La biotecnología en la agricultura y en la medicina
CN.B.5.5.4. Indagar sobre el desarrollo de la biotecnología en el campo de la medicina y la agricultura, e interpretar su aplicación en el mejoramiento de la alimentación y la nutrición de las personas.
| ¿Tendremos los Homo sapiens el poder de editar la vida para salvarla? ¿Será que el hambre y las enfermedades tienen una fecha de caducidad escondida en el código genético? |
| Imagina un mundo donde las plantas no solo resisten las sequías más crudas, sino que además se defienden solas de las plagas sin necesidad de químicos tóxicos; un mundo donde un error en el ADN de un bebé pueda corregirse antes de que nazca, dándole una oportunidad de vida que antes era imposible. |
| Estamos viviendo una revolución científica que desafía los límites de lo que creíamos posible. Nos encontramos en el umbral de una era donde la ciencia ha decubierto como descifrar el lenguaje más íntimo de la naturaleza. ¿Es la biotecnología la solución definitiva a nuestras crisis más profundas o estamos abriendo una puerta cuyas consecuencias aún no alcanzamos a comprender? |
| ## La producción masiva de alimentos |
| La biotecnología se define por su capacidad de mejorar la producción y calidad de alimentos y medicinas mediante el uso de organismos genéticamente modificados. Actualmente, la inversión en investigación biotecnológica se centra en responder a los desafíos contemporáneos de salud y alimentación. Según informes de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, conocida como FAO, el cambio climático proyecta graves consecuencias para la soberanía alimentaria, que es el derecho de los pueblos a acceder a alimentos suficientes, nutritivos y a decidir cómo producirlos. |
| Se espera que el cambio climático no solo afecte los precios, sino también la cantidad de cultivos, ganado y pesca. Ante esto, la biotecnología propone una producción más eficiente y sostenible. Además de la propagación in vitro y los biofertilizantes, se están implementando estrategias avanzadas para fortalecer la seguridad alimentaria mundial. |
| ## Innovaciones en el campo agrícola |
| Para lograr una agricultura más resiliente, la biotecnología desarrolla diversas herramientas: |
| ### Biopesticidas y controladores biológicos |
| Los monocultivos suelen facilitar el desarrollo de plagas. A diferencia de los químicos sintéticos tóxicos, la biotecnología propone el uso de biopesticidas. Estos son controladores biológicos, como plantas, insectos, hongos, virus o bacterias, que frenan a las plagas sin dañar la salud humana ni el entorno. Un ejemplo fascinante son los microhimenópteros parásitos, que son avispas diminutas que ponen sus huevos dentro de las plagas; al crecer, las larvas se alimentan del huésped, controlando la población de forma natural. Incluso plantas cotidianas como el ajo, la ruda o el ají están siendo estudiadas por sus propiedades naturales para repeler insectos. |
| ### Resistencia al estrés ambiental |
| Muchos cultivos mueren ante cambios bruscos de temperatura o radiación. Por ejemplo, ciertas bacterias como Pseudomonas syringae y Erwinia herbicola producen una proteína que facilita la formación de hielo en las células vegetales, provocando su muerte durante las heladas. Los investigadores han logrado modificar el gen responsable de esta proteína para crear plantas mucho más resistentes a los fríos extremos. |
| ### Cereales con captación directa de nitrógeno |
| Normalmente, las leguminosas obtienen nitrógeno gracias a una relación simbiótica con bacterias nitrificantes en sus raíces. La biotecnología ha logrado traspasar los genes de estas bacterias a ciertos cereales, permitiéndoles captar el nitrógeno del aire directamente sin depender de fertilizantes externos. |
| ## Organismos Modificados Genéticamente y Transgénicos |
| El desarrollo de variedades como el maíz transgénico utiliza métodos científicos precisos: |
| ### Método de agrobacterias |
| Se utiliza un plásmido de la bacteria Agrobacterium tumefaciens para transferir un gen deseado al ADN de la célula vegetal. Tras una fase de multiplicación celular llamada callo, se regenera la planta con los nuevos rasgos. |
| ### Lluvia de partículas o biolística |
| Consiste en bombardear fragmentos de la planta con micropartículas cubiertas de ADN. Las células que integran este material genético se utilizan para regenerar plantas completas. |
| Incluso en la floricultura, estas técnicas han permitido crear rosas de color azul, un pigmento llamado delfinidina que se extrajo de la flor de pensamiento, ya que no existe de forma natural en las rosas. |
| ## Biotecnología aplicada a la medicina |
| La medicina ha dado saltos gigantescos gracias a la manipulación genética, permitiendo tratamientos que antes eran impensables. |
| ### Terapia génica |
| Esta técnica identifica genes defectuosos que causan enfermedades y los reemplaza por genes saludables, o inserta genes nuevos para que las células produzcan proteínas esenciales. Actualmente, se utiliza para disminuir los efectos de la fibrosis quística y puede aplicarse incluso en etapas embrionarias para prevenir condiciones graves antes del nacimiento. |
| ### El caso del ADN de tres padres |
| En países como Inglaterra y México, se ha aplicado una técnica para evitar la transmisión de enfermedades mitocondriales graves, como el síndrome de Leigh, que causa daño neurológico progresivo. Existen dos métodos principales: |
| #### Transferencia nuclear en cigotos |
| Se crean dos embriones, uno de los padres y otro de una donante sana. Se extrae el núcleo del embrión materno y se inserta en el de la donante, desechando el material genético afectado. Este método genera debates éticos debido al descarte de un embrión. |
| #### Transferencia nuclear en óvulos |
| Se realiza antes de la fertilización. Se toma el óvulo de la donante, se le quita el núcleo y se inserta el de la madre. Luego se fertiliza in vitro con el esperma del padre. Esta técnica suele tener menos reparos éticos al no trabajar con embriones ya formados. |
| ## Reflexión final y compromiso ético |
| La biotecnología tiene el potencial de alimentar a una población creciente y de erradicar enfermedades hereditarias, pero su aplicación nos sitúa frente a dilemas profundos. ¿Cómo equilibramos la productividad agrícola con la conservación de la biodiversidad? ¿De qué manera las regulaciones éticas deben guiar los experimentos genéticos en humanos para evitar riesgos a largo plazo? Estas no son solo preguntas académicas, son decisiones que definirán nuestra supervivencia y nuestra identidad como especie. |
- Consulta qué son los microhimenópteros parásitos y si hay algún ejemplo de su uso para actividades humanas. ››
- Indaga sobre los estudios biotecnológicos más importantes que se han realizado en el Ecuador en los últimos 5 años. Explica cómo estos estudios han aportado al mundo científico. ››
- Pregunta a tres personas si conocen plantas que tengan la capacidad de ahuyentar insectos. ¿Cuáles son y dónde se encuentran? ¿Cómo desarrollarías biotecnología con ellas? ››
- Realicen, entre compañeros, un debate sobre el dilema ético que implica el uso de transgénicos y de Organismos Modificados Genéticamente (OMG) para aumentar la productividad de los campos. Apóyense con argumentos debidamente investigados y, al final, obtengan conclusiones propias. ››
- Sabemos que el mundo tiene un problema al tratar de alimentar adecuadamente a toda la humanidad. Infiere si la biotecnología puede ayudar a cubrir esta necesidad. Si fueras presidente de la República, ¿qué decisión tomarías al respecto? ››
Diversidad funcional en el aula
Sin importar las diferencias o similitudes que podamos tener unos con otros, siempre debemos tener en cuenta que los comentarios y las visiones positivas nos estimulan y favorecen nuestro aprendizaje.
Sugerencias para investigar
Cuando necesites referencias académicas, además de Google Académico, puedes obtener información confiable en otros buscadores, como Refseek.com.
Trabajo colaborativo
- Formen grupos de cinco estudiantes y, con la ayuda de un programa para hacer mapas mentales (por ejemplo, MindMeister, Mindomo o Freemind), elaboren un resumen sobre las técnicas de biotecnología aplicadas a la agricultura y a la medicina.
- Son avispas de tamaño minúsculo que se han adaptado para parasitar a otros insectos que se convierten en plagas de los cultivos, al poner sus huevos en el interior del cuerpo de estas plagas. Los huevos se transforman en larvas que se alimentan del insecto huésped, con lo que se logra controlar las poblaciones de estas plagas. Son biocontroladores en cultivos de interés comercial. ‹‹
- Respuesta abierta. ‹‹
- Se espera que el estudiante note el gran potencial de plantas que utilizamos día a día (como el ajo, la ruda, el ají o la menta), para desarrollarse como biopesticidas que ayuden a evitar el uso de químicos tóxicos y contaminantes. ‹‹
- Se espera ejercitar el sentido crítico del estudiante para cimentar una postura acerca del rumbo que va tomando la biotecnología aplicada a la agricultura. ‹‹
- Se espera que el estudiante ponga en práctica la búsqueda de cifras estadísticas. Una vez que haya realizado la investigación, debe argumentar y emplear varios ejemplos sobre si la biotecnología es positiva o negativa en este aspecto. ‹‹
Revisa las siguientes características que corresponden a la fotosíntesis y a la respiración celular. En tu cuaderno, designa a qué proceso corresponden dichas características: ››
- Proceso catabólico.
- Transforma energía luminosa en química.
- Sucede en seres autótrofos.
- Cuando hay suficiente oxígeno, produce 38 moléculas de ATP.
- Sucede en el cloroplasto.
- Se compone de glucólisis, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.
Responde: ››
- ¿Qué tejido está encargado del crecimiento y el grosor en las plantas?
- ¿Cuál es la función que cumple el xilema?
- ¿Dónde se encuentra el floema?
- ¿Cuál es la característica de las células del parénquima?
- ¿Cuál es la función de los laticíferos?
- ¿Qué estructuras se encargan del intercambio de gases en los vegetales?
- ¿Cuáles son las características de las células del tejido meristemático?
- ¿Dónde se encuentra el parénquima?
- ¿Dónde se encuentran los estomas?
Revisa los siguientes enunciados que corresponden a los procesos que se dan en la fotosíntesis y en la respiración celular. En tu cuaderno, distingue qué características corresponden a la fase dependiente de la luz, a la fase independiente de la luz, a la glucolisis, al ciclo de Krebs y a la cadena de transporte de electrones: ››
- Se rompe la molécula de \(H_2O\) para producir NADPH y ATP.
- Sucede en la matriz mitocondrial y produce ATP, NADH y FADH.
- Reacciones mediadas por varias enzimas, entre las cuales está rubisco.
- Una molécula de glucosa se transforma en dos de ácido pirúvico.
- También se lo conoce con el nombre de ciclo del ácido cítrico.
- Sucede en el estroma y está catalizado por rubisco.
- Sucede entre las membranas de la mitocondria y produce gran cantidad de ATP.
- Sucede en las tilacoides y depende de la clorofila.
Copia el siguiente párrafo en tu cuaderno. Identifica los errores que hay y corrígelos con el nombre de la hormona adecuada: ›› “Las hormonas vegetales regulan todas las funciones de la planta. Las auxinas, por ejemplo, facilitan la germinación de la semilla, mientras que las citocininas promueven el crecimiento en longitud de tallos y raíces. Las yemas laterales se producen por estímulo del ácido abscísico, y las giberelinas mantienen latentes las semillas hasta que puedan germinar. El etileno, por su parte, se encarga de la maduración y abscisión de los frutos.”
Escribe las ventajas y desventajas de la reproducción en las gimnospermas. ››
Dibuja en tu cuaderno las siguientes imágenes. Nombra las estructuras de las semillas en plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas. ››
Escribe el nombre de las técnicas con las que la biotecnología brinda respuestas a los siguientes problemas: escasez de alimentos y trastornos genéticos. ››
Describe por qué es importante que los agricultores conozcan su oficio de manera técnica y científica y no solo empírica. ¿Cómo le convencerías a un agricultor para que lo haga? ››
Coevaluación Formen equipos de cinco estudiantes. Por turnos, expliquen cómo se desarrolla el ciclo de vida de una angiosperma. Evalúen, entre todos, su participación y la precisión de sus intervenciones.
Autoevaluación En la siguiente rúbrica, analiza con honestidad qué puntaje te corresponde.
| Tema | Logrado | En proceso | No logrado |
|---|---|---|---|
| Fotosíntesis y respiración celular | Estoy en capacidad de diferenciar y explicar los objetivos y procesos principales de la fotosíntesis y respiración celular y cuál es su importancia para la vida. | Confundo términos o procesos, pero consigo explicar cuál es el objetivo y la importancia de los dos procesos estudiados. | Es muy complejo explicar qué son la fotosíntesis y la respiración celular. |
| Anatomía y fisiología vegetal | Reconozco las estructuras de las plantas y cómo intervienen en sus funciones vitales. | Me cuesta manejar toda la terminología botánica estudiada, pero puedo explicar cómo es que las plantas cumplen con sus funciones vitales. | Me es difícil identificar las estructuras vegetales y relacionarlas con su función. |
Expreso mis emociones Describe por qué es importante que los agricultores conozcan su oficio de manera técnica y científica y no solo empírica. ¿Cómo le convencerías a un agricultor para que lo haga?
Respuestas: ‹‹
- Respiración celular.
- Fotosíntesis.
- Fotosíntesis.
- Respiración celular.
- Fotosíntesis.
- Respiración celular.
Respuestas: ‹‹
- El meristema.
- Transportar agua y sales minerales a través de la planta.
- Se encuentra a lo largo de toda la planta.
- El parénquima posee células grandes.
- Secretan látex para protección.
- Los estomas.
- Poseen células que están en constante división mitótica, que les permite proporcionar crecimiento constante.
- En todos los órganos de las plantas.
- En el envés de las hojas.
Respuestas: ‹‹
- Fase dependiente de la luz.
- Ciclo de Krebs.
- Fase independiente de la luz.
- Glucólisis.
- Ciclo de Krebs.
- Fase independiente de la luz.
- Cadena de transporte de electrones.
- Fase dependiente de la luz.
Solución: reemplazar giberelinas por auxinas, auxinas por citocinas, citocinas por ácido abscísico y ácido abscísico por giberelinas. ‹‹
La ventaja de las gimnospermas es su posibilidad de dispersión: son capaces de llegar a lugares muy lejanos. La desventaja es que se necesita una mayor producción de granos de polen o de semillas para garantizar que por lo menos unos cuantos logren su objetivo de fecundar o germinar. ‹‹
El estudiante debe distinguir que la semilla de la izquierda es una dicotiledónea; por lo tanto, debe poner el cotiledón, el hipocótilo, la rádula y el endospermo. La semilla de la derecha corresponde a una monocotiledónea; debe poner el endospermo, el cotiledón, hipocótilo, el tegumento y la radícula. Referencia página 208. ‹‹
Escasez de alimentos: OMG; reproducción in vitro, biopesticidas. Trastornos genéticos: terapia génica, edición genética, ADN de tres padres. ‹‹
Respuesta abierta. ‹‹
