Ingeniería genética: técnica usos y críticas

A mediados del decenio de 1970 comenzó una revolución en el campo de la biología  con el desarrollo de la tecnología del DNA recombinante, que llevó a métodos de investigación por completo novedosos.

Las técnicas del DNA recombinante se desarrollaron inicialmente como he­rramientas que permitirían a los cientí­ficos obtener una gran cantidad de copias de cualquier segmento de DNA específico, de manera que éste pudiera estudiarse desde el punto de vista bio­químico. Ello puede hacerse ahora de varias maneras, pero la mayor parte de los métodos implican la introducción de DNA ajeno en las células de microorga­nismos (virus y bacterias). En las condiciones apropiadas, este DNA se duplica y transmite a las células hijas cuando la célula original se divide. De esta manera, una secuencia específica puede ser amplificada, o clo­nada, para producir millones de copias idénticas que pueden aislarse en forma pura.

Los estudios con secuencias de DNA clonadas han sido de inmenso valor para comprender la organización de los genes y la relación entre los genes y sus productos. De hecho, la mayor parte de nuestro conocimiento sobre las complejidades de la estructura y el control de los genes eucarióticos provienen de la aplicación de estos mé­todos.

La tecnología de DNA recombi­nante también tiene muchas aplica­ciones prácticas. Una de las áreas de estudio que avanzan con mayor rapi­dez en la actualidad es la ingeniería genética, o sea la modificación del DNA de un organismo para producir nuevos genes con nuevas característi­cas. La ingeniería genética puede asu­mir muchas formas, que van desde la producción de cepas de bacterias que generan proteínas útiles hasta el desa­rrollo de plantas superiores y anima­les que expresan genes ajenos. Se han logrado avances sin precedente en campos como farmacia, medicina y genética humana, así como en agricul­tura.

La tecnología del DNA recombinante no se desarrolló con rapidez. En realidad, comenzó con los primeros estudios sobre la genética de algunas bacterias y los virus que las infectan, los bacteriófagos (literalmente, "comedores de bacterias").

Sólo después de decenios de investigación básica y de la acumulación de amplios cono­cimientos se hizo factible la tecnología actual, y quedó disponible para los muchos científicos que ahora utilizan estos métodos.

Entre otras cosas, las bacterias han proporcionado a los investigadores enzimas especiales, conocidas como enzi­mas de restricción, las cuales cortan las moléculas de DNA sólo en lugares específicos. Además, las moléculas de DNA recombinante se introducen con mayor frecuencia en células bacterianas o bacteriófagos para que sean amplifi­cadas (o clonadas), y algunos aspectos de sus sistemas genéticos facilitan este proceso.

Las enzimas de restricción son "tijeras moleculares" que cortan el DNA en sitios específicos

Una enzima de restricción puede reco­nocer y cortar una molécula de DNA en la secuencia de bases                    5’-AAGCTT-3 (como ejemplo). Normalmente, las bacterias sólo utilizan estas enzimas como mecanismo de defensa, para atacar DNA de bacteriófagos que entran en la célula. La bacteria protege su propio DNA contra el ataque modifi­cándolo de alguna manera después de su síntesis. La pu­rificación de dichas enzimas permitió a los científicos cortar DNA cromosómico en fragmentos  más cortos de manera controlada. 

Muchas de las enzimas de restricción  utilizadas para estudios con DNA recombinante cortan secuencias palindrómicas, lo cual significa que la secuencia de bases de una cadena se lee igual que su complemento pero en sentido opuesto. (Así, el complemento de nuestro ejemplo, 5’­AAGCTT-3’ se lee 3’-TTCGAA-5’.) A1 cortar el DNA de esta manera quedan  fragmentos con extremos de cadena sencilla complemen­tarios, que se les denomina extremos adhesivos o extre­mos pegajosos, porque pueden aparearse (por enlaces de hidrógeno) con los extremos monocatenarios complementarios de otras moléculas de DNA que han sido cortados por la misma enzima. Una vez que dos moléculas se han unido entre sí de esta manera, pueden tratarse con DNA ligasa, una enzima que une en forma covalente los dos  fragmentos para formar una molécula de DNA recombi­nante estable

La mayor parte de las moléculas de DNA recombinante se aíslan y amplifican introduciéndolas en células de la bac­teria E. coli. Para aislar un fragmento específico de DNA (después de que ha sido cortado por una enzima de res­tricción), ese fragmento debe ser incorporado antes en un portador adecuado, o molécula vectora . Como vector suele emplearse el DNA de bacteriófagos o moléculas de DNA especiales llamadas plásmidos, que consisten en una pequeña molécula de DNA circular que puede duplicarse dentro de una célula bacteriana. Estos plásmidos pueden aislarse de células bacterianas en forma pura, y después introducirse en otras células por un méto­do denominado transformación , lo cual implica modificar la pared celular bacteriana para hacerla permeable a las moléculas de DNA del plásmido. Después de que un plásmido entra en una célula, se duplica y distribuye entre las células hijas durante la división celu­lar. Los plásmidos no portan genes esenciales para las células de E. coli, pero a menudo llevan unos que son útiles en determinadas condiciones ambientales, como los que confieren resistencia a antibióticos específicos.

Los plásmidos que se utilizan en la actualidad en el trabajo con DNA recombinante han sido "manipulados" extensamente para que incluyan varias características úti­les en el aislamiento y el análisis del DNA clonado.  

También se puede introducir DNA recombinante en células de organismos superiores. Por ejemplo, en células de mamífero se utilizan virus reconstruidos como vecto­res. Estos virus han sido incapacitados (atenuados) y por ende ya no matan a las células que infectan; su DNA, y cualquier DNA ajeno que porten, se incorpora en los cro­mosomas de la célula por el proceso de infección normal.

Por último se han desarrollado otros métodos que no requieren un vector biológico. En ellos, el DNA se inyecta directo en el núcleo celular.

 

IMPORTANCIA Y APLICACIONES DE LOS AVANCES BIOTECNOLÓGICOS:

La tecnología de DNA recombinante no sólo ha proporcionado un nuevo y único conjunto de herramientas para examinar cuestiones fundamentales acerca de cómo fun­cionan las células vivas, sino también ha permitido abordar desde nuevas perspectivas problemas de tecnología aplicada en numerosos campos. En algunos casos, la pro­ducción de proteínas y organismos reconstruidos por in­geniería genética ha comenzado a tener un efecto consi­derable en nuestra vida. Los casos más notables son los campos de farmacia y medicina.

La insulina humana producida por E. coli fue una de las primeras proteínas que se obtuvieron por ingeniería genética en forma comercial. Antes del desarro­llo de la bacteria modificada para producir la hormona humana, la insulina se obtenía sólo de otros animales. Muchas personas diabéticas se vuelven alérgicas a la insu­lina de fuentes animales debido a que la secuencia de aminoácidos difiere ligeramente de la del ser humano. La capacidad para producir la proteína humana por métodos de DNA recombinante e ingeniería genética ha generado beneficios médicos significativos para los diabéticos.

Para superar deficiencias del crecimiento, algunos ni­ños requieren hormona del crecimiento humana produci­da por ingeniería genética. Dicha hormona se obtenía antes sólo de cadáveres, se disponía de peque­ñas cantidades, y determinados datos sugerían que algu­nos de los preparados estaban contaminados con virus. De modo similar, el factor VIII (factor de la coagulación san­guínea ausente en personas con hemofilia A). Este factor elaborado por ingeniería genética está libre del riesgo de contaminación por el virus VIH, que causa el SIDA. La lista de sustancias que pueden, producirse de esta manera no deja de aumentar.

Un paso muy importante en los avances del tratamiento de determinadas patologías sería poder introducir el gen en las propias células de los pacientes. Sin embargo existen procesos metabólicos precisos que ocurren en el interior de la propias bacterias que aún no se han podido reproducir en las células eucarioticas. Existen muchas investigaciones y adelantos al respecto

Pue­den presentarse otros problemas para la expresión de una proteína recombinante en E. coli, debido a diferencias en la forma en que las proteínas se expresan en las células procarióticas y eucarióticas.

La insulina, por ejemplo, se elabora en las células humanas a partir de un gran polipéptido que se pliega de manera específica por la formación de tres enlaces disulfu­ro  entre seis aminoácidos azufrados (estructura terciaria). Des­pués del plegamiento, partes de la proteínas son eliminadas por enzimas proteolíticas (que digieren proteína), lo cual deja la insulina en la forma de dos cadenas polipeptídicas unidas por los enlaces disulfuro.

La  E. coli carece de las enzi­mas específicas necesarias para cortar la proteína original, y no es capaz de plegar la molécula de manera adecuada. Para superar estos problemas, el gen fue reconstruido al grado de que produjera los dos polipéptidos por separado. Las proteínas recombinantes se purifican entonces de las células y se les permite asociarse in vitro. Este procedi­miento da por resultado un rendimiento relativamente bajo de la hormona activa, debido a que la insulina puede plegarse de distintas maneras, de las cuales sólo una pro­duce la hormona funcional. Algunos de estos problemas se han evitado al introducir el gen en células de eucariotes como levadura o de mamíferos cultivadas, que contienen la maquinaria procesadora de proteína necesaria para pro­ducir proteínas por completo funcionales.

Un avance muy importante en la ingeniería genética fue obtener organismos transgénicos.

Los organismos superiores que han incorporado genes extraños se denominan transgénicos; este término suele reservarse para plantas y animales. Con frecuencia se utilizan virus como vectores, aunque también se han empleado otros métodos como inyección directa de DNA en las células.

Una manera de reconstruir genéticamente las proteínas animales consiste en utilizar animales vivos que han incorporado un gen extraño (para su especie) para producir la proteína recombínate. Estos animales transgénicos suelen obtenerse por microinyección de DNA  de un gen específico en el núcleo de un óvulo fecundado receptor. Los óvulos se implantan después en el útero de la hembra y se permite que se desarrollen. En muchas de estas experiencias se han utilizado ratones de laboratorio, cuyas descendencias  adquieren las características específicas para el gen que se investiga.

Ya se ha demostrado que la descendencia transgénica tiene valiosas aplicaciones de investigación en una amplia gama de estudios. Entre éstos se incluyen regulación de la expresión génica, funcionamiento del siste­ma inmunitario, enfermedades genéticas y virales, y genes causantes del desarrollo de cáncer.

Se han utilizado animales transgénicos para desarro­llar cepas que secreten proteínas importantes en la leche. Por ejemplo, se ha introducido en ratones transgénicos el gen para el activador del plasminógeno tisular, una proteína que disuelve los coágulos que causan los ataques cardiacos, y en forma semejante el gen para un factor de la coagulación sanguí­nea humana, en ovejas. Estos genes recombinantes se han fusionado en las secuencias reguladoras de los genes para las proteínas lácteas y, por lo tanto, sólo se activan en tejidos mamarios que tienen relación con la producción de leche. La ventaja de producir la proteína en la leche es que se obtiene en grandes cantidades y puede obtenerse sim­plemente al ordeñar al animal. La proteína se purifica después de la leche.

Los animales no son dañados por la introducción del gen y, dado que la progenie del animal transgénico suele producir también la proteína recombinante, es posible establecer cepas transgénicas simplemente criando los animales.

Las plantas han sido cruzadas en forma selectiva durante miles de años. El éxito de tales trabajos depende de la presencia de rasgos deseables en la variedad de planta que se selecciona o en plantas silvestres o domésticas estrecha­mente relacionadas cuyos rasgos pueden ser transferidos por cruzamiento.

Sin embargo la utilización de la ingeniería genética y especialmente las plantas transgénicas son cada vez más importantes en la agricultura permitiendo cualidades muchos más específicas y en menor tiempo.

Si en una planta se introducen genes de cepas o espe­cies con las que ordinariamente no se cruza, las posibilida­des de mejoramiento se elevan en gran medida. Los gene­tistas de vegetales ahora disponen de fondos de investiga­ción debido al potencial económico de los rendimientos mejorados. Además, es posible que estos especialistas ten­gan mayor libertad de experimentar con nuevas técnicas que quienes trabajan con animales, debido a que la mani­pulación de genes vegetales no suele implicar el mismo tipo de consideraciones éticas.

 

CUESTIONAMIENTOS Y CRÍTICAS A LA INGENIERÍA GENÉTICA.

Las personas que han experimentado las aplicaciones directas de la tecnología de DNA recombínate en la actualidad sin duda estarán de acuerdo en que estos desarrollos han sido importantes y beneficiosos. Sin embargo, en el dece­nio de 1970, cuando se introdujo la nueva tecnología, muchos científicos consideraron que los abusos potencia­les serían cuando menos igualmente significativos. La posibilidad de que un organismo con efectos indeseables sobre el ambiente se produjera de manera accidental era una preocupación. Cepas por completo nuevas de bacte­rias u otros organismos, con los cuales el mundo no había tenido experiencia, serían difíciles de controlar. Esta posi­bilidad fue reconocida por quienes desarrollaron los mé­todos de DNA recombinante, y los llevó a insistir en el establecimiento de normas estrictas para hacer segura la nueva tecnología.

La historia reciente no ha confirmado estas preocupa­ciones. En miles de universidades y laboratorios industriales se han realizado durante los últimos años manipula­ciones de DNA de manera segura. Una de las principales preocupaciones, la liberación accidental al ambiente de cepas bacterianas de laboratorio con genes peligrosos, ha resultado infundada. Las cepas de laboratorio de E coli están en desventaja respecto de las cepas silvestres del mundo exterior, y mueren con rapidez. Los experimentos que se cree conllevan riesgos poco comunes se realizan en instalaciones especiales diseñadas para impedir el escape de organismos patógenos peligrosos, lo cual permite a los investigadores trabajar de manera segura con éstos. Los temores de clonar accidentalmente un gen peligroso o de liberar un organismo dañino en el ambiente parecen haber pasado. Sin embargo, esto no significa que no sean posibles las manipulaciones intencionales de genes peligrosos.

En la actualidad, muchos científicos reconocen la im­portancia de la tecnología de DNA recombinante y con­cuerdan en que la amenaza percibida para el ser humano y el ambiente se había sobreestimado. Muchas de las nor­mas restrictivas para el uso de DNA recombinante se han relajado una vez confirmada la seguridad de los experi­mentos. Sin embargo, aún existen fuertes restricciones en algunas áreas de la investigación sobre DNA recombinan­te en que se sabe que hay peligro, y aún hay preguntas sin responder acerca de los posibles efectos sobre el ambiente. Estas restricciones son más evidentes en la investigación que propone introducir organismos recombinantes en el medio natural, como cepas agrícolas de plantas cuyas semillas o polen pueden dispersarse de manera incontro­lada.

Ahora se realiza investigación muy activa para deter­minar los efectos de introducir organismos recombinantes en un ambiente natural; dentro de pocos años (aunque tarde) sabremos mejor si en realidad existen tales peligros.

Biotecnología y sus aplicaciones

Corresponde a un conjunto de técnicas que  utilizan o manipulan  organismos vivos, o de compuestos obtenidos de organismos vivos, para la obtención de productos de valor para los seres humanos. Los primeros organismos utilizados fueron microorganismos como bacterias y hongos, aunque posteriormente se emplearon plantas y más recientemente animales.

La biotecnología tradicional incluía procesos microbianos bien conocidos como en la elaboración de la cerveza, vino, queso, yogurt  o el pan, la obtención de antibióticos o la depuración de aguas residuales. No obstante, el término ha llegado a hacerse bastante familiar desde el desarrollo, durante la década de 1970, de la ingeniería genética.

La biotecnología moderna utiliza organismos modificados genéticamente para obtener beneficios aún mayores en períodos más cortos, utilizando  incluso procedimientos completamente innovadores.

LA BIOTECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS

Actualmente, existen muchos otros productos químicos que se obtienen por fermentación (un término técnicamente restringido a los procesos que ocurren en ausencia del oxígeno del aire, como la producción de alcohol por levaduras. Estos productos incluyen el ácido oxálico utilizado en tintes y colorantes, el ácido propenoico (ácido acrílico) utilizado como intermediario en la producción de plásticos, o el ácido láctico empleado para acidificar alimentos y como anticongelante. Los microorganismos se han usado, así mismo, en la obtención de diferentes enzimas utilizadas para aplicaciones tan diversas, como la eliminación de manchas en los tejidos (gracias a la incorporación de enzimas en los detergentes que atacan proteínas y ácidos grasos), o la conversión de harina de maíz en sirope (utilizado para endulzar refrescos, galletas y pasteles).

LA BIOTECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA SALUD

Otro suceso importante en el desarrollo de la biotecnología fue la producción de penicilina a partir del hongo Penicillium. Aunque inicialmente fue un proceso a pequeña escala,  durante la II Guerra Mundial, se consiguió producir penicilina en grandes cantidades, al tiempo que se utilizaban otros microorganismos para obtener una gran variedad de antibióticos, como la estreptomicina. Hoy en día, la biotecnología es la principal herramienta para la obtención de nuevos antibióticos que sean activos frente a las bacterias patógenas resistentes a una gran gama de antibióticos. También resulta de gran utilidad la aplicación de la ingeniería genética en microorganismos para sintetizar antibióticos sintéticos, es decir, ligeramente diferentes de aquellos obtenidos de forma natural.

La biotecnología ha llegado a “programar” bacterias con objeto de obtener distintos tipos de drogas que, de otra forma, estos microorganismos no podrían fabricar. La insulina humana, necesaria para el tratamiento de la diabetes, es un claro ejemplo de esta metodología, ya que está producida por bacterias en las que se ha introducido, mediante ingeniería genética, el gen que codifica la síntesis de esta hormona. A diferencia de las hormonas producidas por cerdos y vacas, esta hormona es idéntica a la secretada por el páncreas humano. Igualmente, la hormona del crecimiento humano, utilizada para el tratamiento de niños con deficiencias en su producción, y que de otro modo no podrían alcanzar una estatura normal, también se obtiene a partir de bacterias en las que se ha insertado una copia del gen humano. Este sistema, como en el caso anterior, también presenta ventajas frente a la obtención de la hormona a partir de cadáveres, ya que se evita el riesgo de contaminación. Otros productos farmacéuticos generados a partir de microorganismos manipulados genéticamente incluyen, el interferón para el tratamiento de algunas hepatitis y ciertos cánceres, y la eritropoyetina, que se suministra a pacientes sometidos a diálisis para reponer los eritrocitos perdidos durante este proceso.

Hasta ahora, el desarrollo de las vacunas se limitaba a la utilización de agentes infecciosos atenuados o muertos, pero la biotecnología ha comenzado a revolucionar este campo ya que los investigadores pueden utilizar microorganismos totalmente inocuos en las vacunas. Esto permite introducir genes que determinan la producción de ciertos antígenos (obtenidos de microorganismos causantes de enfermedades y que son determinantes de la patogenicidad) en bacterias inocuas, las cuales constituyen, en sí mismas, las vacunas, que permiten que el individuo vacunado pueda generar los anticuerpos protectores necesarios para atajar una posible infección. Esta técnica facilita la inmunización frente a enfermedades para las cuales aún no se habían desarrollado vacunas satisfactorias, e incluso permite desarrollar vacunas que protejan frente a varias infecciones simultáneamente. Dos ejemplos de vacunas creadas por ingeniería genética son la vacuna frente a la hepatitis B y frente a la rabia.

LA BIOTECNOLOGÍA AL SERVICIO DEL MEDIO AMBIENTE

La biotecnología ambiental hace referencia a la aplicación de los procesos biológicos modernos en la protección y restauración de la calidad del medio ambiente.

Un área de rápido desarrollo dentro de la biotecnología ha sido el uso de sistemas biológicos para la reducción de la contaminación del aire o de los ecosistemas acuáticos y terrestres. Para ello, se utilizan microorganismos (también plantas) que son capaces de degradar un gran número de compuestos, como los pesticidas clorados, los clorobencenos, el naftaleno, el tolueno, la anilina y los metales pesados. De hecho, el suelo contiene muchos microorganismos capaces de destruir compuestos químicos que podrían ser tóxicos para otros muchos organismos y, por tanto, la introducción de nutrientes o aire en el suelo puede potenciar masivamente su crecimiento, facilitando la eliminación del contaminante. Otra técnica consiste en la introducción de microorganismos seleccionados específicamente por su capacidad de destoxificación. Una tercera aproximación consistiría en trasladar el suelo contaminado, exponerlo a este tipo de microorganismos bajo condiciones controladas y devolverlo a su ubicación original.

LA BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA AGRICULTURA

La biotecnología aplicada a las plantas tiene el mismo objetivo que la agricultura tradicional: desarrollar cultivos y plantas con ventajas, como la resistencia a las plagas y a la sequía, así como mejorar la palatabilidad y el contenido nutritivo de las distintas especies. Gracias a las técnicas modernas, que permiten la introducción de genes específicos en las plantas, se han obtenido mejores resultados que con los cruces de plantas desarrollados por métodos tradicionales, que implican la transferencia de un gran número de genes.

Un ejemplo típico es el desarrollo de ciertos tipos de plantas transgénicas resistentes a las plagas, causadas por lepidópteros (polillas y mariposas), que originan grandes pérdidas en las cosechas mundiales. Estas plantas se han desarrollado gracias a la incorporación de un gen, transportado por la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis, que induce la producción de un compuesto químico que es tóxico para estos lepidópteros y que actúa como insecticida.

La biotecnología también ha permitido la creación de plantas resistentes a virus, hongos y gusanos, así como variedades insensibles a los herbicidas. De hecho, ya se dispone de plantas modificadas genéticamente, sometidas a ensayos de campo a gran escala, entre las que se encuentran calabazas resistentes a virus, algodón tolerante a los herbicidas, y semillas oleaginosas de soja y colza con aceites modificados. Así mismo, se puede mejorar la calidad de los productos incrementando los niveles de ciertas proteínas, como en el trigo utilizado para hacer pan. También es posible, mediante ingeniería genética, desarrollar cepas mutantes de plantas capaces de retrasar su deterioro, como sucede con la variedad de tomates flavr savr, que no se estropean tan rápido como los tomates normales y pueden recolectarse en un estado más avanzado de maduración.

La ingeniería genética ofrece básicamente tres ventajas respecto de las técnicas convencionales de mejoramiento vegetal:

• Los genes que se van a incorporar pueden provenir de cualquier especie, emparentada o no (por ejemplo, un gen de una bacteria puede incorporarse a la soja).
• Se puede introducir un único gen nuevo preservando en su descendencia el resto de los genes de la planta original.
• El proceso de modificación demora mucho menos tiempo que el necesario para el mejoramiento por cruzamiento.

 

LA BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA MEJORA ANIMAL

No sólo los microorganismos y las plantas pueden ser modificados genéticamente, sino que también se pueden introducir genes en embriones animales fecundados. Un ejemplo lo constituye la obtención de leche de oveja con alfa-1-antitripsina, utilizada para el tratamiento del enfisema pulmonar, gracias a la incorporación en el animal del gen humano que codifica esta enzima. Esta misma metodología se ha empleado en ovejas que producen leche con el factor IX sanguíneo, que es requerido por las personas que padecen hemofilia. Actualmente, se han introducido diversos genes en ovejas y cerdos que les confieren resistencia a diversas enfermedades, mejoran la producción de lana o incrementan su tasa de crecimiento.

La biotecnología animal ha sido objeto de crítica por parte de grupos que luchan para la protección de los animales, ya que consideran que algunos de estos experimentos pueden tener efectos negativos sobre ellos. No obstante, los científicos defienden este tipo de trabajo ya que los animales gozan de buena salud (incluso mejor que la de los animales no manipulados) y de una calidad de vida normal.

CRÍTICAS A LA BIOTECNOLOGÍA

Las multinacionales de diversos países se han opuesto a ciertos aspectos de la biotecnología, al igual que muchas organizaciones ecologistas. Las críticas que se hacen a la biotecnología se basan en la incapacidad de predecir lo que puede ocurrir al liberar organismos modificados genéticamente al medio ambiente, así como en la posibilidad de que los nuevos genes que estos organismos transportan puedan causar daños si llegan o se trasladan a otros organismos vivos. Sin embargo, los defensores de estas técnicas argumentan que la precisión de la ingeniería genética, comparada con las transferencias de genes que se producen habitualmente en la naturaleza, reduce más que incrementa dicho peligro. Además, los comités oficiales que regulan la biotecnología en los diferentes países valoran cuidadosamente estos riesgos antes de permitir que se lleve a cabo cualquiera de estos experimentos.

Biotecnología e ingeniería genética.

La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de algún producto o servicio útil para el hombre. Así, la biotecnología tiene una larga historia, que se remonta a la fabricación del vino, el pan, el queso y el yogurt. El descubrimiento de que el jugo de uva fermentado se convierte en vino, que la leche puede convertirse en queso o yogurt, o que se puede hacer cerveza fermentando soluciones de malta y lúpulo fue el comienzo de la biotecnología, hace miles de años. Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en el empleo de los microbios o de los productos que ellos fabrican.

Ahora los científicos comprenden en detalle cómo ocurren estos procesos biológicos, conocen bien a los microorganismos involucrados y a las sustancias que son capaces de fabricar. Saben, por ejemplo, que los microorganismos sintetizan compuestos químicos y enzimas que pueden emplearse eficientemente en procesos industriales, tales como la fabricación de detergentes, manufactura del papel e industria farmacéutica.

La biotecnología moderna, en cambio, surge en la década de los ’80, y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto “ingeniería genética”, para modificar y transferir genes de un organismo a otro. De esta manera es posible producir insulina humana en bacterias y, consecuentemente, mejorar el tratamiento de la diabetes. Por ingeniería genética también se fabrica la quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del cuajo en este proceso. La ingeniería genética también es hoy una herramienta fundamental para el mejoramiento de los cultivos vegetales. Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta, tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de maíz. Al transferirle el gen correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto resulta refractaria al ataque del insecto.

De esta manera la planta de maíz se convierte en un transgénico.

 

¿Qué es una planta transgénica o un cultivo genéticamente modificado?

Es una planta a la que se le ha agregado uno o unos pocos genes por técnicas de ingeniería genética, con el objetivo de incorporar nuevas características y así obtener algún beneficio (por ejemplo: resistir a una plaga o producir más proteínas o vitaminas).

 

¿Qué ventajas tiene usar la ingeniería genética en el mejoramiento de los cultivos vegetales? 

La ingeniería genética ofrece básicamente tres ventajas respecto de las técnicas convencionales de mejoramiento vegetal:

• Los genes que se van a incorporar pueden provenir de cualquier especie, emparentada o no (por ejemplo, un gen de una bacteria puede incorporarse a la soja).
• Se puede introducir un único gen nuevo preservando en su descendencia el resto de los genes de la planta original.
• El proceso de modificación demora mucho menos tiempo que el necesario para el mejoramiento por cruzamiento.

 

 

 

¿Qué ventajas tienen para el consumidor los cultivos transgénicos?

Si la característica incorporada en la planta transgénica modifica la composición del alimento o su valor nutritivo, el consumidor podría beneficiarse directamente. Tal es el caso del arroz con vitamina A o el aceite de soja con una proporción mejorada de ácidos grasos. Sin embargo, las plantas transgénicas que se cultivan actualmente fueron diseñadas para mejorar características agronómicas, como la resistencia a insectos o la tolerancia a herbicidas. En este caso el principal beneficiario es el productor agropecuario, pero indirectamente se beneficia la población en general, tanto por las consecuencias sociales y económicas de la actividad en la región, como por el menor impacto ambiental debido a la disminución en el uso de agroquímicos.

 

 

¿Los cultivos genéticamente modificados son seguros para la salud y el medio ambiente?

Los cultivos genéticamente modificados autorizados para su comercialización producen alimentos seguros para el consumo humano y animal. Se han estudiado cuidadosamente y cumplen con las normas de seguridad ambiental y alimentaria establecidas en los países donde están aprobados.

 

¿Qué podemos esperar de la biotecnología agrícola?

 

• Aumento de la productividad y calidad de los cultivos
• Resistencia a enfermedades y plagas
• Tolerancia a herbicidas, sequías, salinidad y temperaturas extremas.
• Alimentos más nutritivos, como frutas y cereales con mayor contenido de vitaminas
• Vacunas comestibles, como bananas que contengan la vacuna contra la hepatitis B
• Alimentos más saludables, como aceites con menor contenido de ácidos grasos indeseables, papas que absorban menos aceite, frutas con más antioxidantes y  maní libre de alérgenos.
• Producción de fármacos, bio-combustibles y plásticos biodegradables.

Eras geológicas y biodiversidad

Los sedimentos de la corteza terrestre consisten en cinco estratos de roca principales, cada uno subdividido en estratos menores, colocados los más recientes sobre los más antiguos. Estas capas de roca se formaron por la acumulación de fango y arena en los lechos de océanos, mares y lagos. Cada uno contiene algunos fósiles característicos que ayudan a identificar depósitos que se formaron más o menos al mismo tiempo en diferentes partes del mundo. El tiempo geológico se ha dividido en eras, subdividida en períodos, a su vez compuestos por épocas. Entre las principales eras hubo perturbaciones geológicas generalizadas (que ayudan a diferenciar dichas eras), las cuales elevaron o hundieron amplias regiones de la superficie terrestre y formaron o eliminaron mares interiores someros. Estas perturbaciones influyeron en la evolución de los organismos marinos y terrestres.
Nosotros solamente estudiaremos las características principales de las distintas eras geológicas relacionadas con la evolución de la vida.

Hay pruebas que la vida surgió en la llamada era precámbrica hace unos 3 500 millones de años, la cual comenzó conjuntamente con la formación de la corteza terrestre, cuando ya existían rocas y montañas; y habían comenzado los procesos de erosión y sedimentación.
Se caracterizó por actividad volcánica generalizada y gigantescos levantamientos que dieron origen a montañas. EI calor, la presión y los movimientos geológicos destruyeron la mayor parte de los fósiles. Sin embargo se han recuperado fósiles de lo que parecen ser cianobacterias en varias formaciones de esta era.
La segunda era o era proterozoica, comenzó hace unos 1 500 millones de años y se supone que duro casi 1 000 millones de años. Se caracterizó por la acumulación de grandes cantidades de sedimento. Los fósiles hallados en rocas de la era proterozoica presentan ejemplos irrefutables de algunos grupos importantes de bacterias, hongos, protistas (incluyendo algas multicelulares) y animales.
La tercer era o paleozoica comenzó hace unos 570 millones de años. Los depósitos más ricos en fósiles datan de comienzos de esta era donde es posible observar una gran explosión de vida. En los mares abundaban todo tipo de criatura nadadora, caminadoras y excavadoras. Hubo formas parecidas a los arácnidos, algunos de cuyos descendientes como la cacerola de mar existen en la actualidad. El lecho marino estaba cubierto de esponjas corales caracoles y otros animales excepto por los animales cordados es decir el filum animal que incluye a los vertebrados. Durante el principio de esta era surgieron animales que pudieron adaptarse a la vida terrestre, sin embargo la vida en los mares llego a ser tan rica en cuanto a cantidad y variabilidad de especies que puede decirse que fue la “edad de los peces”. De los finales de esta era es posible encontrar fósiles de tiburones, incluso un grupo de peces particular de aleta lobulada algunos de los cuales se considera ancestros de los vertebrados terrestres. En l939 en la costa de Madagascar se capturó un ejemplar de pez con aleta lobulada llamada Celacanto el cual se consideraba hasta ese momento extinto.
La cuarta era corresponde a la mesozoica que comenzó hace unos 248 millones de años. Se divide en tres períodos llamados triásicos, jurásico (el más conocido) y cretácico. La característica sobresaliente de esta era es el origen, diferenciación y extinción de una gran variedad de reptiles, por lo que se la conoce como edad de los reptiles. Desde el punto de vista botánico fue dominada por las gimnospermas hasta la mitad del período cretácico, cuando fueron sustituidas por las planta con flores o angiospermas. Los representantes más conocidos de esta era son los dinosaurios pero existen en la actualidad representantes sobrevivientes de aquellos tiempos que han sufrido pocos cambios como lo son los cocodrilos y las tortugas.
Con igual justicia, la era cenozoica (quinta y última era) podría llamarse "edad de los mamíferos", "edad de las aves", "edad de los insectos o "edad de las plantas con flores". Se caracteriza por la aparición de todas estas formas en gran variedad y número de especies. La era cenozoica se extiende desde hace 65 millones de años hasta el presente y se subdivide en dos períodos, el período terciario con 63 millones de años de duración y el período cuaternario, que abarca los últimos dos millones de años. Es durante el período cuaternario de la era cenozoica que se produce la evolución del hombre

Evolución cultural

A

 diferencia del resto de los animales, el hombre es un ser dotado de inteligencia, lo cual le permite ser consciente de su propia existencia; cuenta con dos características fundamentales: la racionalidad y la libertad. Gracias a ellas, puede modificar la evolución cultural en un sentido mas acorde con su propia naturaleza y, por lo tanto, con la sociedad.

La inteligencia le ha permitido al hombre ser la especie dominante. La explicación de esto radica en que en el hombre hay dos tipos de herencia. La herencia biológica, como en el resto de los animales; y la herencia o transmisión cultural: tras el aprendizaje, el hombre adquiere las experiencias de sus antepasados.

Entre hace 3 y 2,5 millones de años, nuestros ancestros homínidos marchaban erguidos y construían herramientas de piedra. Por fragmentos encontrados junto a restos de los Australopithecus, se ha propuesto que estos homínidos ya utilizaban cantos rodados  así también palos y huesos largos, que tendrían una función de símbolo amenazador. Herramientas más evolucionadas, como punzones y yunques, pertenecieron ya al Homo habilis quien fue capaz no solo de fabricar y usar instrumentos, sino también de transmitir esta información a los demás.

Junto a los fósiles de Homo erectus (que datan de más de 1,5 millones de años), se encontraron piedras con las cuales estos homínidos se sirvieron para obtener lascas, es decir, trozos de piedras tallados en ambas superficies que servían para golpear o cortar alimentos, pero no como armas para matar a sus presas. Estos guijarros tallados por el  Homo  erectus no seguían un patrón de modelado.

El Homo erectus construía instrumentos de piedra bastante perfeccionados, y era capaz  de encender y usar el fuego, lo que le permitió ampliar su dieta y crear un ce­ntro de actividad social, al ocupar cavernas como viviendas. Cazaba en grupo aprovechando la abundancia de  los grandes herbívoros, y también recolectaba frutos. Se hallaron cráneos deliberadamente quebrados, lo cual llevó a los científicos a pensar que en los grupos sociales de Homo erectus existían prácticas rituales, tal vez relacionadas con ceremonias reli­giosas de entierro; también se ha afirmado que era probable la practica de la antropofagia.

El Homo sapiens  neanderthalis (Neanderthal) vivía en cuevas, conocía el fuego, se alimentaba de productos de caza, se cubria y construia viviendas con pieles de animales (de acuerdo al clima donde vivía), y alcanzó un importante desarrollo cultural.

Algunos de los restos fosiles hallados de Homo sapiens neanderthalis  correspondían a desvalidos  lesionados y ancianos afectados de artrosis. Esto da la pauta de que estos hombres cuidaban a sus enfermos. También se ocupaban de los  sus muertos, a quienes sepultaban en pozos dentro de las cuevas, junto a algunos ali­mentos y armas; estas costumbres rituales parecen indicar que tenían creencias religiosas.

El Homo  sapiens sapiens, además de haber perfeccionado el arte de la pintura y la es­cultura, conoció la cerámica y el tallado refinado de la piedra. Fue el más longevo y logro domesticar algunas especies animales como el buey, el perro, el cerdo, la oveja, la cabra, etc. Antes de practicar la agricultura y plantar algunas especies vegetales (como el trigo, la vid, la higuera, el olivo, etc.), aprendió a cosechar y mo­ler cereales silvestres. También supo sacar provecho de los recursos del agua: al­gunos grupos se asentaron cerca de los ríos y se dedicaron a la pesca, con lo que además de enriquecer su dieta, contribuyó a dar los primeros pasos hacia el sedentarismo. Así hace  unos 10 000 años, el hombre paso  de cazador-recolector al de agricultor.

 

CRECIMIENTO POBLACIONAL

 

 

D

urante su evolución el hombre exploró y colonizó gran parte de la tierra gracias a su capacidad de adaptación a las diversas condiciones del ambiente.

El desplazamiento ocurrió desde  África meridional a Europa y Medio Oriente, desde allí se dirigió a Asia y Oceanía. América fue colonizada desde el estrecho de Behring, primero América del Norte luego América Central y finalmente América del Sur. (ver lámina)

En un comienzo cuando la naturaleza dominaba sobre él, la población humana creció lentamente. Para mediados del siglo XIX  era de unas 2000 millones de personal.

Los adelantos tecnológicos influyeron en un aumento muy acelerado. En apenas cien años la población mundial se duplicó y a mediados del siglo XX  superó los 4000 millones siendo en la actualidad   de aproximadamente de unos 5680 millones de habitantes. Esta cifra se duplicará a su vez en veinte años.

Ha de considerarse entonces  lo que una vez planteó Thomas Malthus  en su libro “ensayo sobre la población” (1838) como para reflexionar:

 

Él explicaba cómo se mantenía el equilibrio en las poblaciones humanas. Sostenía que ningún aumento en la disponibilidad de alimentos básicos para la supervivencia del ser humano podría compensar el ritmo de crecimiento de la población. Este, por consiguiente, sólo podría verse frenado por limitaciones naturales, como las grandes hambrunas, las enfermedades pandémicas, o por acciones humanas como la guerra.

Caracterización de los homínidos

 

H

ace unos 65 millones de años se extinguieron los dino­saurios y muchos otros reptiles. Esto dejo "vacíos" numerosos nichos ecológicos que los mamíferos pudieron ocupar. Además, las plantas con flores, incluyendo mu­chos árboles experimentaron radiación adaptativa, crean­do nuevos hábitat, fuentes de alimento y refugios contra los depredadores. Durante los comienzos de la era ceno­zoica, los mamíferos también experimentaron radiación adaptativa. Los primeros primates surgie­ron de los mamíferos arborícolas del tipo de la musaraña que habían aparecido durante la "edad de los reptiles". El  organismo actual más parecido a dichos antiguos ances­tros es la musaraña arborícola de América del Sur.

 

Dentro de los primates encontramos a los PÓNGIDOS  como chimpancé,  gorilas, orangután  etc  y los HOMINIDOS entre los cuales se encuentra el único sobreviviente de la evolución el Homo sapiens sapiens o seres humanos (existieron  otros ya extintos)

La mayor parte de los primates presentan adaptaciones para la vida en los árboles:

1. Presencia de cinco dígitos en las extremidades
2. Dedo pulgar oponible.
3. Uñas  en las extremidades de los dedos que actúa como cubierta protectora.
4. Almohadillas carnosas (yemas) muy sensibles.
5. Largas extremidades que giran libremente en cadera y hombro.
6. Ubicación de ojos en el frente de la cabeza que permite una visión estereoscópica o tridimensional.
7. Visión y audición muy agudas.
8. Algunos biólogos sugieren que el aprendizaje asociada con las interacciones sociales  en la sociedad de primates  puede guardar relación con el tamaño y la complejidad creciente de su encéfalo en el transcurso de la evolución.

 

EVOLUCIÓN DE LOS HOMÍNIDOS

 

L

lamamos homínidos a una superfamilia de primates cuyas característica principales son las siguientes:

 

 

1. Marcha erguida
2. No existe prognatismo
3. Hueso nasal saliente.
4. Reducción gradual de los arcos supraorbitarios.
5. Distinción marcada entre los miembros superiores e inferiores
6. Frente vertical
7. Agujero occipital inferior y en la parte media del cráneo.
8. Cavidad craneana considerablemente superior a 500 cm3

 

 

La evolución de los homínidos comenzó en la región meridional de África, extendiéndose luego al norte de este continente, Europa y Asia. Los primeros homínidos encontrados  pertenecen al género Australopithecus que significa hombre mono del sur, cuya  aparición es de aproximadamente   unos 3,8 millones de años.

Es muy difícil decidir si las diferencias en los relativamente pocos fragmentos de esqueleto que se han descubierto  indican variación individual dentro de una especie o especies distintas. Sin embargo los biólogos reconocen cuatro especies de australopitecos entre  los que se encuentra el Australopitecos afaresis. Se han descubierto varios fósiles notablemen­te completos entre los que se destaca un esqueleto llamado  "Lucy" Además, en 1976 se descubrieron huellas fósiles de tres individuos que caminaron hace más de 3.6 millones de años  Las huellas más los huesos de pelvis, piernas y pies indican que el desarrollo de la postura erecta y la locomoción bípeda ocurrieron pronto en la evolución que llevaría al desarrollo del  ser humano.

El Autralopitecus afaresis  era un pequeño homínido, de poco más de 90 cm. de estatura. Su rostro se proyectaba al frente. La capacidad craneal era de 450 a 500 cm3, en contraste con los 1 400 cm3 del cráneo humano moderno. Su dentición (número y disposición de los dientes) era primitiva e incluía largos caninos. Es probable que el Australopitecos afarensis y otros australopitecos no hablaran, ni construyeran herramientas, ni utilizaran el fuego.

 

 

Muchos científicos consideran que el Australopitecos afarensis evolu­cionó hacia el Australopiteco más avanzado, Australopiteco. Africanus, que apareció hace unos tres millones de años y que posteriormente evoluciono hacia el Australopiteco robustus que luego se extinguió (como lo muestra el esquema). Otros piensan que existe una línea evolutiva directa entre el Australopiteco y el Homo habilis.

 

El primer homínido en presentar suficientes características para ser colocado en el mismo género que el hombre moderno es el homo habilis. La relación entre el Australopitecos y el Homo habilis no es clara, algunos sugieren una relación evolutiva y otros consideran que coexistieron durante gran parte de su existencia.

 El Homo habilis tenía mayor capacidad craneal -promedio de 650 cm3- que los Australopitecos. Este ser humano primitivo apareció hace unos 1.9 millones de años. Se han encontrado fósiles de Homo habilis en numerosas regio­nes de África. Estos sitios contienen las primeras herra­mientas primitivas, rocas que eran golpeadas con otras rocas a fin de hacerles bordes afilados para cortar o raspar.

 

Al homo hábilis le siguió el Homo erectus con una antigüedad de 1,5 millones de años y que existieron hasta hace relativamente poco unos 200 000 años. El Homo erectus era bípedo más alto que el habilis y por completo erecto. Su capacidad craneal era mayor alcanzando los 850 a 1000 cm3. Su mandíbula aún se proyectaba al frente y presentaba grandes bordes supraorbitarios. El aumento de su cerebro sumado al aumento de las capacidades mentales le permitió a estos seres manufacturar herramientas de piedra avanzadas como hachas de piedra, punzones y raspadores. Se pudieron adaptar a las regiones frías, vistió ropas encendió fuego y vivió en cuevas o refugios.

 

El Homo sapiens apareció hace casi 200 000 años. Su capacidad craneal alcanzó unos 1450 cm3. Uno de los primeros grupos de Homo sapiens fue el hombre de Neandertal (Alemania)  Estos seres eran de corta estatura y complexión fuerte, su rostro se proyectaba un poco al frente y su mentón era menos pronunciado, los bordes supraorbitarios eran masivos. Las herramientas del Neandertal incluían puntas de lanza hachas que le permitió la caza de grandes animales. Poseían conductas sociales como el cuidado de los enfermos y culturales como rituales con significado religioso.  Los hombres de Neandertal desaparecieron misteriosamente. Algunos biólogos sostienen que fueron exterminados por otros Homo sapiens o que las inclemencias climáticas determinaron su desaparición. Sin embargo existen teorías que postulan un cruzamiento entre el Neandertal y otros seres humanos más modernos.

El Homo sapiens con todas las características modernas existió hace unos 40 000 años y tal vez surgió en África. Su capacidad craneal alcanzó los 1400 cm3. Carecían de los grandes bordes supraorbitarios y prognatismo.

 

El más representante de estos primeros seres humanos es el hombre de Cro-Magnon (Francia) Sus armas y herramientas eran complejas y a menudo realizada en materiales distintos de piedra como hueso marfil o madera. Elaboraban cuchillos de madera. Desarrollaron el arte rupestre, quizá con fines rituales. Poseían un lenguaje que les permitía transmitir su cultura a las sucesivas generaciones.-

 

L

os seres humanos somos vertebrados dado que tenemos columna vertebral.

Mamíferos dado que tenemos piel y pelo, glándulas productoras de leche, y tres huesos separados en el oído medio.

Somos primates dado que tenemos uñas en los dedos de las manos y los pies, un pulgar oponible y cuatro incisivos en la mandíbula superior e inferior. Todas estas características y muchas otras relacionadas al comportamiento nos acerca a un ancestro común con los primates en especial con los simios.

Las característica antropomórficas de los humanos está determinada por no presentar cola, omóplatos en la espalda, no a los costados y la superficie de los molares moldeada en forma de Y.

La relación entre las especies se comprueba buscando las características que son similares y que han sido heredadas de un antecesor común. A éstas se las llama homologías.

Cuantas más homologías comparten dos especies, en este caso los simios y los humanos, más estrechamente están relacionadas. Dos especies que son parientes cercanas comparten homologías que no comparten con ninguna otra.

Las homologías que comparten las especies de animales pueden ser los huesos y los dientes. Las homologías de los huesos y los dientes son muy importantes cuando estamos considerando animales fósiles ya que son las únicas que a menudo se conservan en la fosilización; esto es lo que ocurre cuando estudiamos los antepasados del hombre moderno.

 

 

 

Teoría de la evolución

Durante siglos, el hombre se cuestionó sobre el origen de la vida. Desde el siglo XVIII, al desarrollarse la ciencia de la Paleontología y con ella, el descubrimiento de hue­sos fósiles, restos de caparazones y huellas de animales y vegetales muy distintos a los actuales, comenzó a vislumbrarse la gran incógnita. ¿Era posible que hubiesen existido especies tan distintas, y al mismo tiempo, con cierta semejanza con las ac­tuales? ¿Cómo se explican estos fósiles? ¡,Qué entendemos por Evolución?

 

 

La clasificación de la vida

Cuando el hombre reúne información sobre los objetos que lo rodean, tiende a clasi­ficarlos, esto es, a agruparlos de acuerdo a las características que posean en común y a las que los diferencian.

En el siglo IV A.C., el filósofo griego Aristóteles, ideó un primer sistema de clasifica­ción que perduró durante siglos: dividió los animales en dos grandes grupos, los Enaima y los Anaima, es decir, con sangre y sin sangre. A los Enaima los diferenció, a su vez, en ovíparos y vivíparos; en este último grupo incluyó al hombre, la balle­na y a los demás mamíferos.

Durante el Renacimiento, el aporte de nuevos conocimientos sobre las plantas y los animales, la exploración de territorios desconocidos, los progresos de la anatomía comparada, etc., así como un cambio en la interpretación de la naturaleza de los fó­siles, determinaron el surgimiento de nuevos sistemas naturales de clasificación. Karl von Lineo Lineé- (1707-1778), naturalista sueco, reconoció seis .clases en el reino Animal: Mammalia, Aves, Amphibia (que incluye además a los reptiles), Pisces, Insecto y Vermes. Los invertebrados sólo estaban representados por 2 clases (en con­traste con los 30 o + phyla actuales). Pero Linneo introdujo, además, el concepto de nomenclatura binomial, que consiste en un nombre científico doble en latín, o en griego latinizado: el primer nombre es el género (el lobo y el perro pertenecen, por ejemplo, al genero Canis, y el segundo, la especie (perro: Canis familiaris; lobo: Canis Lupus).

Este sistema fue universalmente adaptado a partir de la publicación en 1735 de la obra Systema Naturae que continúa vigente hasta hoy. El sistema Linneano esta­blece que cada especie, género, familia y así sucesivamente hasta llegar a reino, es un taxón y cada nivel de la jerarquía es una categoría taxonómica. La nomencla­tura de los taxones está regida por el Código Internacional de Nomenclatura Zooló­gica y el de Nomenclatura Botánica.

Linneo no pretendía establecer relaciones de parentesco, en las que no creía, pero sentó las bases de la moderna ciencia de la Taxonomía (del griego taxis: arreglo, or­denación; nomos: ley o norma).

Claro que Linneo consideraba que las especies eran fijas, inmutables desde la Crea­ción.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Teoría de la Evolución

 

 

El pensamiento científico del S XVIII se vio reflejado en dos escuelas o tendencias fundamentales, el fijismo o creacionismo y el transformismo, que defendían ideas muy distintas.

Para la primera, las especies son inmutables, es decir, son las mismas que existieron desde la Creación (defendida primero por dos grandes Filósofos griegos, Platón y Aris­tóteles, dominó el mundo antiguo, y más tarde, fue sostenida por Linneo, Cuvier; en cambio, para el transformismo, las especies son mutables, o sea, que experimentan cambios a través del tiempo.

La concepción transformista fue bosquejada por científicos como Georges-Louis Le Clerc de Buffon (1707-1788) y Erasmo Darwin (1731-1802), pero su representante más significativo fue Jean-Baptiste de Lamarck, quien sentó las bases de lo que se­ría una de las mayores revoluciones científicas de los tiempos modernos: la teoría de la evolución.

En términos biológicos, la evolución se entiende como el cambio y el desa­rrollo gradual de los organismos a lo largo del tiempo.

Según esta teoría, todos los organismos que hoy existen, así como también los que se extinguieron, están emparentados entre sí en grado variable, es decir, derivan a par­tir de un supuesto ancestro común.

La relación evolutiva existente entre dos o más organismos se conoce como paren­tesco u hologenia, y la base concreta de este parentesco es la capacidad de repro­ducción, es decir, de dejar descendencia fértil.

 

 

 

Georges-Leopold Cuvier (1769-1832) zoólogo y anatomista francés, es conside­rado el padre de la paleontología. Sin embargo Cuvier fue uno de los mayores de­fensores del fijismo. ¿Cómo explicaba entonces las diferencias entre los seres vivos actuales con los fósiles que encontraba? Elaboró para ello la teoría catastrofista o de los grandes cataclismos, según la cual todas las especies se extinguen totalmen­te tras sucesivas catástrofes. Esto conllevaría a un empobrecimiento progresivo de la fauna, de manera que la actual es una ínfima representación de lo que fue la fau­na primitiva de la tierra.

 

Georges-Louis de Buffon, estableció de manera rotunda que los fósiles corres­ponden a especies extinguidas, comprendiendo la necesidad de establecer relaciones de parentesco entre los seres vivos. Este científico francés no elaboró una teoría con sus ideas transformistas, pero sí sentó las bases para el desarrollo de conceptos elaborados luego por Lamarck.

 

Jeean-Baptiste Fierre Antoine Monet, caballero de Lamarek (1744-182): fue el primer naturalista que enunció una hipótesis científica sobre la evolución pa­ra explicar los cambios en las especies y la diversidad en los mismos. Su teoría se ba­saba en:

a- la función crea el órgano: es decir, que las adaptaciones surgen en los seres vi­vos como consecuencia de la interacción con el ambiente. Para Lamarck, cualquier parte de la anatomía de un ser vivo se debe al ambiente. Así, por ejemplo, explicó el largo cuello de las jirafas, quienes habrían tenido el cuello mucho más corto, pero la necesidad de alcanzar las hojas de los árboles las hizo esforzarse en estirar su cuello, de manera que, al final de sus vidas, lo tuvieron mucho más largo.

b- los caracteres adquiridos se heredan: o sea, que todos los caracteres que se adquieren a lo largo de la vida, son transmitidos a la descendencia. Así las jirafas que adquirieron el carácter cuello largo, lo transmitieron a sus hijos.

La teoría de Lamarck está prácticamente desechada en la actualidad, ya que todos sus postulados son erróneos. Con todo, su valor reside en haber roto definitivamente con las ideas fijistas tan difundidas hasta el siglo XVIII.

 

Charles Robert Darwin (1797-1875) publicó en 1859 su extensa obra  “El origen las especies”, en la que daba a conocer sus teorías sobre la evolución de los seres vivos. Influyeron de manera determinante en sus ideas dos hechos fundamentales: el viaje a bordo del Beagle, durante 1831 a 1836 y el libro Ensayo sobre la población, (1838) de Thomas Malthus.

Darwin invirtió mucho tiempo en la observación de la biodiversidad, analizando las pequeñas variaciones que existían en las especies semejantes y que ocupaban luga­res diferentes en los ecosistemas. También estudió los procesos de selección artificial que se realizaban para mejorar determinadas razas animales. A partir de estos ele­mentos, elaboró su teoría, basándose en:

a- la variedad en la descendencia: consiste en que, aunque los hijos son siempre muy semejantes a los padres, se diferencian entre sí y respecto de sus padres en al­gunos caracteres. Siguiendo con el ejemplo de las jirafas, dentro de la descendencia habrá una cierta variedad en el tamaño de los cuellos: unas tendrán el cuello más largo que otras.

b- la selección natural: es el proceso por el cual, de todos los individuos de una po­blación, sobreviven sólo aquellos que por sus características o fisiologías están mejor adaptados al medio. En el caso de las jirafas, las que tengan el cuello más largo co­merán mejor y sobrevivirán con más facilidad, siendo más probable, por lo tanto, que lleguen a reproducirse mejor que sus pares de cuello corto.

Existen numerosos hechos que muestran la selección natural, como por ejemplo, el hecho de que los leones casi siempre cazan a los antílopes más lentos, o sea, a los enfermos o viejos. Se puede decir en este caso que los leones ejercen una selección natural sobre los antílopes ya que eliminan a los que no pueden correr más rápido. Miles de años de selección natural han hecho que hoy los antílopes sean tan veloces. La teoría de Darwin explica cómo se produce el proceso evolutivo a través de la selec­ción natural, así como las extinciones. Pero Darwin no pudo explicar cuál es el pro­ceso por el que se produce la variedad en la descendencia.

Teorías sobre el origen de la vida

Durante mucho tiempo se ha estado suponiendo que la tierra era el centro del mundo y que el sol giraba en torno a ella. Asimismo, se ha creído durante miles de años que todos los animales, desde los insectos a los mamíferos podían ser engendrados no solamente por seres de la misma especie, sino también por vegetales o incluso por materia inerte, como el barro.

Desde la antigüedad, tanto en Europa como en los confines de Asia, se ha creído que existía un fenómeno de generación espontánea de los organismos vivos. Así en la china antigua estaba convencidos de que los pulgones naces espontáneamente de los bambúes si los brotes jóvenes de éstos se replantan en tiempo húmedo y cálido.

En el ramayana el libro sagrado de la India, se encuentra referencias al nacimiento espontáneo de moscas, coleópteros y parásitos diversos a partir de sudor y de basura. Las inscripciones babilónicas señalan que el barro de los canales pueden engendrar gusanos y otros animales. Igualmente en el Egipto antiguo, se pensaba que el limo del Nilo producía espontáneamente sapos, ranas, ratas,  serpientes y cocodrilos.

Esas creencias corresponden a observaciones reales, pero mal interpretadas. ¿Por qué los hombres habrían de tener otra explicación? Esa generación espontánea aparecía, en pura lógica como una voluntad creadora divina.

En la Grecia antigua, la vida se consideraba como una propiedad intrínseca de la propia materia. Por ser eterna, tiene que aparecer espontáneamente cada vez que las condiciones sean propicias. Aristóteles (384 322 AC) realizó la gran sistensis de las ideas sobre la generación espontánea. Pensaba que animales y plantas no solamente nacían de sistemas vivos parecidos a ellos, sino también de la materia en descomposición activada por el calor del Sol. El propio hombre podría tener un origen de características similares. Procedería de gusanos generados espontáneamente. Hasta el siglo XVI abundan los relatos de observaciones de generación espontánea, así como las leyendas trasmitidas a modo de testimonios.

En el renacimiento período de cambio de los conceptos acerca del universo un italiano Francesco Redi (1626 1697) asestó el primer golpe serio a los partidarios de la teoría de la generación espontánea. Este médico naturalista toscano describió en un tratado publicado en 1668 una serie de experimentos que demostraban que, contrariamente a lo que se creía todavía en esa época, las larvas blancas de la mosca de la carne no se generaban espontáneamente a partir de la carne en putrefacción. No obstante, hacía falta algo más para echar por tierra un dogma tan bien establecido. El propio Redi, por otra parte, admitía la posibilidad de generación espontánea en otros casos. Redí colocó en unos frascos diversos pescados y trozos de carne y los recubrió con una muselina muy fina. Lleno otros tarros con idénticos ingrediente pero los dejó sin cubrir. Al cavo de varios días comprobó que sólo el contenido de los segundos tarros estaba lleno de gusanos blancos. También observó que unas moscas ponían sus huevos sobre la muselina de los primeros frascos. De ello dedujo que los gusanos blancos de carne en descomposición eran larvas de mosca debidas a una contaminación por las moscas en un medio favorable y no una supuesta generación espontánea.

Sólo seis años después de la publicación de la obra de Redi, el holandés Antón van Leeuwenhock (1632 1723) inventó el antepasado del microscopio y realizó las primeras observaciones de microorganismos. A través de unas lentes de aumento, una especie de microscopio rudimentario fabricado por él mismo, vio cómo se abría ante él una nueva visión de la vida, totalmente insospechada hasta entonces.

En el agua de lluvia conservada al aire libre, en las infusiones más variadas o en los excrementos, observó y describió unos pequeños “animálculos” vivos de una gran diversidad. Demostró así la existencia de la mayoría de las grandes clases de microorganismo que más tarde se llamarían infusorios, levaduras y bacterias. La descripción de sus primeras observaciones contenida en una carta dirigida a la Royal Society de Londres el 9 de octubre de 1677 suscitó un enorme interés y provocó numerosos estudios similares. Se encontraron microorganismos en todas partes, tanto en infusiones de vegetales como en las sustancias orgánicas en putrefacción. ¿Cómo no suponer que esos animálculos se encontraban ahí por generación espontánea, si basta con dejar que la materia se descomponga en un lugar cálido para que aparezcan esos seres microscópicos? Sin embargo Van Leewnhock no creyó en semejante explicación y dedujo que los microorganismos  habían sido trasportados por el aire ambiente.

La hipótesis del sabio holandés fue confirmada por uno de sus discípulos Louis Joblot (1645 1723) quien realizó experimentos parecidos a los de Redí pero a escala microscópica. Los publicó en 1718 pero no resultaron lo suficientemente convincentes y pronto fueron olvidados. Los naturalistas siguieron en su gran mayoría, apoyando la idea de la generación espontánea, al menos en lo que respecta al mundo microscópico.

Así el conde de Bufón (1707 1788) pensaba a mediados del siglo XVIII que en la naturaleza están presentes unos gérmenes de vida que se dispersan con la descomposición de la sustancia orgánica y que son capaces de volverse a unir para producir microbios.

El naturalista galés Jhon Needham (1713 1781) amigo de Bufón, llevó a cabo numerosos experimentos para confirmar esa idea. Colocó en frascos herméticamente cerrados diversos sustancias orgánicas infusiones, licores extractos de animales. Y a pesar de proceder a un calentamiento sin esterilizare el medio observó la presencia de numerosos microbios.

Pero el abad Lázaro Spallanzani (1729 1799) un biólogo italiano criticó vivamente esas observaciones. Él mismo realizo centenares de pruebas análogas y obtuvo resultados completamente opuestos. Así se inició una viva polémica en la que los dos sabios se acusaron recíprocamente de utilizar unas deficientes condiciones en sus experimentos.

Spallanzani aseguraba que su colega utilizaba un calentamiento demasiado débil para provocar la esterilización. Needham  acusaba al sabio italiano de lo contrario, es decir, de utilizar un calentamiento demasiado intenso que destruía la “fuerza vital”  contenida en la materia orgánica del medio nutritivo. Ahora bien, sería precisamente esa misteriosa “fuerza vital” la que generaría los microorganismos.

Esa controversia se prolongó durante casi un siglo con diversos protagonistas y alcanzó su punto más álgido en 1860 con la publicación por parte del biólogo Félix Pouchet (1800 1872) de una obra voluminosa sobre la teoría de la generación espontánea, en la que se basaba en una multitud de ejemplos que le parecían irrefutables. Pouchet había estudiado muchos líquidos orgánicos. Después de esterilizarlos y aislarlos del aire exterior, todos producían microorganismos. El autor negaba categóricamente que éstos hubieran podido penetrar en los frascos desde el exterior.

Para acabar con esta polémica la Academia de Ciencias de Paris instituyo un premio para quien resolviera el problema mediante experimentos concluyentes.

Corría el año 1860 Louis Pastear (1822 1885) acababa de ser nombrado director de estudios científicos y administrador de la Escuela Normal Superior de Paris. En el desván de esa ilustre institución creó un laboratorio que él mismo creó. En él prosiguió sus trabajos hasta culminar unos experimentos que lo llegarían a la celebridad  y que le valdrían la obtención del Premio de la Academia de 1862. También sirvió para acabar definitivamente con el dogma de la generación espontánea.

Basándose en técnicas ya utilizadas, Pasteur aspiró aire a través de un tampón de algodón contenido en un tubo. Recuperó las partículas sólidas así concentradas y las analizó al microscopio. Observó en ellas la presencia de miles de microorganismos absolutamente idénticos a los microbios habituales. De esta forma demostró que el aire ambiente contiene multitud de microorganismos susceptibles de contaminar absolutamente todo desde las manos del investigador hasta las paredes del frasco de laboratorio. Entonces ideó un método experimental que permite mantener estéril un medio nutritivo sin que pierda su poder. Así demostró Pasteur que la generación no existe.

Tomo un líquido nutritivo (zumo de fruto por ejemplo) en un matraz redondo. Ablandó el cuello de matraz calentándolo y lo estiró y le dio una forma de S. Luego hirvió el contenido del matraz con lo que lo estiró y produjo una violenta corriente de vapor de agua. Después de este tratamiento el contenido del frasco no se modificó. Las gotitas de agua atrapadas en el tubo en S impidieron  la entrada de los microorganismos del aire. El líquido nutritivo aislado de los microorganismos del aire, puede quedar indefinidamente inalterado. Por el contrario si se corta el cuello de cisne, el líquido invadido por los microorganismos se altera rápidamente.

 

El 24 de noviembre de 1985 apareció una obra que revolucionaría las ciencias de la vida. El origen de las especies, del naturalista y biólogo británico Charles Darwin (1809 1882)

En el lustro comprendido entre 1831 y 1836 Darwin participó en la expedición del Beagle. Ese navío inglés tenía como misión el estudio de las costas de América del Sur y de las islas del Pacífico. En el transcurso de ese largo vieja, Darwin pudo reunir una considerable cantidad de información sobre las especies que se encontraban en territorios tan diferentes. Dos años después de su regreso a Europa empezó a interpretar sus observaciones y a utilizar el concepto de selección natural.

Le pareció que las especies se modificaban de forma gradual. Pasó varios años perfilando una teoría que se basa en líneas principales, en cuatro hipótesis fundamentales y revolucionarias.

1. El mundo vivo no es inmutable, las especies evolucionan a lo largo del tiempo.
2. Esta evolución es continua, se produce mediante pequeñas variaciones que se van generando de forma gradual y no por saltos brutales.
3. Existe una continuidad en el mundo vivo. Todos los organismos vivos tienen una miso origen.
4. La evolución biológica actual es el resultado de la selección natural, una gran variedad de individuos pueden aparecer en el seno de una misma especie, solo los mejores adaptados en función de su medio ambiente serán seleccionados de forma natural.

Darwin presento su teoría en 1858 en el curso de una conferencia de la Linnean Societý de Londres. Pero no quiso publicarla enseguida preocupado por acumular el máximo de pruebas y sobre todo por poner en claro sus ideas. Sin embargo, lo hizo sólo un año después ante el temor de perder la paternidad de su descubrimiento ya que el naturalisa británico Alfred Russel Wallece (1823 1913) estaba desarrollando una idea análoga.

Trascurrido ya más de un siglo, la teoría de Darwin ha sido enriquecida, revisada y modificada. No obstante, todas las modernas teorías evolucionistas se sitúan en la tradición darviniana. Al dar por supuesto la continuidad en el tiempo del mundo vivo, Darwin también simplificó de forma considerable el problema del origen de la vida. Este se redujo a explicar el origen de una especie viva extremadamente sencilla, una bacteria primitiva básica.

 

“Según el principio de la selección natural, con divergencia de los caracteres, no me parece imposible que los animales y las plantas hayan podido desarrollarse a partir de estas formas inferiores e intermedias (esporas y otros cuerpos reproductores de algas inferiores), ahora bien, si admitimos este punto debemos admitir también que todos los seres organizados que viven o que han vivido sobre la Tierra pueden descender de una única forma primordial”

El origen de las especies, de Charles Robert Darwin 1862

 

 

Existen, además de la generación espontánea, otras teorías más modernas que tratan de explicar con ciertas bases científicas el origen de la vida en nuestro planeta. Una de ellas es la panespermia, propuesta en 1908 por Arrhenius, y que afirma que ciertos gérmenes vivientes llegaron adheridos a algunos meteoritos, a los que se les da el nombre de cosmozoarios. Éstos, al encontrar las condiciones adecuadas en los mares terrestres evolucionaron  hasta alcanzar el grado de desarrollo que presentan los organismos en la actualidad.  Sin embargo esta teoría lejos está de explicar como surgió la vida en el universo.