actividades del desarrollo donde el este ácido juega un papel importante como en el proceso de crecimiento y desarrollo de la propia semilla.

ETAPA VEGETATIVAUna vez terminado el proceso de germinación, en forma secuencial se inicia la conocida como etapa vegetativa. Como se mencionó anteriormente, esta etapa se caracteriza por la formación del meristemo apical y la diferenciación de las hojas y el crecimiento radical. Este tipo de crecimiento es importante, porque permite a la planta disponer de órganos que son importantes para la expresión de la parte de importancia económica. El tallo por ejemplo, ofrece un sustento para que otros órganos de la planta se establezcan, mientras que las hojas son las estructuras donde se desarrolla el proceso fotosintético con mayor eficacia. De esta forma, los genes que controlan la expresión de estas partes de la planta resultan de gran valor. Por ejemplo, en maíz se conoce una familia de genes identificada como KN1, mientras que en Arabidopsis otro gen identificado como STM, promueven el crecimiento del ápice vegetativo.

Un desbalance en la expresión de estos genes traerá como consecuencia un pobre expresión del meristemo apical, limitando grandemente el crecimiento de la planta. En forma paralela a la expresión de estos genes, existen otros como los genes identificados como AIN que promueven el desarrollo de los órganos laterales como los cotiledones y las hojas. El gen recesivo ain, tiene efecto sobre un crecimiento significativamente pobre de las hojas, limitando en forma general la capacidad fotosintética de la planta.

desarrollar. La idea es crear un tipo de bala que selecciona y destruye células cancerígenas. El equipo de Nanospectra ha logrado desarrollar nanopartículas recubiertas en oro, capaces de invadir un tumor y, cuando se calientan a través de un sistema remoto, destruirlo.

Por otro lado, partículas de plata con tamaño de unos cuantos nanómetros ya se están utilizando como bactericidas y desinfectantes en artículos de uso diario, como telas para confeccionar ropa para deportistas, lavadoras, curitas, etcétera. (Figura 2).

Nada de lo que fabricamos los humanos puede prescindir de los descubrimientos que se hacen hoy día en los laboratorios. Las consecuencias a largo plazo de la Nanotecnología serán verdaderamente transformadoras. Desde diversos puntos de vista, la Nanotecnología es un conjunto de técnicas usadas para manipular la materia en la escala de átomos y moléculas; es la ola tecnológica más alta, amplia y poderosa que nunca antes el mundo había visto. La turbulencia que vendrá con esta ola tecnológica impactará profundamente a la sociedad. Abrirá nuevos mercados de trabajo y de materias primas, y cambiará para siempre la forma en que vivimos, comemos, producimos, enfrentamos las guerras y definimos la vida. Algunos predicen que la Nanotecnología detonará una nueva utopía económica y cultural, combinando abundancia material, desarrollo sustentable y ganancias económicas (Figura 1).

APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA:AHORA Y EN EL TIEMPO

Nano ahora

Nano 2007

Nano 2012

Pigmentos en pintura

Nano-biomateriales como

órganos artificiales

Nano-óptica, nanoelectrónica y

fuentes de nanopoder

Dispositivosbasados en NEMS

Interruptores más Rápidos y sensores

ultrasensibles

Pantallas flexibles de alto rendimiento

Diseños funcionales de fluidos

Biosensores, transductores y

detectores

Propelentes, boquillas y válvulas.

Liberación de medicinas, separación

biomagnética ycuración de heridas

Aditivos retardantesde la llama

Fármacos ymedicamentos Partículas en nanoescala

y películas finas en dispositivos electrónicos

Joyería, óptica y obleas semiconductoras

pulidas

Herramientas de cortey cubiertas resistentes al

deterioro

Doctor Eduardo Pérez Tijerina / Doctor Manuel García-Méndez Catedráticos Facultad de Ciencias Físico Matemáticas / UANL

Figura 1.- Predicciones en el desarrollo de la Nanotecnología la ven como una herramienta que revolucionará a la sociedad, no sólo en lo tecnológico, sino también en lo económico y político-cultural.

Por mencionar algunos ejemplos de la influencia de la Nanotecnología: según un artículo publicado en Technology Review, por primera vez un equipo de investigación de la empresa Nanospectra Biosciences (un spinoff de la Rice University) ha logrado un avance científico que permitirá crear una “bala mágica”, algo que los investigadores que trabajan en tratamientos contra el cáncer llevan años intentando

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESEn otro campo, nanopartículas de aleaciones como oro-paladio y oro-platino se proponen como materiales muy eficientes en el tratamiento de aguas residuales y extracción de energía del hidrógeno en las celdas de combustible. Estas últimas nos permitirán aprovechar la energía de una manera más limpia y amigable con el medio ambiente.

Tal como se mencionó anteriormente con ejemplos generales, la investigación en el área de Nanotecnología involucra diversas disciplinas, tales como física, química, biología, ingeniería y medicina. La naturaleza multidisciplinaria de la Nanotecnología mantiene en contacto a científicos de diferentes disciplinas, lo que ha dado resultados sorprendentes debido

Figura 2.- Ilustración representativa del potencial de mercado para las nanopartículas de plata.

La etapa vegetativa termina con la iniciación del primordio floral (figura 3). Esta inducción que marca el inicio en la formación de las estructuras reproductivas, es bastante compleja, ya que depende, además de la estructura genética de la planta, de algunas condiciones especiales del ambiente relacionado con el fotoperíodo y la temperatura.

Una vez alcanzada la maduración de estas estructuras florales, la planta ha alcanzado la etapa de floración, la cual indica la terminación de esta etapa de desarrollo. La floración es quizás uno de los momentos más importantes en el desarrollo de la planta, ya que el fruto y el inicio de la formación de la semilla que se origina en esta etapa, son las estructuras que aseguran la perpetuación de la especie.

POLINIZACIÓNUna vez que la floración se alcanza, inicia la última etapa del desarrollo de la planta que consiste en la polinización y fecundación del gameto femenino (óvulo) por parte del gameto masculino (polen) para que se inicie la formación de la semilla. Para que esto ocurra, se requiere primero se lleve a cabo la germinación del grano de polen sobre el estigma, que origina la formación del tubo polínico, el cual se encarga de conducir el material genético masculino hacia el gameto femenino en el óvulo para la fecundación y el inicio del desarrollo del fruto o la nueva semilla. Algunas evidencias indican que la germinación del polen depende de la expresión de genes que se encuentran en el grano de polen y que se ve afectada por el genoma del estigma.

El gen CHS en maíz y petunia, cuando se encuentra presente en el polen, la planta es estéril, ya que no puede germinar en el estigma a pesar de que el polen es normal; sin embargo, cuando el estigma es polinizado por el polen de tipo normal, entonces el tubo crece y se desarrolla. Otro gen conocido como pop1, cuando se encuentra en el grano de polen, aunque es normal, no puede germinar ya que evita la absorción de agua del estigma. Existen otros genes que afectan la compatibilidad entre el grano de polen y el estigma que afectan la formación del tubo polínico, entre ellos se encuentran los genes: Ga, cif, cim1 y cim2, por lo que la fecundación, cuando se encuentran presentes, no se lleva a cabo en forma normal.

Existe un potencial muy grande en el uso de los granos de polen para la modificación genética de las plantas a través de métodos biotecnológicos. Algunos trabajos se han desarrollado para la formación de plantas transgénicas utilizando la formación de plantas haploides genéticamente modificadas a través del “bombardeo” de material genético con la pistola de genes. Algunos ejemplos se presentan en tabaco (Stoger et al., citados por Shivana y Sawhney, 1997) y en Tradescantia (Hamilton et al. Shivana y Sawhney, 1997).

Figura 3. Estado de iniciación del primordio floralen trigo.

La inducción floral por efecto del fotoperiodo es muy común y es utilizado para manipular la expresión del desarrollo de la flor, principalmente en cultivos ornamentales. Las diferencias en las respuestas de las plantas al fotoperiodo han llevado a la clasificación de estas en “plantas de día corto” y “plantas de día largo”.

En este proceso de inducción floral se encuentran los fitocromos, por ejemplo, el gen phyB promueve la floración más temprana. En arabidopsis el gen gi retrasa la floración en días largos; mientras que el gen ELF3 reprime la floración en días cortos.

En sorgo se conocen actualmente hasta seis pares de genes (MA), los que modifican la respuesta de la planta al fotoperiodo, que dependen de los genes que se encuentra en condición recesiva o dominante. El gen MA

1 es el que ha demostrado tener mayor influencia en la respuesta de la planta a las diferentes longitudes del día.

ÓRGANOS FLORALES La otra etapa del desarrollo, que le sigue a la vegetativa, es la de producción de órganos florales; esta etapa es de suma importancia porque es en ella donde se forma la estructura floral, y dado que el producto de importancia económica normalmente se origina de la flor, su desarrollo afecta significativamente la productividad de la planta.

Una vez que se induce la formación de la flor se inicia el desarrollo de cuatro tipos diferentes de estructuras florales alrededor del meristemo en forma concéntrica: sépalos, pétalos, estambres y pistilos. En la figura 4, se observa el desarrollo de las diferentes estructuras de la flor. Los genes que controlan estas estructuras están constituidos en dos grupos debido a que comparten regiones del gen similares llamadas regiones MADS-box o HOME-box. Los genes más comunes identificados al momento son al AP1, AP2, AP3, PI, AG y LFY.

Figura 4. Estadode desarrollo de las

diferentes partes de la flor en sorgo.

utilizado como insecticida. En el siglo XIX se introdujeron dos pesticidas naturales, como el piretro, el cual es producido a partir del Chrysanthemum cinerariaefolium, y la Rotenona, insecticida vegetal polivalente, que se extrae de raíces de plantas tropicales leguminosas, las cuales son tóxicas para los animales de sangre fría e inocuas para los animales de sangre caliente y el hombre. Actúa por contacto e ingestión.

En 1939, Paul Muller descubrió el DDT, un insecticida muy eficaz, que muy pronto fue utilizado universalmente, aunque por ciertas características tóxicas, su uso ha sido prohibido en 68 países. Hoy en día, el uso de los pesticidas ha aumentado 50 veces desde 1950, y se utilizan un promedio de 2.5 millones de toneladas industriales de pesticidas cada año.

Podríamos definir un biocida como la sustancia sintética capaz de matar ciertos organismos orgánicos, con usos potenciales en Medicina, Agronomía, industria forestal y para el control de los mosquitos. Según su función, podríamos dividir los biocidas en: 1. Pesticidas. Los cuales incluyen fungicidas, herbicidas, insecticidas, alguicidas, y raticidas.2. Antimicrobianos. Éstos incluyen germicidas, antibac-teriales, antivirales, antifúngicos, y antiparasitarios.

Estos biocidas se pueden adicionar a otros materiales (líquidos en su mayoría) para proteger algún material para que no sea invadido por un elemento biológico. Ejemplos: albercas , sistemas de agua, alguicidas.

NANOEMULSIONES EN LA PREVENCIÓN DE NEUMONITISEn el centro de Nanotecnología Biológica de la Universidad de Michigan, el grupo de investigadores encabezados por el doctor JR Baker, ha demostrado el uso de una nanoemulsión no surfactante, la cual tiene una actividad antimicrobiana elevada y es biocompatible con piel y membranas mucosas. Estas nanoemulsiones fueron ensayadas para la prevención de la infección in vivo de la neumonía por influenza murina Estudios científicos se hicieron en ratones, en los cuales se determinó que se conseguía prevenir la infección in vivo del virus de la influenza. Los resultados de este grupo científico sugieren el potencial terapéutico preventivo de estas nanoemulsiones para tratar infecciones del virus de la influenza in vivo.

NANOEMULSIÓN SURFACTANTE CON ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA, ANTIVIRAL Y ANTIFÚNGICAUn novedoso nanobiocida desarrollado también por el Centro de Nanotecnología Biológica, al cual se le ha dado el nombre de 8N8, ha demostrado buena función biocida.

Este 8N8 ha producido actividad bactericida contra Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae, Streptococcus pneumoniae, y Vibrio cholerae, en 15 minutos después de aplicado. También demostró actividad antiviral, como contra Herpes simplex type 1, Influenza A y el Vaccinia virus. Todo lo anterior nos permite deducir que es un buen candidato como agente nanobiocida de uso tópico.

NANOBIOCIDAS CONTRA EL VIH-1Actualmente se ha publicado un articulo denominado Interaction of silver nanoparticles with HIV-1 en la revista Nanobiotechnology, 2005; 3: 6.

La Universidad de Texas, en Austin, trabajó en colaboración con la Universidad Autónoma de Nuevo León, y se comprobó la inhibición del virus del VIH-1 in vitro en forma de dosis respuesta y con baja toxicidad mediante nanopartículas de plata.

Estas nanopartículas tienen potencial antiviral, el cual fue probado en un Laboratorio de Bioseguridad Nivel 3. Este artículo ha sido uno de los más leídos, según estadísticas de la revista en el último año.

LOS NANOBIOCIDAS, PRESENTE Y FUTUROEl auge de la Nanotecnología llevará de la mano el crecimiento en la industria de los nanobiocidas, los cuales son cada vez más necesarios, ya que aunque se están desarrollando en forma sorprendentemente rápida nuevos fármacos para las bacterias y virus multirresistentes, cada vez éstos van mutando y se necesitan otros medicamentos para contrarrestarlos. Por tanto, el mercado de biocidas y nanobiocidas es muy amplio, y debemos estar preparados para nuevas enfermedades, tanto emergentes como reemergentes.

Únicamente en Laboratorios de Bioseguridad nivel 3 y 4, y con personal altamente capacitado, podemos analizar y trabajar con ciertos patógenos que son peligrosos para la vida humana, y gracias a estos avanzados laboratorios es posible estudiar en forma minuciosa estos patógenos.

Biocidas del tipo pesticidas son ampliamente utilizados en agricultura.

Actualmente, la rodilla puede ser reemplazada, pero requiere que no se infecte por bacterias oportunistas.

NANOBIOCIDAS PARA EL CEMENTO ÓSEO El grupo del doctor Shnettler R. en Alemania, hace investi-gaciones para prevenir las infecciones de bacterias multirresistentes a nivel óseo (osteomielitis), ya que este tipo de bacterias se han convertido en un grave problema en los quirófanos, en especial cuando se practican las artoplastias (la artoplastia es una reparación quirúrgica de la integridad y función del poder de una coyuntura ósea). Este grupo científico reportó actividad antibacterial in vitro en el cemento óseo, al cual se le agregaron nanopartículas metálicas que miden de 5 hasta 50 nanómetros. Es importante señalar que únicamente el cemento con nanopartículas demostró una actividad elevada contra el MRSA y MRSE (estafilococo y estreptococo resistente a la meticilina).

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Bajo condiciones normales, una vez que se lleva a cabo la fecundación en el óvulo por parte del gameto masculino, se inicia la formación de la semilla y de todas sus partes. En la figura 5 se observa un corte anatómico de la semilla y de cada una de sus partes, donde sobresale el embrión (constituido por el escutelum, Esc, la plúmula, Plu, el mesocotilo, Mes, la coleoriza, Cor, la radícula, Rad, y el coleoptilo, Col), el endospermo y la cubierta.

El desarrollo de estas estructuras está influenciada por la presencia de hormonas del crecimiento controladas por diferentes tipos de genes. En las etapas iniciales, las citokininas son las más importantes; posteriormente el ácido indolacético y el ácido giberélico juegan el papel más importante, mientras que al ácido absisico es importante en la etapa final de la embriogenesis. Harada mencionó que los genes Leafy Cotyledon juegan un papel importante en las fases tempranas y avanzadas de la embriogénesis, mientras que Lee

et al. mencionaron que los genes LEA son los más importantes en las etapas tardías.

Sin embargo, el proceso de maduración y desarrollo de la semilla es más grande de lo que se piensa, ya que en un trabajo desarrollado por Gutiérrez et al., menciona la identificación de 486 sitios utilizando cDNA-AFLP.

En general, vemos que existe un potencial muy alto en la Biotecnología para inducir cambios en el desarrollo de las plantas y que éstos a su vez, influyan en la productividad económica de la misma. Sin embargo, parece ser que el uso de estos métodos biotecnológicos que promuevan la formación de plantas transgénicas con mayores probabilidades de éxito, se sitúa en las fases iniciales del desarrollo de la planta como es en la germinación o al momento de la floración, al utilizar los granos de polen como el medio para la formación de plantas transgénicas haploides.

Eastin, J.D. 1972. Efficiency of grain dry matter accumulation in grain sorghum. In. J.I. Sutherland and R.J. Falasca (Eds.). Proceedings of the twenty-seventh annual corn and sorghum research conference. American Seed Trade Association. Pp 7-17.

Harada J.J. 2001. Role of Arabidopsis LEAFY COTYLEDON genes in seed development. Plant physiology 158:4 405-409Lee, Pei-Fang, Yue-Ie C. H. and Teh-Yuan C. 2000. Promoter activity of a soybean gene encoding a seed maturation protein, GmPM9. Bot. Bull. Acad. Sin. 41:175-182.

Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant Physiology. Second Edition. Sinauer Associates, Inc. Publishers. USA. 792 p.Shivanna, K.R. and V.K. Sawhney. 1997. Pollen biotechnology for crop production and improvement. Cambridge University Press. London. 448 p.

Srivastava, L.M. 2002. Plant growth and development: Hormones and environment. Academic Press. China. 772 p.

Figura 5. Corte anatómicode una semilla madura de sorgo donde se muestran cada una de sus partes.

Los nanobiocidas son biocidas desarrollados por Nanobio-tecnología, por lo cual definiremos primero la Nanotecnología, describiremos los biocidas y su historia y referiremos los últimos avances de nanobiocidas en Medicina.

La Nanobiotecnología, como parte de la Nanotecnología, ha incrementado su importancia en los últimos diez años, especialmente con Medicina y Farmacia, y ha abierto esta última a nuevas perspectivas en terapéutica.

La Nanobiotecnología es un área interdisciplinaria de investigación que se basa en trabajo cooperativo entre químicos, físicos, biólogos, médicos e ingenieros. En la intersección de la Biotecnología y la Nanotecnología, los nanobiotecnólogos proveen en la investigación científica el fenómeno del ensamblaje de biomoléculas, como las membranas celulares o partículas virales, y para poder adaptar estos principios a la producción tecnológica de las nanoestructuras.

USOS POTENCIALES PARA NANOMATERIALESLa Nanotecnología provee la capacidad de manipular las propiedades de materiales, controlando su tamaño, y esto conduce la investigación hacia una multitud de usos potenciales para nanomateriales (Bonnemann H. 2001). Muchos usos potenciales para nanopartículas involucran aplicaciones biológicas, e incluyen biosensores (Nam J.M. 2003), marcadores para células y biomoléculas (Tkachenko AG. 2003), y sustancias terapéuticas para cáncer, entre otros (Hirsch LR. 2003).

Doctor Humberto H. Lara Villegas / Doctora Liliana del C. Ixtepan Turrent/ Doctora Cristina Rodríguez PadillaLaboratorio de Bioseguridad Nivel 3. FCB. / [email protected] / www.fcb.uanl.mx/www/dr._humberto_herman_lara_villegas.html

La Nanociencia es un área emergente de la ciencia que se ocupa del estudio de los materiales de muy pequeñas dimensiones; no puede denominarse Química, Física o Biología, dado que se estudia un campo dimensional muy pequeño; hablamos de la escala de un nanómetro, que es la billonésima parte de un milímetro.

La Nanotecnología involucra ciencias y técnicas que se aplican a nivel de nanoescala, las cuales permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos, así como hacen posible la fabricación de materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas; en este caso podríamos hablar de una “manufactura molecular”, que nos permite construir máquinas, instrumentos y productos con cada átomo por medio de métodos tales como condensación de vapor, síntesis química y procesos en estado sólido.

La Nanobiotecnología o Bionanotecnología es una rama de la nanotecnología basada en el uso de estructuras biológicas tales como las proteínas ATP’s, DNA, etcétera. Frecuentemente es llamada tecnología húmeda-seca, donde el término “húmeda” pertenece a los componentes biológicos y la parte “seca” corresponde a la ingeniería de nanopartículas inorgánicas.

BREVE HISTORIA DE LOS BIOCIDASDesde antes del año 500 EC, la humanidad ha utilizado biocidas para prevenir el daño a sus cosechas agrícolas. El primer biocida utilizado como pesticida fue el sulfuro; para el siglo XV se utilizaron otros biocidas de tipo químico, que eran tóxicos y de los cuales destacan mercurio, arsénico, y plomo. Éstos se aplicaban a los cultivos, para acabar o por lo menos controlar las plagas. Para el siglo XVII ya se extraía de las plantas del tabaco el sulfato de nicotina para ser

El uso más frecuente de los biocidas es en el agua, tanto para potabilizar, como para piscinas.

Las nanopartículas sólo pueden ser vistasen microscopia electrónica.

Nelson Marmiroli. Es profesor ordinario en la Universidad de los Estudios de Parma, Italia, y forma parte del cuerpo docente de las clases de Doctorado en Biotecnología, en Ciencia y Tecnología Ambiental, y en el Doctorado de Ciencia y Tecnología por el Ambiente y la Naturaleza. Ha impartido cursos de Bioquímica aplicada, Genómica funcional, Laboratorio Integrado de Biotecnología, Genética y Mutagénesis. Tiene interés particular en investigaciones sobre la Localización de la calidad y la seguridad a través de los hilos alimentarios, Biotecnología ambiental, Control y restauración de la calidad ambiental, Interacción de los organismos vivientes y el medio ambiente.

Los cambios en las prácticas agrícolas mediante la implemen-tación de sistemas con menor labranza y con mayor diversidad de cultivos han dado un gran impulso y contribuido a incrementar el interés en la aplicación efectiva de sistemas para el manejo integrado de malezas. Es ampliamente reconocido que la utilización de herbicidas para el control químico de malezas representa un gasto elevado en el manejo y control de las mismas, y los recursos requeridos para su aplicación adecuada han aumentado en costos en forma rápida y progresiva.

Además, muchas de las especies de plantas invasoras no nativas, las cuales representan serios problemas de invasión y control de malezas en nuestro país, han mostrado una elevada resistencia a la aplicación de herbicidas, lo cual desafortunadamente tiende a incrementar aún más los costos antes señalados.

MENOR USO DE HERBICIDAS Y MEJOR CONTROLEl presente artículo pretende difundir y al mismo tiempo sugerir algunas alternativas para el manejo y control de malezas, desde una perspectiva ecológica, que permitan un menor uso de herbicidas y que proporcionen un adecuado y exitoso método de control.

Doctora Isabel López ZamoraInstituto de Investigaciones BiológicasUniversidad Veracruzana

El planteamiento ecológico que respalda estas alternativas de manejo de malezas tiene como principal objetivo disminuir en número la presencia de malezas dentro de sistemas de cultivo, considerando particularmente aspectos relacionados con las semillas de malezas presentes en el suelo y su pérdida natural; la reducción en el establecimiento de plántulas y la disminución en la producción de semillas por plantas que logran escapar las tácticas de control.

Algunas de las tácticas agrícolas que pueden ser utilizadas bajo este planteamiento ecológico incluyen: la secuencia de cultivos, el diseño de rotación, los sistemas sin mucha labor de labranza, el manejo de residuos de cultivos, y el manejo

Miguel José Yacamán. Doctor por la Universidad Nacional Autónoma de México en 1972, se incorporó en 2001 a la Universidad de Texas, en Austin, donde dirige el Centro Internacional de Nanotecnología y Materiales Avanzados. Investiga en el campo de la tecnología nano y molecular, y está interesado en la estructura y propiedades de las nanopartículas, incluidos metales, semiconductores y materiales magnéticos.

David Hulmes. Es responsable del departamento científico Matriz Biology and Tissue Engineering del Instituto para la Biología y la Química de Proteínas de CNRS-Lyon, Francia. Entre las investigaciones en las que participa destaca su trabajo como coordinador del proyecto comunitario de nanotecnología para reconstruir las córneas humanas mediante ingeniería de tejidos.

José Luis Viviente Solé. Realiza investigaciones en la Unidad de Nanociencias y Nanotecnolo-gía, dentro de la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea. Sus participaciones al lado del profesor Renzo Tomellini, han destacado a las Nanociencias y Nanotecnologías (N+N) con un papel relevante dentro del Séptimo Programa Marco (VII PM) propuesto por la Comisión Europea.

Ezio Andreta. Es director de Tecnologías Industriales de la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea (Research DG). Estudió Ciencias Políticas y Economía en las Universidades de Génova y Lyon. Obtuvo su Doctorado en Relaciones Internacionales en la Universidad de Génova. En la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea, es responsable de Nanociencias, Nanotecnologías, materiales, nuevos procesos de producción, entre otros aspectos de tecnología industrial.

Renzo Tomellini. Graduado en Química, Cum Laude en Roma, en 1986, trabajó en Italia como investigador en el Centro Sviluppo Materiali 1. Fue también investigador visitante en Alemania y Francia. Se unió a la Comisión Europea en 1991, donde fue responsable científico y técnico de los proyectos ECSC2 de investigación de aceros. En 1999 se convirtió en asistente del director de Tecnologías Industriales en la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea.

de la competencia entre cultivos y malezas. Existe evidencia que confirma el resultado productivo de la aplicación de estas tácticas agrícolas en forma combinada, para lograr una supresión exitosa de las poblaciones de malezas bajo manejo.

CAMBIOS PRODUCIDOS EN LA SECUENCIA DE CULTIVOSLos patrones en la rotación de cultivos están experimentando cambios; muchos de éstos se deben a la introducción e implementación del manejo de los residuos de cultivos, con lo que se logra que cultivos alternativos resulten de mayor interés. Algunos de éstos son cultivos de estación cálida, como el maíz, sorgo y girasol, que crecen junto con el trigo otoñal o de invierno y se dejan en barbecho.

Al incrementar la diversidad de cultivos, y planear rotaciones de cuatro años, se puede llegar a obtener un control de malezas con una estimación de cerca de la mitad del costo para el mantenimiento y control de malezas dentro de rotaciones convencionales. En la mayoría de los sitios, las especies de malezas que prevalecen son anuales, tales como Aegilops cilindrica “Jointed goatgrass”, Kochia scoparia “Falso ciprés o ciprés de verano”, Setaria viridis “Green foxtail”, Cenchrus incertus “Field sandbur” y Amaranthus retroflexus “redroot pigweed”. Es un hecho que la disposición y distribución de los cultivos tiene efecto sobre el manejo de malezas; por lo tanto, una rotación de cultivos de estación fría y cálida podría proporcionarnos más oportunidades para prevenir de forma oportuna el establecimiento de especies de malezas y la presencia de semillas producidas por ellas.

Por ejemplo, considerando que el tiempo de emergencia de una maleza tiene lugar entre mediados de mayo y principios de julio, y el período de floración ocurre a principios de agosto, y el tiempo de cosecha de un cultivo ocurre al inicio de julio, los productores podrían controlar dicha maleza antes de que inicie su producción de semillas durante su temporada de crecimiento. De la misma forma, especies de malezas de temporada fría podrían ser manejadas para su control antes de realizar la siembra de maíz o de girasol. Dado que algunos cultivos, tanto de estación cálida como fría, pueden desarrollarse en forma productiva en algunas regiones, los productores han planeado rotaciones que logran destruir y/o interrumpir el crecimiento poblacional de malezas a lo largo del tiempo y espacio.

DECLINACIÓN DE LAS ESPECIES DE MALEZAS ANUALESLas semillas de malezas en el suelo experimentan una serie de diferentes posibilidades: pueden llegar a germinar, mueren naturalmente, o pueden ser consumidas por animales o microorganismos. El resultado de estos destinos se refleja en el número de semillas sobrevivientes en el suelo, que declina a través de los años. Con algunas malezas, como por ejemplo el caso de Setaria viridis, conocida como “green foxtail” por la forma de su cabezuela, menos del cinco por ciento de las semillas sobrevive al tercer año. Esta tendencia de rápida declinación en la densidad de semillas ocurre con la mayoría de las especies de malezas anuales.

La rotación de cultivos con diferentes ciclos de vida nos ayuda a prevenir la producción de semillas de malezas; sin embargo,

el impacto de esta estrategia se relaciona con la forma en que se diseñen las rotaciones. Se ha confirmado en estudios de rotaciones a largo plazo que la densidad de las especies de malezas disminuyó con prácticas convencionales para el control de malezas, si dos cultivos de estación fría eran seguidos por dos cultivos de estación cálida. Por el contrario, la densidad de malezas incrementó con rotaciones de menos cultivos. En un estudio, la densidad de malezas se estimó 13 veces mayor en rotaciones cortas, comparada con una rotación de cuatro cultivos. Se ha observado que las rotaciones que incluyen trigo de invierno-maíz-girasol-barbecho o chícharo-trigo de invierno-maíz-mijo tienen menos malezas que las rotaciones donde sólo se incluyen trigo de invierno-mijo. Los campos donde la presencia de malezas es menor requieren menos aplicación de herbicidas para prevenir la pérdida o disminución del rendimiento de cultivos ocasionado por la presencia dominante de las malezas.

IMPACTO DE LA DIVERSIDAD DE CULTIVOSOtra alternativa que contribuye potencialmente a reducir la población de malezas es la rotación de cultivos dentro de una categoría del ciclo de vida; tal es el caso de los cultivos de estación cálida. La densidad de malezas con frecuencia incrementa cuando se siembra el mismo cultivo durante dos años consecutivos. La rotación de cultivos con diferentes fechas de siembra (por ejemplo girasol seguido de maíz) resulta menos favorable para las malezas. Esta tendencia relaciona los patrones de emergencia de las malezas con respecto a la de los cultivos. El período de emergencia, tanto de cultivos como de las malezas, resulta un factor fundamental en el manejo de la competencia entre ambos componentes, y para el rendimiento exitoso resultante de la competencia favorecida para los cultivos frente a las malezas.

SISTEMAS CON LABRANZA Y SIN LABRANZASe ha reportado que aun cuando los productores realizan ocasionalmente labranza, el incremento en la infestación por malezas ha ocurrido en los subsecuentes cultivos. Esta tendencia ocurre debido a que la labranza contribuye a enterrar las semillas de malezas y prolongar su supervivencia a lo largo del tiempo. Por lo tanto, con un mayor número de semillas en el reservorio del suelo, habrá un mayor número de plántulas establecidas en años futuros. Investigación en este campo ha demostrado que el impacto de la labranza en la dinámica de la población de malezas también está relacionado con el diseño de la rotación de cultivos. Algunos modelos matemáticos han mostrado que la emergencia de malezas es mayor con sistemas de no labranza durante el primer año, después de que las semillas de malezas son adicionadas dentro del suelo.

Sin embargo, si no son adicionadas más semillas de malezas en los siguientes años, la emergencia de plántulas de malezas declinará más rápidamente con tratamientos de no labranza que con los de labranza incluida. La diferencia en la emergencia de plántulas en años posteriores ocurre debido a que las semillas de malezas sobreviven más cuando se encuentran enterradas en el suelo, y, como consecuencia, producen más plántulas en los subsecuentes años.

La interacción entre labranza y supervivencia de las semillas ayuda a explicar por qué la densidad de semillas no declina con rotaciones cortas. Algunos estudios de rotación de cultivos donde prácticas comunes para el control de malezas fueron incluidas, han demostrado dicha interacción y han reportado que un mayor número de malezas está presente en rotaciones de dos años, mientras que el número de malezas es casi tres veces mayor en la rotación con labranza comparado con el

sistema de no labranza. Asimismo, la tendencia observada fue que la labranza aminoró el impacto del diseño de rotación sobre la población de malezas. UTILIZACIÓN DE LOS RESIDUOS DE CULTIVOSLos residuos de cultivos que intencionalmente se dejan después de la cosecha también contribuyen a eliminar la presencia de malezas y alteran las condiciones ambientales que reducen la germinación de semillas de malezas, suprimiendo físicamente el crecimiento de malezas o retrasando la germinación y crecimiento por medio de los efectos de alelopatía, que consiste en un proceso químico donde las plantas logran suprimir el crecimiento de plantas vecinas. Se ha observado que la permanencia de los residuos de cultivos (por ejemplo, 1000 kg/ha de residuos de trigo de invierno) sobre la superficie del suelo tiene un gran impacto supresor sobre la emergencia de plántulas de malezas, estimándose reducciones hasta de un 14 por ciento en el número de malezas que logran establecerse.

DOSELES DE CULTIVOS PARA SUPRIMIRLA EMERGENCIA DE MALEZASAun cuando se apliquen herbicidas, las malezas logran escapar al control y producir semillas que conducen a futuras poblaciones de malezas que rápidamente invaden y dominan a la vegetación ya existente. Sin embargo, es posible suprimir la productividad de estos escapes por medio del fortalecimiento en el desarrollo de estratos o doseles de cultivos. Existen numerosas tácticas disponibles que mejoran el desarrollo del dosel, entre las cuales se incluyen la plantación de cultivos en hileras estrechas, el incremento en la tasa de producción de semilla o la colocación de fertilizante cerca del cultivo. Estas opciones ayudan al cultivo a utilizar oportuna y efectivamente los recursos disponibles, como el agua y los nutrientes minerales adicionados como fertilizantes, antes de que las malezas los utilicen primero.

Existen evidencias que demuestran la gran efectividad de estas tácticas, cuando se aplican en forma conjunta. Por ejemplo, el uso de una sola táctica, como es el caso de una mayor tasa de producción de semillas, sólo llega a reducir la biomasa de malezas de 5 a 10 por ciento. En contraste, aplicando en conjunto tres alternativas, como son la mayor producción de semillas, hileras angostas y retardo en la siembra, tienden a reducir la biomasa de malezas hasta en un 90 por ciento.

UNA PROPUESTA MULTIESTRATÉGICASe estima que la diversidad en cultivos, las rotaciones de cuatro años y los sistemas de no labranza han incrementado el rendimiento de los sistemas de cultivos hasta cuatro veces más, comparado con el obtenido a partir de un sistema de corta rotación seguido por barbecho. Las razones del mejoramiento incluyen el aumento en el rendimiento del cultivo, así como la disminución de costos. Es evidente que cuando se aplican varios métodos para eliminar y/o reducir la población de malezas, el costo del manejo y control de malezas puede reducirse a la mitad. Un menor uso en la aplicación de herbicidas es posible, conforme menores densidades de malezas mejoran el rendimiento, tanto del suelo como de las aplicaciones foliares de herbicidas. Asimismo, la aplicación de herbicidas no resulta necesaria para el manejo de malezas en ciertos cultivos, debido a la baja densidad de su población.