Una ciencia presente hasta en la cerveza
La biotecnología ha contribuido al desarrollo de las civilizaciones desde que el hombre dejó de ser nómada; este recorrido muestra lo esencial que es para enfrentar los desafíos globales que nos deparan
POR ALFREDO HERRERA ESTRELLA
La palabra biotecnología se ha convertido en una palabra de moda, especialmente debido a la pandemia por Covid-19. Escuchamos esta palabra desde las aulas hasta las cafeterías. Se puede encontrar comúnmente en periódicos, revistas y todo tipo de medios de comunicación. La gente organiza reuniones, conferencias y talleres sobre biotecnología, donde los participantes provienen de diferentes ámbitos como la ciencia, la industria y la administración. Hay, sin embargo, poca participación de los políticos en estos foros y la gente común sabe poco o nada sobre este tema. Curiosamente, a medida que pasa el tiempo, la biotecnología se ha convertido en un componente esencial de nuestra vida. De hecho, parece que no está lejos el día en que no podamos comprender nuestra vida sin ella.
Pero ¿qué es la biotecnología? La palabra se deriva de dos términos simples de ciencia: “Biología” y “Tecnología”. Sin embargo, una definición que me gusta emplear cuando tratamos de llevar estas palabras al lenguaje común, es que es la aplicación de la ingeniería que hace que nuestra vida sea conveniente y cómoda mediante el empleo de recursos biológicos. Así, pues, la biotecnología se puede definir como el uso de sistemas vivos, organismos o materiales derivados de estos para desarrollar productos.
El término biotecnología fue utilizado por primera vez por Károly (Karl) Ereky, un ingeniero húngaro, en 1919. Las ideas y proyectos de este brillante ingeniero se relacionaban directamente con el problema de la reforma agraria, un problema urgente en torno a la Primera Guerra Mundial. Ereky tenía la firme convicción de que el logro de la reforma agraria, junto a la aplicación consciente de la biotecnología, beneficiaría el suministro de alimentos para la humanidad, a través del uso razonable de los recursos naturales de nuestro planeta.
¿Fue entonces con Ereky que comenzó la biotecnología? Definitivamente no. La utilización de sistemas vivos para generar productos ocurrió miles de años antes de esta definición. Sus primeras aplicaciones nacieron de la necesidad de preservar alimentos o por mera observación casual, como la fermentación. Este proceso transforma y conserva los alimentos utilizando microorganismos comunes como bacterias, levaduras y mohos. Se cree que la elaboración de cerveza en China se produjo en 7,000 A.C., seguida del yogur y queso, alrededor de 6,000 A.C, y el uso de levadura para hacer pan en Egipto, aproximadamente en el 4,000 A.C. Sin embargo, hay quienes consideran que lo que hoy conocemos como biotecnología puede rastrearse hasta la domesticación de animales y plantas comestibles hace 8 mil a 10 mil años (Sharfstein, 2017). Incluso las áreas de biotecnología médica y biotecnología industrial son más antiguas de lo que comúnmente se piensa, ya que en China la cuajada de soya mohosa se usó como antibiótico durante más de 2 mil 500 años y los crisantemos se usaron como insecticida hace 2 mil años. La biotecnología ha acompañado y contribuido al desarrollo de las civilizaciones desde que el hombre dejó de ser nómada.
Los fundamentos de la biotecnología moderna se remontan al desarrollo del microscopio por Zacharias Janssen, en 1590, y el descubrimiento de la célula por Robert Hooke, en 1663; seguidos del descubrimiento de las bacterias por Antonij van Leeuwenhoek, 12 años después. La primera vacuna (contra la viruela) fue desarrollada en 1796 por Edward Jenner, y casi 70 años después, en 1861, Louis Pasteur desarrolló la pasteurización para proteger los alimentos contra su descomposición por microorganismos. Desde finales del siglo XIX, los avances y descubrimientos en biotecnología han crecido a un ritmo exponencial, incluido el descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming en 1928. Sin embargo, la descripción de la estructura de la doble hélice del ADN por James Watson y Francis Crick en 1953 (por la que recibieron el Premio Nobel en 1962), y otra serie de avances clave en las décadas de 1960 y 1970, llevaron al desarrollo de lo que hoy conocemos como biotecnología moderna, la cual surge hacia los 80, siendo su herramienta estratégica la ingeniería genética (manipulación y transferencia de genes). Un evento clave en el surgimiento de la biotecnología moderna fue el uso de tecnologías de ADN recombinante por Stanley Cohen y Herbert Boyer en 1973, quienes fundaron Genentech, la primera compañía biofarmacéutica en 1976. Un año después, Genentech produjo la primera proteína humana (somatostatina) en la bacteria Escherichia coli y, en 1982, insulina humana recombinante convirtiéndose en el primer fármaco de ADN recombinante comercializado. Los avances recientes en la secuenciación de ADN nos han adentrado a la era genómica, brindando una nueva comprensión de las enfermedades humanas y nuevas estrategias para diseñar sistemas agrícolas para proporcionar alimentos adecuados para la población del siglo XXI.
¿Has soñado con un mundo sin enfermedades graves, con suficientes alimentos para todos y sin contaminación? Ese sueño ha sido la fuerza motriz para muchos de quienes nos dedicamos a esta apasionante labor. Hoy, la biotecnología baña todos los aspectos de nuestra vida diaria: en los alimentos que comemos, la seguridad del agua que bebemos, la ropa que usamos y cómo la lavamos, los medicamentos que tomamos y el combustible que ponemos en nuestros autos. Por cierto, la cerveza nos sirve como ejemplo de un producto de fermentación, considerada como una “explotación culinaria de los sistemas microbianos”, y una de las biotecnologías más antiguas de las que tenemos conocimiento. La fermentación ha brindado, a quienes consumen este tipo de productos, delicias para el paladar y también es responsable de los ingredientes clave de los alimentos y bebidas que contienen probióticos.
Potencial de la biotecnología
Hoy, la biotecnología nos ayuda a prepararnos y enfrentar los desafíos más apremiantes de la sociedad. Hoy vivimos vidas más largas y saludables que en cualquier otro momento de la historia. Si bien la biotecnología no puede resolver todos los problemas y desafíos que enfrentamos, ha desempeñado un papel crucial en el desarrollo humano y así seguirá.
La biotecnología y sus aplicaciones han crecido y se han diversificado tanto que las podemos clasificar como:
Biotecnología gris. Se aplica al medio ambiente, ya sea para proteger la biodiversidad o para eliminar contaminantes mediante la biorremediación. Dentro de este campo pueden incluirse técnicas de clonación, con el fin de preservar especies; la utilización de tecnologías de criopreservación de especies animales y vegetales, y las tecnologías secuenciación de ADN para la elucidación y preservación de toda la información genética de un organismo. Además, del uso de microorganismos y especies vegetales para eliminar diferentes sustancias nocivas, como metales pesados e hidrocarburos. Tan sólo en Estados Unidos se están construyendo más de 50 biorrefinerías para probar y mejorar tecnologías para producir biocombustibles y productos químicos a partir de biomasa (una fuente renovable), que contribuye a controlar el calentamiento global.
Biotecnología verde o agrícola. Incluye la producción de biofertilizantes y biopesticidas, como algunas especies de hongos que atacan insectos (Metharizium y Bauveria), y los microorganismos estimuladores del crecimiento vegetal como la bacteria Bacillus subtilis y el hongo Trichoderma atroviride. En este campo la biotecnología también ha contribuido con el cultivo de plantas in vitro, la clonación de variedades vegetales y la obtención de nuevas variedades de cultivos agrícolas, que pueden resistir ataques por virus, patógenos, plagas e incluso se han obtenido plantas con mayor tolerancia a herbicidas, la sequía, el calor y las heladas. También se han generado variedades de cultivos con mayor valor nutrimental, aquellos con mayor contenido de vitaminas (como el arroz dorado). Actualmente, más de 13.3 millones de agricultores en el mundo utilizan la biotecnología agrícola para incrementar rendimientos y reducir los daños causados por insectos y plagas, así como disminuir el impacto en el medio ambiente.
Biotecnología blanca o industrial. Engloba sus aplicaciones en la industria, incluyendo la utilización de microorganismos para la producción de compuestos químicos como el etanol, el ácido cítrico (como aditivo para alimentos), la producción de nuevos materiales de uso cotidiano, como plásticos, y piel sintética, entre otros.
Biotecnología azul o marina. Aunque todavía en desarrollo, ha utilizado organismos acuáticos para producir compuestos de interés farmacéutico para la industria cosmética y la alimentación. Algunos de los productos son sustancias bioactivas, adhesivos, incluso nanoestructuras. Una parte muy importante de la biotecnología azul y de gran importancia para México es la acuicultura. En este campo, a partir de la manipulación genética se han generado salmones con crecimiento acelerado y se han utilizado algas para generar nuevos ingredientes para la industria alimentaria y para la producción de biocombustibles.
Biotecnología roja o médica. Ha permitido obtener vacunas y antibióticos, así como el desarrollo de nuevos fármacos o moléculas terapéuticas. Está ayudando a sanar el mundo aprovechando las herramientas que nos brinda la naturaleza y utilizando la información genética de las personas para sanar, y guiar las líneas de investigación a reducir las tasas de enfermedades infecciosas. También contribuye a disminuir las probabilidades de enfermedades graves y potencialmente mortales que afectan a millones de personas en el mundo: adaptar los tratamientos a las personas para minimizar los riesgos en la salud y los efectos secundarios (medicina personalizada), así como crear herramientas más precisas para la detección de enfermedades. Actualmente, hay más de 250 productos biotecnológicos para el cuidado de la salud y vacunas disponibles para los pacientes, muchos de ellos para enfermedades previamente intratables.
La biotecnología en México
En México existe un número importante de instituciones que forman biotecnólogos, que cuentan con los especialistas y la infraestructura para investigación y desarrollo de esta ciencia. Entre estas instituciones se encuentran varias dependencias de la UNAM, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), del IPN, de la UAM, Centros Públicos de Investigación del Conacyt e institutos nacionales. Según ProMéxico, en 2017 existían 3 mil 163 investigadores registrados en el área de “Biotecnología y Ciencias Agropecuarias” del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Sin embargo, en una decisión considerada por muchos desafortunada o incluso un ataque a la biotecnología, el SNI decidió desaparecer está área del sistema en 2021.
Nuestro país ha generado productos biotecnológicos importantes, aquí mencionaré ejemplos recientes. Tal es el caso del biofertilizante basado en la bacteria Azospirillum brasilense, un desarrollo del entonces llamado Centro de Fijación de Nitrógeno de la UNAM, y que fuera transferido para su comercialización a la empresa mexicana Biofábrica Siglo XXI. Otro desarrollo es la producción de plantas genéticamente modificadas capaces de utilizar una fuente no convencional de fósforo (fosfito), el cual no sólo sirve para fertilizar estas plantas, sino que también resuelve el enorme problema del uso excesivo de fertilizantes y permite el control de malezas; este desarrollo del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad del Cinvestav dio lugar a la creación de StelaGenomics Mexico. Un desarrollo más, esta vez del Instituto de Biotecnología (IBT) de la UNAM, es el fungicida biológico Fungifree AB®, basado en una bacteria antagonista del hongo causante de la antracnosis que ataca cultivos de mango, papaya y aguacate. Un producto sobresaliente de la biotecnología mexicana es AnascorpTM, un antiveneno contra la picadura de alacrán desarrollado en el IBT, y que es comercializado en México y Estados Unidos.
A pesar de lo expuesto antes, la biotecnología ha suscitado una gran cantidad de críticas. Esto a menudo frustra a los defensores de la biotecnología porque los objetivos descritos anteriormente parecen tan obviamente buenos y avanzados. Hay a quienes les preocupa que la biotecnología no haya tenido o no logre alcanzar sus objetivos; a otros que pueda lograr sus objetivos, pero sólo junto con compensaciones inaceptables o consecuencias no deseadas. A otros más les preocupa que la biotecnología asegure los objetivos para algunos, pero no para otros o a expensas de otros. Algunos críticos argumentan que la biotecnología ha tenido y puede seguir teniendo éxito en el logro de sus objetivos, y que este éxito en sí mismo constituye motivo de preocupación. En mi opinión, y parafraseando la respuesta de Norman Borlaug a los críticos de la revolución verde, es un avance en la dirección correcta, pero no ha transformado el mundo en una utopía. ¿Usted qué piensa?
Ilustración: Ani Cortés
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