Agricultura, Acuicultura e Ingenieriagenetica

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AGRICULTURA, ACUICULTURA E INGENIERIA GENETICA Article · January 1993

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2 authors: Julio E. Pérez

Mauro Nirchio

Instituto Oceanografico de Venezuela

Universidad Técnica de Machala (Ecuador)/U…

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ISSN: 1313-0162

Saber, Año VI. Vol. V NII. 1. Marzo 1993

AGRICULTURA, ACUICULTURA E INGENIERIA

GENETICA

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Julio E. Pérez y Mauro Nirchi0

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Instituto Oceanognülco de Venezuela\ Untversiad de Oriepte. Cumaná y Escuela de Ciencias Aplicadas del Mar • Universidad de Oriente. Isla de Margarita

RESUMEN

Se analizan las expectativas creadas por la acuicultura y los logros conseguidos hastaelpresente. comparándolos con los avances alcanzados por la Agricultura; se discute especialmente los avances y errores de la llamada Revolución Verde y la necesidad de realizar correcciones. Los avances de la Biología Molecular que han iniciado una nueva revolución tanto para la Agricultura como para la Acuicultura: basados especialmente en el empleo de las endonucleasas de restricción y de los plásmidos, han conducido a la preparación de organismos genéticamente modifrcados. o transgénicos. llamados a tener unagran importancia en la.Agricultura y en la Acuicultura. Se detallan los pasos de una transgénesis satisjactoria: integración, trasmisión y expresión, ilustrándolos con ejemplos en peces. Se considera lajutura importancia de estos organismos en el desarrollo de la Acuicultura y los peligros que pueden crear los transgénicos liberados al ambiente natural.

INTRODUCCION

la importancia biolÓgica y económica de los man­ glares han impedido su destrucción. lo cual ha traido como consecuencia que tierras usadas en la agricultura. sean empleadas en los cultivos de camarones. Esto a su vez ha originado frecuen­ temente desempleo y pobreza. ya que el personal empleado en la Acuicultura es altamente especia­ lizado y los trabajos ofrecidos a los campesinos son de cuidadores o aseadores. pobremente paga­ dos.

En sus comienzos la Acuicultura dió grandes esperanzas para la solución de los problemas de pobreza de las naciones del Tercer Mundo. se pensó en la generación de nuevos empleos. de divisas por la exportación de organismos como camarones y salmones. y en el suministro de proteínas de bajo costo. Sin embargo, los resulta­ dos indi~an que no siempre la Acuicultura ha generado nuevos empleos. aumentado los ingre­ sos y mejorado la nutrición. Por el contrario. en ocasiones ha incrementado la pobreza. la degra­ dación nutricional, y alterado los modelos tradi­ cionales de conducta de las famillas. Por ejemplo los cultivos de camarones han conducido a la destrucción de grandes zonas de manglares en Latinoamérica. Muchos gobiernos, concientes de

Señalemos que el desarrollo de la Acuicultura ha seguido de cerca los pasos dados por la Agri­ cultura, incluso en sus errores. Actualmente la Agricultura y la Acuicultura entran en una verdadera revolución. la tercera para la Agricultura. La primera se produjo entre 14

Agricultura, Agricultura

La tercera revolución para la Agricultura (la primera para la Acuicultura) se está iniciando, después que el hombre descubrió la pOSibilidad de modificar los genotipos de los individuos. Esto ha impactado la producción agropecuaria y lo hará con la acuicultura. La atención se ha centrado en la llamada Ingeniería Genética. la cual podemos definir como la manipulación científica de orga­ nismos a nivel celular. para producir organismos alterados o "nuevos" que lleven funciones "progra­ madas", que facUiten procesos de producción in­ dustrial. Tecnicamente. los organismos genética­ mente modificados. también llamados transgéni­ COSo son aquellos cuya construcción genética ha sido alterada por la inserción de pequeños frag­ mentos de ADN. provenientes de una cepa diferen­ te de la misma especie o de especies y aún géneros distintos. pudiendo también ser sintéticas.

los años 1920y 1950, cuando fue posible mecani­ zar el sistema productivo agrícola, 10 cual permitió reemplazar la fuerza del hombre y del animal por la máquina, con el consiguiente incremento en la producción. La segunda fue la Revolución Verde, a finales de la década de los 60, cuando se pudo disponer de sustancias químicas capaces de con­ trolar pestes y enfermedades y cuando se genera­ lizó el uso de nutrientes adecuados pra el creci­ miento y desarrollo de las plantas. Se pensó que éste avance sería la solución para los problemas de alimentación del mundo. especialmente de los países en vías de desarrollo. Nada de esto ha ocurrido, los países pobres siguen siendo pobres, en ocasiones aún más pobres que antes. Esverdad que los supercultivos dan altos rendimientos y han permitido alimentar a grandes poblaciones, sin embargo son mucho más susceptibles a varia­ ciones climáticas, a plagas por insectos. enferme­ dades por hongos. que los nativos y requieren mayores insumos de feertilizantes y un adecuado maneo del riego. todo lo que se traduce en mayores inversiones. para lograr un mejor rendimiento. En consecuencia los cultivos de la Revolución verde han resultado riesgosos en su manejo y costossos de producir y han sido adoptados, en gran parte, por agricultores adinerados poseedores de una alta mecanización. Este desarrollo no ha llegado a los pequeños agricultores de supervivencia, que son los más numerosos en los países en vías de desarrollo. El alimento producido es también más caro, y solo se puede esperar que el costo siga aumentado sin solucionar el problema de la des­ nutrición entre los millones de personas que, en el mundo. están azotadas por el hombre.

AVANCES DE LA BIOLOGIA MOLECULAR

En el campo de la Biología Molecular, se han desarrollado en la última década. técnicas que han permitido aislar, manipular e introducir en determinados organismo secuencias génicas para mejorar algunas de sus características. El atslary clonar (producir millones de copias de un determi­ nado fragmento de ADN) secuencias génicas de una variedad de organismos ha sido posible gra­ cias a dos descubrimientos independientes. Uno. las llamadas endonucleasas de restricción. grupo de enzimas que podrían analogarse a verdaderas tijeras que cortan el ADN en puntos precisos de la molécula y que se han convertido en una poderosa herramienta para hacer la disección del genoma de cualquier organismo. Dos. el descrubrimiento de los plásmidos (moléculas de ADN circulares de doble hebra. que pueden sobrevivir solamente en el interior de bacterias y que se reproducen en forma independiente del cromosoma bacteriano). excelentes medios de transporte para genes. pues­ to que empleando una variedad de endonuclea­ sas, polimerasas y ligasas. los plásmidos pueden ser cortados. llevados a una forma lineal, unidos con otras secuencias de ADN y regresados en su forma circular. Estos "nuevos" plásmidos pueden multiplicarse en cultivos de bacterias antes de seguir con los procesos de aislantlento y manipu­ lación. De esta forma la secuencia de ADN asilada de un determinado organismo puede sermanteni­ day amplificada indefinidamente. Además de los plásmidos. los virus bacterianos o bacteriófagos

Por lo expuesto, resulta obvio la necesidad de una revisión a fondo de los métodos y prácticas utilizadas. tomando en cuenta la variabilidad cli­ mática, el desarrollo de nuevos cultivos dando importancia a la siembra de especies nativas resis­ tentes al clima y que, por lo general, están bien adaptadas a un medio ambiente específico. Igual­ mente, es conveniente prestarle más atención al medio donde se desarrolla la Agricultura. desde el punto de vista social. cultural y económico. Es necesario tomar muy en cuenta que lo que es bueno tecnolÓgicamente. puede no serlo social y culturalmente. Por eso. se debe ser muy cuidado­ so en el diseño y difusión de la tecnología a utilizar, de manera que su impacto no produzca conse­ cuencias traumáticas dentro del territorio social, puesto que se trata de beneficiar a gente real, con necesidades diversas y complejas y no a números en una estadística. 15

Agricultura, Agricultura

pueden ser empleados como vectores para la clo­ nación génica. El empleo de endonucleasas de restricción y plásmidos. ha hecho pOSible prepa­ rar "bibliotecas" o "bancos" de genes de determi­ nados organismos.

ORGANISMOS TRANSGENlCOS

Es preciso aclarar que los genes no llevan en su secuencia de codificación los medios para regular su propia actividad. La secuencia reguladora más importante para cualquier gen es la promotora. que generahnente se encuentra a una corta dis­ tancia de la secuencia de codificación. Estas secuencias reguladoras determinan cuándo y en qué tejidos se activará un determinado gen.

La metodología parapreparar organismos trans­ génicos comprende la introducción de un elevado número de copias de un gen clonado en el núcleo de un óvulo fertilizado. Así. una o más de estas copias pueden integrarse al azar en los cromoso­ mas y llegar a ser parte del material genético de ese organismo.

El gran logro de la Biología Molecular ha sido unir la región reguladora normal de un gen con la secuencia de codificación de otro. unión que reci­ be el nombre de "empalme génico". Por ejemplo. un gen que codifica la hormona del crecimiento una proteína normahnente sintetizada sólo en l~ glándula pituitaria. se empahna o une con el promotor de una proteína como la metalotionina. que normahnente se sintetiza en forma continua en el hígado. Si esta nueva construcción se introduce en el ADN cromosómico de un animal la hormona del crecimiento se sintetizará conti~ nuamente en las células hepáticas. En verdad. esta construcción la hizo Richard Pahniter y sus colaboradores en 1981 y fue introducida en cigo­ tos de ratones. Estos ratones transgénicos mos­ traron un notable aumento en el desarrollo. a consecuencia de la producción de la hormona del crecimiento en grandes cantidades en el higado (Palmiter et. al.. 1982).

Existen numerosos ejemplos de peces transgé­ nicos. pero no se conocen ejemplos en moluscos ni en crustáceos. aún cuando es seguro que 'se obtendrán en un futuro cercano. Los peces a pesar de algunas desventajas son animales apropiados para usarlos en transgénesis. ya que los ovocitos y espermios se obtienen en grandes cantidades. la fertilización se realiza generalmente con facilidad en condiciones de laboratorio. y el desarrollo del embrión ocurre en el ambiente externo. Hasta el momento todas las introducciones de copias de genes clonados en ovocitos fertilizados se han realizado por inyeCCión con microagujas. con la excepción del pez medaka (O¡yzlas lati¡lesl por electroporación o choques eléctricos (Inoue et. al.. 19980) Y en erizos de mar (Arezzo. 1989). mediante el uso de espermios previamente mez­ clados con el ADN clonado. Sin embargo. el empleo de micrOinyeccioness es bastante compli­ cado ya que se requieren agujas con un diámetro entre 2 a 10 micras. con las que se debe penetrar el corión (cubierta del ovo cito) que es bastante duro en los peces. Por otra parte el núcleo es pequeño y generalmente imposible de ver con un microscopio de disección. Por ésto. los genes deben ser introducidos simplemente en el cito­ plasma. con la esperanza de que algunas copias pasen al núcleo. Algunos peces poseen un micro­ pilo especial para la entrada de los espermiOs. que es una ayuda en este método.

En la Agricultura. la ingenieña genética ha hecho grandes avances. Por ejemplo. para contra­ tacar la creciente resistencia de insectos a los métodos convencionales de control de pestes. se investiga la incorporación de genes que provo­ quen esterilidad a estos insectos. se trabaja en la incorporación de genes que le otorguen a especies qu.e no la tienen, la capacidad de fijar nitrógeno y asl reducir el uso de fertilizantes químicos; e intenta lograr variedades de plantas de cultivo resistentes a los herbicidas. lo que permitiña el empleo de herbicidas menos peligrosos. más be­ nignos al ambiente. La información sobre organismos genéticamen­ te modificados es bastantes conoctdad en Agricul­ tura. no así en lo relativo a la Acuicultura. sobre la cual haremos énfasis.

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J. E. Pérez M. Nirchio

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