Revista Conocimiento 39

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www.conocimientoenlinea.com Número 39, del 18 al 31 de agosto de 2006 Autores invitados: Francisco Xavier Castellanos, Alfredo Herrera, Ana M. Sifuentes, Hugo Barrera, Frédérick Thalasso, Raúl Garza Cuevas, Elva Aréchiga, Clara Díaz, Héctor M. Poggi Director Luis Eugenio Todd Doctor Hugo Barrera Saldaña, presidente del Comité Científico Nacional de bioMonterrey 2006. En Comunicación de la UANL Inicia diplomado de Periodismo Científico Página 56 Conferencistas internacionales invitados: Víctor de Lorenzo ESPAÑA Patrick Cunningham IRLANDA Jean.Paul Schwitzguebel SUIZA Ludo Diels BÉLGICA Alfredo Aguilar Romanillos COMISIÓN EUROPEA Mary Lopretti URUGUAY Ricardo Badilla CHILE Laureano Simón ESPAÑA Mayra de la Torre MÉXICO Gustavo Viniegra MÉXICO

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Revista Ciencia CONOCIMIENTO Tecnología número 39

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Autores invitados: Francisco Xavier Castellanos, Alfredo Herrera, Ana M. Sifuentes, Hugo Barrera, Frédérick Thalasso, Raúl Garza Cuevas, Elva Aréchiga, Clara Díaz, Héctor M. Poggi

Director Luis Eugenio Todd

Doctor Hugo Barrera Saldaña, presidente del Comité Científico Nacional de bioMonterrey 2006.

En Comunicación de la UANL

Inicia diplomado de Periodismo CientíficoPágina 56

Conferencistas internacionales invitados:

Víctor de LorenzoESPAÑA

Patrick CunninghamIRLANDA

Jean.Paul SchwitzguebelSUIZA

Ludo DielsBÉLGICA

Alfredo Aguilar RomanillosCOMISIÓN EUROPEA

Mary LoprettiURUGUAY

Ricardo BadillaCHILE

Laureano SimónESPAÑA

Mayra de la TorreMÉXICO

Gustavo ViniegraMÉXICO

Re ConocimientoJuan Roberto Zavala

Doctor Karim Acuña AskarPionero en la biorremediación de los aditivos principales de las gasolinas, y experto en la restauración de acuíferos, Karim Acuña Askar trabaja actualmente en proyectos relacionados con el desarrollo sustentable, orientados a la preservación y distribución del agua en el Estado de Nuevo León. En general, ha realizado investigación en las áreas de desarrollo, equidad y medio ambiente, y es autor de diversos capítulos en libros y de 75 artículos y resúmenes científicos publicados en memorias de congresos y en revistas especializadas. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.

Es licenciado en Ciencias Químicas por el ITESM, y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Química Analítica Biomédica de la UANL. Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Salud Ambiental, es de la Universidad de Tulane, en los Estados Unidos. Actualmente es profesor en la Facultad de Medicina de la UANL y ahí mismo investigador y responsable del Laboratorio de Biomediación Ambiental.

Doctora Katiushka Arévalo NiñoGanadora de los premios de investigación 1998, 1999 y 2003 que otorga la UANL, en las categorías de Ciencias Naturales, Ciencias Agropecuarias y Ciencias de la Tierra, Katiushka Arévalo Niño es una de las más destacadas investigadoras de nuestra comunidad y ha realizado investigación en las siguientes líneas: biotecnología agrícola, en el manejo de control biológico de insectos plaga; biotecnología industrial, específicamente en la selección y aplicación de enzimas de origen microbiano; en biotecnología ambiental

y en el estudio y aplicación de biopolímeros. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.

Es química bacterióloga parasitóloga por la UANL. En la misma institución obtuvo la Maestría en Ciencias, con especialidad en Microbiología, y el Doctorado en Ciencias, con especialidad en Biotecnología. En 1984 ingresó en la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL como personal de investigación no docente, y desde 1990 ahí mismo es profesora. De 2000 a 2003 fue secretaria técnica de la UANL.

Doctora Graciela García DíazCon una larga trayectoria en investigación en química analítica aplicada en las áreas de farmacología; toxicología ambiental y de alimentos aplicados en los campos de la acuacultura y en botánica (sequía y remoción de contaminantes), Graciela García Díaz ha producido también pigmentos naturales a partir de la levadura vía reactor para utilizarse como aditivo antioxidante. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores y presidenta electa de la Sociedad Química de México, sección Nuevo León.

Es química bacterióloga parasitóloga, y tiene una Maestría en Salud Pública, ambos grados académicos por la UANL Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Biotecnología, es de la misma universidad. Ha hecho dos estancias de investigación: una, de 1977 a 1981, en el Instituto de Farmacología y Toxicología de la Universidad de Heidelberg, en Alemania, y otra en el Instituto de Química de Alimentos de la Universidad Wolfang Goethe, del mismo país.

Doctora Lilia Hortencia Morales Ramos

Autora de cuatro capítulos en libros y de 32 artículos publicados en revistas especializadas, nacionales y extranjeras, Lilia Hortencia Morales Ramos realiza investigación en las áreas de control biológico de insectos y en el área de formulación de bioinsecticidas, habiendo logrado un formulado para el control del gusano barrenador de la caña de azúcar, que está en trámite de patente. Es profesora investigadora en la

Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL y miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.

Es química bacterióloga parasitóloga por la UANL y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Biotecnología, del CINVESTAV. Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Biotecnología, es de la UANL. En 1999 la UANL le dio un reconocimiento al “Mejor Trabajo de Investigación” en el área de Ciencias de la Tierra, y los años 1999 y 2003 le otorgó los “Premios de Investigación” en las áreas de Ciencias Naturales y Ciencias de la Tierra y Agropecuarias.

Doctor Raúl Antonio Garza CuevasInvestigador en los campos de ecología e impacto ambiental; en acuacultura, específicamente en proyectos de factibilidad de granjas acuícolas y en sistemas de cultivo de peces de agua dulce, así como en educación, sobre todo en sistemas didácticos para la enseñanza de la ecología, Raúl Antonio Garza Cuevas es profesor en el ITESM, donde ha participado en diversos proyectos de investigación y ha sido director del Programa Emprendedor de la División de Agronomía.

Es licenciado en Biología por la UANL y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Fisiotecnia y Fitomejoramiento, del ITESM. Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Ecología Acuática y Pesca, es de la UANL. En 1996, el ITESM le dio el Premio a la Labor Docente, y los años 1996 y 1997 le otorgó el Reconocimiento al Mérito Educativo. Es editor y coautor del libro de texto Ciencia Ambiental y Desarrollo Sostenible, publicado en 1997 por editorial Thomson International; de un capitulo en libro y de diez artículos publicados en revistas especializadas.

Doctor Óscar Torres AlanísCon una clara inclinación hacia la atención del ser humano, pues realiza investigación sobre la toxicidad del plomo y del mercurio en niños y en trabajadores y en los respectivos tratamientos con nuevos agentes quelantes, Óscar Torres Alanís ha realizado también investigación en otras áreas de contaminación ambiental, especialmente en el uso de biomarcadores; mecanismos de citotoxicidad de compuestos químicos y desarrollo de estudios de biodisponibilidad y bioequivalencia de fármacos.

Es médico cirujano partero por la UANL. Hizo la especialidad en Farmacología y Toxicología y el Doctorado en Medicina en la Universidad de Heidelberg, en Alemania. Tiene una especialidad en Medicina del Trabajo por la Facultad de Salud Pública de la UANL En 1999, la UANL le otorgó el Premio al Mejor Trabajo de Investigación, en el área de Ciencias de la Salud y en 2004 el Colegio de Médicos Cirujanos del Estado le dio la presea “Dr. Roberto Villarreal de la Garza”, por su trayectoria en el área de investigación.

A investigadores nuestros en Biotecnología Industrial y Ambiental

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

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

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

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

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

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

Estudiantes de los planteles del Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos de Nuevo León (CECyTE) fungieron como instructores de los “Campamentos de Verano”, organizados por el DIF Nuevo León.

En el periodo comprendido del 10 al 28 de julio participaron por primera vez de manera masiva 206 alumnos de 12 planteles CECyTES en 17 municipios diferentes, quienes fueron instructores de actividades recreativas, culturales, ecológicas y sociales de niños de seis a doce años, informó Saturnino Campoy Mendoza, director de Planeación y Evaluación de la institución.

“Lo que queremos lograr es que nuestro estudiante desarrolle una serie de habilidades; por ejemplo, ahí lo que van a hacer es ir a enseñar a otros. Es un programa donde ellos interactúan y aprenden de una manera muy práctica a integrarse en equipos de trabajo donde tratan a sus compañeros, a los superiores y con los niños; con esto están recibiendo una formación muy amplia de trabajo en equipo”.Los campamentos toman seis horas diarias de lunes a viernes, por lo que a manera de incentivo se les ofreció revalidar sus horas de actividad en los campamentos por tiempo de trabajo social y una ayuda económica de 150 pesos por semana para gastos de transporte.

Además de estas facilidades, el funcionario enfatizó el beneficio de aprendizaje para los muchachos, pues tuvieron oportunidad de relacionarse con jóvenes provenientes de otras instituciones educativas, principalmente de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Tecnológico de Monterrey.

Por Carlos Joloy

DIF

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EDITORIAL

DESCARTESPienso, luego existo

1596 a 1650

Existo porque pienso, pero frecuentemente pienso cómo destruir el ambiente para dejar de existir.

Es evidente que el hombre sigue siendo el lobo del hombre, frase que describe con brillantez Hermann Hess, lo cual es válido para el tratamiento que los seres humanos le estamos dando a nuestro ambiente circundante.

El calentamiento global, que motiva a los ecologistas pero genera sólo indiferencia en los políticos; la deforestación, que sigue vigente a toda velocidad, y la contaminación química de los mares y de los alimentos, son expresiones de autodestrucción social del ser humano, quien en su miopía de conciencia no acierta a reconocer y que, de continuar, conducirán inexorablemente al planeta a problemas irreversibles, desde el punto de vista de la supervivencia de la raza humana.

La Biotecnología es una ciencia extraordinariamente activa en el presente de la investigación científica, que busca generarle al ambiente, a través de la Bioética, más oportunidades de supervivencia para propiciar el desarrollo sustentable, ése que hace muchos años se votó en la Cumbre de Río como objetivo fundamental de las Naciones Unidas, pero que parece no haber tenido la respuesta política correspondiente.

En razón de lo anterior, una de las preguntas fundamentales que nos hacemos en el Congreso Internacional bioMONTERREY 2006, es aquélla que dice: ¿Estamos cuidando el medio ambiente de nuestros hijos?, y en el programa se trata de dar respuesta a la misma con innovaciones científicas y tecnológicas que van en favor de la protección indispensable de nuestra ecología y, por lo tanto, de nuestra vida y la de nuestros descendientes.

Esta tendencia de autoprotección se complementa con las actuales actividades de figuras políticas como Al Gore, quien recientemente publicó un libro titulado: An Inconvenient Truth e hizo una película documental extraordinaria, a la que se suman las realizadas por organismos como la UNESCO, la OMS y otras instancias de las Naciones Unidas, para despertar nuestra conciencia autocrítica y generar cambios

científicos y tecnológicos de beneficio para el medio ambiente.

En este tema, como es frecuente, los científicos que participarán y que saben la gravedad y la repercusión de esta problemática, lucharán para hacer prevalecer su verdad sobre la economía y sobre la política frívola que busca en el poder sólo el poder y no el saber, para preservar el futuro del homo sapiens.

Con el objetivo de preparar a los profesionistas que participarán en el desarrollo de la Ciudad Internacional del Conocimiento, inició el diplomado “Periodismo científico y sociedad del conocimiento” que ofrece

la Facultad de Ciencias de la Comunicación de la Universidad Autónoma de Nuevo León en coordinación con la Asociación de Periodistas “José Alvarado Santos” y la Coordinación de Ciencia y Tecnología.

La jornada arrancó con una notable participación de interesados que se reunieron en el auditorio de la facultad el pasado 12 de julio. Durante la ceremonia de inauguración, participó Carlos Guerrero Salazar, director de Estudios de Posgrado de la UANL, e hizo un llamado a los asistentes para formar parte del proyecto de la Ciudad del Conocimiento como divulgadores del trabajo científico que se genere.

“No basta con generar el conocimiento, hay que darlo a conocer, a entender a toda la sociedad; no basta con que los científicos entre ellos solos puedan discutir los temas de actualidad; no basta con que ellos entiendan lo que es la nanotecnología o la mecatrónica, sino que es indispensable que la sociedad entienda de lo que se está hablando y contar con su apoyo en este proyecto”.

Por su parte José Ángel Pequeño, director de la Asociación de Periodistas, informó que el diplomado de Periodismo Científico que constará de nueve sesiones y que tendrá valor curricular para los participantes, es una de las primeras acciones que la asociación prepara para dar mayor atención al trabajo y actualización académica de los periodistas.

“A partir de este diplomado éstas son las dos vertientes en las que trabaja la Asociación de Periodistas, la senda para quienes cuentan con estudios universitarios, que es la maestría y la certificación en competencias laborales en periodismo con reconocimiento nacional para quienes basan su trabajo en la experiencia empírica”, explicó.

En el evento también se contó con la participación de Roberto Silva, director de la Facultad de Ciencias de la Comunicación y Luis Eugenio Todd, director general de la Coordinación de Ciencia y Tecnología, quien además fue el primer expositor del diplomado con la conferencia “Inducción al Periodismo

Científico”.Todd consideró que el periodismo debe ser elemento formador y educador en cuestiones científicas. “Estamos mal en no darle entrada en nuestro periodismo a la ciencia porque es un elemento transformador; y no sólo estamos mal porque luego con nuestra ignorancia generamos problemas sociales y políticos muy serios por darle a la noticia científica un enfoque totalmente confuso que produce una falta de comprensión”, dijo.

Recomendó a los periodistas dar una inyección de participación a los avances

científicos en los medios de comunicación y ofrecer a la sociedad, mediante las noticias, un marco referencial para que comprendan los avances científicos.Así como Todd expresó su postura ante los asistentes al diplomando, durante las próximas sesiones se contará con reconocidos participantes como Debbie Treise, responsable del Área de Comunicación de la NASA, y los periodistas Jorge Villegas, Patricia Cerda y Ramón Alberto Garza, entre otros ponentes.

Carlos Joloy

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

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

Estudiantes de los planteles del Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos de Nuevo León (CECyTE) fungieron como instructores de los “Campamentos de Verano”, organizados por el DIF Nuevo León.

En el periodo comprendido del 10 al 28 de julio participaron por primera vez de manera masiva 206 alumnos de 12 planteles CECyTES en 17 municipios diferentes, quienes fueron instructores de actividades recreativas, culturales, ecológicas y sociales de niños de seis a doce años, informó Saturnino Campoy Mendoza, director de Planeación y Evaluación de la institución.

“Lo que queremos lograr es que nuestro estudiante desarrolle una serie de habilidades; por ejemplo, ahí lo que van a hacer es ir a enseñar a otros. Es un programa donde ellos interactúan y aprenden de una manera muy práctica a integrarse en equipos de trabajo donde tratan a sus compañeros, a los superiores y con los niños; con esto están recibiendo una formación muy amplia de trabajo en equipo”.Los campamentos toman seis horas diarias de lunes a viernes, por lo que a manera de incentivo se les ofreció revalidar sus horas de actividad en los campamentos por tiempo de trabajo social y una ayuda económica de 150 pesos por semana para gastos de transporte.

Además de estas facilidades, el funcionario enfatizó el beneficio de aprendizaje para los muchachos, pues tuvieron oportunidad de relacionarse con jóvenes provenientes de otras instituciones educativas, principalmente de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Tecnológico de Monterrey.

Por Carlos Joloy

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EDITORIAL

DESCARTESPienso, luego existo

1596 a 1650

Existo porque pienso, pero frecuentemente pienso cómo destruir el ambiente para dejar de existir.

Es evidente que el hombre sigue siendo el lobo del hombre, frase que describe con brillantez Hermann Hess, lo cual es válido para el tratamiento que los seres humanos le estamos dando a nuestro ambiente circundante.

El calentamiento global, que motiva a los ecologistas pero genera sólo indiferencia en los políticos; la deforestación, que sigue vigente a toda velocidad, y la contaminación química de los mares y de los alimentos, son expresiones de autodestrucción social del ser humano, quien en su miopía de conciencia no acierta a reconocer y que, de continuar, conducirán inexorablemente al planeta a problemas irreversibles, desde el punto de vista de la supervivencia de la raza humana.

La Biotecnología es una ciencia extraordinariamente activa en el presente de la investigación científica, que busca generarle al ambiente, a través de la Bioética, más oportunidades de supervivencia para propiciar el desarrollo sustentable, ése que hace muchos años se votó en la Cumbre de Río como objetivo fundamental de las Naciones Unidas, pero que parece no haber tenido la respuesta política correspondiente.

En razón de lo anterior, una de las preguntas fundamentales que nos hacemos en el Congreso Internacional bioMONTERREY 2006, es aquélla que dice: ¿Estamos cuidando el medio ambiente de nuestros hijos?, y en el programa se trata de dar respuesta a la misma con innovaciones científicas y tecnológicas que van en favor de la protección indispensable de nuestra ecología y, por lo tanto, de nuestra vida y la de nuestros descendientes.

Esta tendencia de autoprotección se complementa con las actuales actividades de figuras políticas como Al Gore, quien recientemente publicó un libro titulado: An Inconvenient Truth e hizo una película documental extraordinaria, a la que se suman las realizadas por organismos como la UNESCO, la OMS y otras instancias de las Naciones Unidas, para despertar nuestra conciencia autocrítica y generar cambios

científicos y tecnológicos de beneficio para el medio ambiente.

En este tema, como es frecuente, los científicos que participarán y que saben la gravedad y la repercusión de esta problemática, lucharán para hacer prevalecer su verdad sobre la economía y sobre la política frívola que busca en el poder sólo el poder y no el saber, para preservar el futuro del homo sapiens.

Con el objetivo de preparar a los profesionistas que participarán en el desarrollo de la Ciudad Internacional del Conocimiento, inició el diplomado “Periodismo científico y sociedad del conocimiento” que ofrece

la Facultad de Ciencias de la Comunicación de la Universidad Autónoma de Nuevo León en coordinación con la Asociación de Periodistas “José Alvarado Santos” y la Coordinación de Ciencia y Tecnología.

La jornada arrancó con una notable participación de interesados que se reunieron en el auditorio de la facultad el pasado 12 de julio. Durante la ceremonia de inauguración, participó Carlos Guerrero Salazar, director de Estudios de Posgrado de la UANL, e hizo un llamado a los asistentes para formar parte del proyecto de la Ciudad del Conocimiento como divulgadores del trabajo científico que se genere.

“No basta con generar el conocimiento, hay que darlo a conocer, a entender a toda la sociedad; no basta con que los científicos entre ellos solos puedan discutir los temas de actualidad; no basta con que ellos entiendan lo que es la nanotecnología o la mecatrónica, sino que es indispensable que la sociedad entienda de lo que se está hablando y contar con su apoyo en este proyecto”.

Por su parte José Ángel Pequeño, director de la Asociación de Periodistas, informó que el diplomado de Periodismo Científico que constará de nueve sesiones y que tendrá valor curricular para los participantes, es una de las primeras acciones que la asociación prepara para dar mayor atención al trabajo y actualización académica de los periodistas.

“A partir de este diplomado éstas son las dos vertientes en las que trabaja la Asociación de Periodistas, la senda para quienes cuentan con estudios universitarios, que es la maestría y la certificación en competencias laborales en periodismo con reconocimiento nacional para quienes basan su trabajo en la experiencia empírica”, explicó.

En el evento también se contó con la participación de Roberto Silva, director de la Facultad de Ciencias de la Comunicación y Luis Eugenio Todd, director general de la Coordinación de Ciencia y Tecnología, quien además fue el primer expositor del diplomado con la conferencia “Inducción al Periodismo

Científico”.Todd consideró que el periodismo debe ser elemento formador y educador en cuestiones científicas. “Estamos mal en no darle entrada en nuestro periodismo a la ciencia porque es un elemento transformador; y no sólo estamos mal porque luego con nuestra ignorancia generamos problemas sociales y políticos muy serios por darle a la noticia científica un enfoque totalmente confuso que produce una falta de comprensión”, dijo.

Recomendó a los periodistas dar una inyección de participación a los avances

científicos en los medios de comunicación y ofrecer a la sociedad, mediante las noticias, un marco referencial para que comprendan los avances científicos.Así como Todd expresó su postura ante los asistentes al diplomando, durante las próximas sesiones se contará con reconocidos participantes como Debbie Treise, responsable del Área de Comunicación de la NASA, y los periodistas Jorge Villegas, Patricia Cerda y Ramón Alberto Garza, entre otros ponentes.

Carlos Joloy

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la producción agropecuaria, aunque no dejan de surgir interrogantes, como la que abordaré a continuacion, y que crea gran controversia entre los investigadores del mundo. ¿No contaminará otras plantas el polen de cultivos transgénicos?

De acuerdo con la EPA, este asunto ha sido abordado por los acuerdos de los agricultores para construir protecciones alrededor de sus campos y acuerdos para limitar los cultivos hasta que exista más información acerca de las probabilidades de esta situación. Los estudios también demuestran que el polen sobrevive durante un corto período en los suelos y que depende de factores como la velocidad del viento y otros. Por lo tanto, aunque posible, es reducido el peligro de una polinización cruzada inadvertida.

LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICALos medicamentos que produce la industria farmacéutica son obtenidos de diversas maneras. Las moléculas relativamente simples se producen por procesos de síntesis química. Las moléculas más complejas generalmente son extraídas y purificadas a partir de microorganismos, plantas u órganos de animales. Los inconvenientes asociados a esta estrategia son los bajos rendimientos de producción y el riesgo de contaminación del producto con moléculas tóxicas u organismos patógenos (virus, priones).

Es por eso que, en el caso de medicamentos proteicos, la industria farmacéutica ha optado por el camino de la ingeniería genética o metodología del DNA recombinante.Mediante esta metodología es posible obtener enormes cantidades de una proteína, aislada de todos los componentes celulares del organismo de origen. Esto se consigue por

introducción y expresión del gen de interés en un organismo hospedador fácil de cultivar.

Este organismo se denomina entonces “organismo genética-mente modificado” o “transgénico”, y la proteína obtenida, “proteína recombinante”. Actualmente, los organismos empleados con este fin son microorganismos (bacterias y levaduras) y células de mamífero cultivadas in vitro, pero también es posible fabricar proteínas recombinantes en plantas y en la leche de animales como vacas y cabras.

PODEROSA TECNOLOGÍAComo podemos ver, la ingeniería genética es una tecnología poderosa. Si se utiliza de manera apropiada, podría beneficiar bastante a los agricultores, consumidores y al medio ambiente. La controversia es buena cuando es bien intencionada; por un lado, no se puede prohibir arbitrariamente una nueva tecnología, ya que todo el mundo saldría perdiendo los beneficios potenciales de una nueva ciencia; esto frenaría la innovación y la investigación.

Sin embargo, también es buena la atención crítica de la comunidad científica mundial para vigilar el buen uso y la valoración exhaustiva de la misma antes de llegar al consumidor. En México, se tienen contemplados programas de vigilancia a estas tecnologías por las dependencias oficiales correspondientes.

Las políticas sobre el uso y aprobación de estos productos se pueden consultar en las páginas de internet: (www.fda.gov/, www.epa.gov/, www.aphis.gov/usda,www.sagar.gob.mx).

Metagenómica: vanguardia de la ecología microbiana, 3

Diversidad genética ganadera: de la conservación a la explotaciónbiotecnológica, 6

Potencial de la fitorremediación, 9

Biotecnologías para el tratamiento de aguas residuales, 10

La evaluación de la contaminación por agroquímicos en sistemasacuáticos, 12

Biotecnología agroalimentaria e industrial, 15

Las enzimas y sus múltiples aplicaciones en la industria, 19

Contenido ConocimientoBiominería, un largo camino por recorrer, 23Ingeniería y escalamientode bio-reactores, 26

Seminario: Colaboración científicay tecnológica Unión Europea-AméricaLatina, 28

Reunión Cumbre Unión Europea-América Latina, 30

Medicina personalizada y sus oportunidades, 32

La Biotecnología y el desarrollosustentable, 36

Biorremediación ambiental, 40

Remoción de compuestos recalcitrantes ligninoides, 43

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9

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Hugo A. Barrera SaldañaEs licenciado en Biología por la Universidad Autónoma de Nuevo León, y tiene un doctorado en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Texas. Nació en Miguel Alemán, Tamaulipas. Ha recibido 13 premios de investigación de la UANL y 15 de carácter nacional.

Elva AréchigaEgresada del Centro de Investigaciones Avanzadas de la Universidad de Irapuato, del Departamento de Ingeniería Genética. Realizó estudios de desarrollo y diferenciación de hongos dimórficos en el Laboratorio de Desarrollo y Diferenciación de Hongos. Actualmente se encuentra realizando una Estancia posdoctoral en el Laboratorio de Genómica y Bioinformática de la ULIEG.

Frédéric ThalassoEs doctor en Biotecnología, egresado de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica. Es Investigador Nacional Nivel II; sus líneas de investigación son biotecnología ambiental, tratamiento biológico de aire y tratamiento aerobio de aguas residuales. Ha participado en proyectos como: “Desarrollo de la Olfatometría en México” y “Estudio básico de la nitrificación mediante técnicas de respirometría”.

María del Carmen Montes HorcasitasEs química farmacéutica bióloga por la Universidad Nacional Autónoma

de México. Tiene maestría y doctorado en ciencias con especialidad en Biotecnología por el Centro de Investigación y Estudios Avanzados. Trabaja como profesora investigadora y coordinadora académica del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del CINVESTAV-México.

Ana M. Sifuentes RincónQuímica farmacéutica bióloga por la Universidad Autónoma de Coahuila, obtuvo el grado de maestra y doctor en Ciencias en Biología Molecular e Ingeniería Genética en la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Es profesora titular del Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica, donde también se desempeñó como jefe de Posgrado durante el periodo octubre 2000 a enero de 2004.

Alfredo Herrera-EstrellaEs ingeniero bioquímico egresado de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional; doctor en Genética, por la Universidad Estatal de Gante, Bélgica, y realizó estancia posdoctoral en la misma universidad. Es profesor titular “D” del Departamento de Ingeniería Genética de la Unidad Irapuato del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Ha escrito 40 artículos en revistas con arbitraje, ha editado un libro y registrado tres patentes.

Autores invitados:

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Víctor de Lorenzo Prieto. Distinguido en 2001 con el Premio “Rey Jaime I”, en el rubro de Medio Ambiente, el doctor De Lorenzo Prieto es profesor investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de España.

Fue becario predoctoral del Instituto de Enzimología y Patología Molecular de este centro (1980-1983), y posdoctoral en la Unidad de Genética Molecular del Instituto Pasteur, en París (1984); NIH-John Fogarty, en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Berkeley (1984-87); de larga estancia en el Departamento de Bioquímica Médica (Centro Médico Universitario) de la Universidad de Ginebra (Suiza), y en el Departamento de Microbiología del Instituto Federal de Biotecnología (GBF) (1988-1989).

Ha sido colaborador científico (permanente) del Centro de Investigaciones Biológicas en Madrid (1990-1995) así como investigador científico (desde 1996) y subdirector del CNB (1997-1998).

Ha sido miembro de consejos editoriales de revistas como The Journal of Bacteriology, Environmental Microbiology, FEMS Microbiology Ecology, Microbiology y Biodegradation. Participa como miembro de la Organización Europea de Biología Molecular, de Investigación Ambiental, de la OCDE, Comité ad hoc de Expertos Gubernamentales en Biotecnología para la Protección del Medio Ambiente. Igualmente, ha sido delegado nacional en el Comité Permanente de la Vida y Ciencias Medioambientales de la Fundación Europea de la Ciencia.

Las áreas de interés del profesor De Lorenzo incluyen: Microbiología Molecular y Biotecnología; Biodegradación de compuestos xenobióticos; Instrumentación Genética de bacterias Gram-negativas destinadas a liberación medioambiental; Metales en sistemas procarióticos: transporte de hierro, resistencias a metales pesados y metaloadsorpción; Expresión genética en bacterias Gram-negativas con especial atención en Pseudomonas; Regulación de vías catabólicas y promotores s54-dependientes.

Han pasado más de 10 años desde que se dio a conocer la información genética completa (genoma) de un ser vivo. En la actualidad se han descrito una gran variedad de genomas de bacterias, de hongos, así como de organismos más complejos, como arabidopsis, la planta usada como modelo de estudio en vegetales; el del arroz, el del ratón e incluso el del humano.

Esto ha sido posible gracias a los avances tecnológicos en el campo de la genómica, principalmente en el área de

Doctor Francisco Xavier Castellanos-Juárez Investigador Posdoctoral Doctor Alfredo Herrera-Estrella Investigador Titular Langebio / CINVESTAV / Campus Guanajuato

Se define Biotecnología como el uso de organismos vivos o técnicas biológicas para la creación de nuevos productos,

tales como pan, queso, vino y cerveza, lo cual se ha venido haciendo durante siglos. La biotecnología moderna o ingeniería genética se refiere a la transferencia de DNA de un organismo vivo a otro. Algunos ejemplos de biotecnología moderna son antibióticos, insulina, interferón y semillas agrícolas. Comúnmente, a los

organismos que los producen se les llama organismos transgénicos.

En el futuro, los consumidores tendrán acceso a productos de mejor calidad; entre las mejoras podemos mencionar arroz y aceite de canola enriquecido con hierro y vitamina A, manzanas más firmes, plátanos más dulces, huevos con menos colesterol, leche con grasa “buena” no saturada, así como aceites para cocinar con grasa de baja saturación y mayor rendimiento.

MENOS CONTAMINACIÓN AMBIENTALEntre los beneficios ambientales podemos mencionar la disminución del uso de algunos productos químicos agrícolas -los pesticidas- lo cual traerá como consecuencia una menor probabilidad de contaminación por residuos, tanto en los productos como en suelo y agua.

Como se puede ver, se antoja un panorama amplio en el futuro de

Catedrática del Departamento de Comunicación / ITESM

Ingeniera Claudia Ordaz

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la producción agropecuaria, aunque no dejan de surgir interrogantes, como la que abordaré a continuacion, y que crea gran controversia entre los investigadores del mundo. ¿No contaminará otras plantas el polen de cultivos transgénicos?

De acuerdo con la EPA, este asunto ha sido abordado por los acuerdos de los agricultores para construir protecciones alrededor de sus campos y acuerdos para limitar los cultivos hasta que exista más información acerca de las probabilidades de esta situación. Los estudios también demuestran que el polen sobrevive durante un corto período en los suelos y que depende de factores como la velocidad del viento y otros. Por lo tanto, aunque posible, es reducido el peligro de una polinización cruzada inadvertida.

LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICALos medicamentos que produce la industria farmacéutica son obtenidos de diversas maneras. Las moléculas relativamente simples se producen por procesos de síntesis química. Las moléculas más complejas generalmente son extraídas y purificadas a partir de microorganismos, plantas u órganos de animales. Los inconvenientes asociados a esta estrategia son los bajos rendimientos de producción y el riesgo de contaminación del producto con moléculas tóxicas u organismos patógenos (virus, priones).

Es por eso que, en el caso de medicamentos proteicos, la industria farmacéutica ha optado por el camino de la ingeniería genética o metodología del DNA recombinante.Mediante esta metodología es posible obtener enormes cantidades de una proteína, aislada de todos los componentes celulares del organismo de origen. Esto se consigue por

introducción y expresión del gen de interés en un organismo hospedador fácil de cultivar.

Este organismo se denomina entonces “organismo genética-mente modificado” o “transgénico”, y la proteína obtenida, “proteína recombinante”. Actualmente, los organismos empleados con este fin son microorganismos (bacterias y levaduras) y células de mamífero cultivadas in vitro, pero también es posible fabricar proteínas recombinantes en plantas y en la leche de animales como vacas y cabras.

PODEROSA TECNOLOGÍAComo podemos ver, la ingeniería genética es una tecnología poderosa. Si se utiliza de manera apropiada, podría beneficiar bastante a los agricultores, consumidores y al medio ambiente. La controversia es buena cuando es bien intencionada; por un lado, no se puede prohibir arbitrariamente una nueva tecnología, ya que todo el mundo saldría perdiendo los beneficios potenciales de una nueva ciencia; esto frenaría la innovación y la investigación.

Sin embargo, también es buena la atención crítica de la comunidad científica mundial para vigilar el buen uso y la valoración exhaustiva de la misma antes de llegar al consumidor. En México, se tienen contemplados programas de vigilancia a estas tecnologías por las dependencias oficiales correspondientes.

Las políticas sobre el uso y aprobación de estos productos se pueden consultar en las páginas de internet: (www.fda.gov/, www.epa.gov/, www.aphis.gov/usda,www.sagar.gob.mx).

Metagenómica: vanguardia de la ecología microbiana, 3

Diversidad genética ganadera: de la conservación a la explotaciónbiotecnológica, 6

Potencial de la fitorremediación, 9

Biotecnologías para el tratamiento de aguas residuales, 10

La evaluación de la contaminación por agroquímicos en sistemasacuáticos, 12

Biotecnología agroalimentaria e industrial, 15

Las enzimas y sus múltiples aplicaciones en la industria, 19

Contenido ConocimientoBiominería, un largo camino por recorrer, 23Ingeniería y escalamientode bio-reactores, 26

Seminario: Colaboración científicay tecnológica Unión Europea-AméricaLatina, 28

Reunión Cumbre Unión Europea-América Latina, 30

Medicina personalizada y sus oportunidades, 32

La Biotecnología y el desarrollosustentable, 36

Biorremediación ambiental, 40

Remoción de compuestos recalcitrantes ligninoides, 43

55

48

9

12

Hugo A. Barrera SaldañaEs licenciado en Biología por la Universidad Autónoma de Nuevo León, y tiene un doctorado en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Texas. Nació en Miguel Alemán, Tamaulipas. Ha recibido 13 premios de investigación de la UANL y 15 de carácter nacional.

Elva AréchigaEgresada del Centro de Investigaciones Avanzadas de la Universidad de Irapuato, del Departamento de Ingeniería Genética. Realizó estudios de desarrollo y diferenciación de hongos dimórficos en el Laboratorio de Desarrollo y Diferenciación de Hongos. Actualmente se encuentra realizando una Estancia posdoctoral en el Laboratorio de Genómica y Bioinformática de la ULIEG.

Frédéric ThalassoEs doctor en Biotecnología, egresado de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica. Es Investigador Nacional Nivel II; sus líneas de investigación son biotecnología ambiental, tratamiento biológico de aire y tratamiento aerobio de aguas residuales. Ha participado en proyectos como: “Desarrollo de la Olfatometría en México” y “Estudio básico de la nitrificación mediante técnicas de respirometría”.

María del Carmen Montes HorcasitasEs química farmacéutica bióloga por la Universidad Nacional Autónoma

de México. Tiene maestría y doctorado en ciencias con especialidad en Biotecnología por el Centro de Investigación y Estudios Avanzados. Trabaja como profesora investigadora y coordinadora académica del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del CINVESTAV-México.

Ana M. Sifuentes RincónQuímica farmacéutica bióloga por la Universidad Autónoma de Coahuila, obtuvo el grado de maestra y doctor en Ciencias en Biología Molecular e Ingeniería Genética en la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Es profesora titular del Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica, donde también se desempeñó como jefe de Posgrado durante el periodo octubre 2000 a enero de 2004.

Alfredo Herrera-EstrellaEs ingeniero bioquímico egresado de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional; doctor en Genética, por la Universidad Estatal de Gante, Bélgica, y realizó estancia posdoctoral en la misma universidad. Es profesor titular “D” del Departamento de Ingeniería Genética de la Unidad Irapuato del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Ha escrito 40 artículos en revistas con arbitraje, ha editado un libro y registrado tres patentes.

Autores invitados:

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Víctor de Lorenzo Prieto. Distinguido en 2001 con el Premio “Rey Jaime I”, en el rubro de Medio Ambiente, el doctor De Lorenzo Prieto es profesor investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de España.

Fue becario predoctoral del Instituto de Enzimología y Patología Molecular de este centro (1980-1983), y posdoctoral en la Unidad de Genética Molecular del Instituto Pasteur, en París (1984); NIH-John Fogarty, en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Berkeley (1984-87); de larga estancia en el Departamento de Bioquímica Médica (Centro Médico Universitario) de la Universidad de Ginebra (Suiza), y en el Departamento de Microbiología del Instituto Federal de Biotecnología (GBF) (1988-1989).

Ha sido colaborador científico (permanente) del Centro de Investigaciones Biológicas en Madrid (1990-1995) así como investigador científico (desde 1996) y subdirector del CNB (1997-1998).

Ha sido miembro de consejos editoriales de revistas como The Journal of Bacteriology, Environmental Microbiology, FEMS Microbiology Ecology, Microbiology y Biodegradation. Participa como miembro de la Organización Europea de Biología Molecular, de Investigación Ambiental, de la OCDE, Comité ad hoc de Expertos Gubernamentales en Biotecnología para la Protección del Medio Ambiente. Igualmente, ha sido delegado nacional en el Comité Permanente de la Vida y Ciencias Medioambientales de la Fundación Europea de la Ciencia.

Las áreas de interés del profesor De Lorenzo incluyen: Microbiología Molecular y Biotecnología; Biodegradación de compuestos xenobióticos; Instrumentación Genética de bacterias Gram-negativas destinadas a liberación medioambiental; Metales en sistemas procarióticos: transporte de hierro, resistencias a metales pesados y metaloadsorpción; Expresión genética en bacterias Gram-negativas con especial atención en Pseudomonas; Regulación de vías catabólicas y promotores s54-dependientes.

Han pasado más de 10 años desde que se dio a conocer la información genética completa (genoma) de un ser vivo. En la actualidad se han descrito una gran variedad de genomas de bacterias, de hongos, así como de organismos más complejos, como arabidopsis, la planta usada como modelo de estudio en vegetales; el del arroz, el del ratón e incluso el del humano.

Esto ha sido posible gracias a los avances tecnológicos en el campo de la genómica, principalmente en el área de

Doctor Francisco Xavier Castellanos-Juárez Investigador Posdoctoral Doctor Alfredo Herrera-Estrella Investigador Titular Langebio / CINVESTAV / Campus Guanajuato

Se define Biotecnología como el uso de organismos vivos o técnicas biológicas para la creación de nuevos productos,

tales como pan, queso, vino y cerveza, lo cual se ha venido haciendo durante siglos. La biotecnología moderna o ingeniería genética se refiere a la transferencia de DNA de un organismo vivo a otro. Algunos ejemplos de biotecnología moderna son antibióticos, insulina, interferón y semillas agrícolas. Comúnmente, a los

organismos que los producen se les llama organismos transgénicos.

En el futuro, los consumidores tendrán acceso a productos de mejor calidad; entre las mejoras podemos mencionar arroz y aceite de canola enriquecido con hierro y vitamina A, manzanas más firmes, plátanos más dulces, huevos con menos colesterol, leche con grasa “buena” no saturada, así como aceites para cocinar con grasa de baja saturación y mayor rendimiento.

MENOS CONTAMINACIÓN AMBIENTALEntre los beneficios ambientales podemos mencionar la disminución del uso de algunos productos químicos agrícolas -los pesticidas- lo cual traerá como consecuencia una menor probabilidad de contaminación por residuos, tanto en los productos como en suelo y agua.

Como se puede ver, se antoja un panorama amplio en el futuro de

Catedrática del Departamento de Comunicación / ITESM

Ingeniera Claudia Ordaz

Page 6: Revista Conocimiento 39

secuenciación; es decir, la lectura y análisis del DNA (informa-ción genética) utilizando métodos más eficientes y menos costosos. Sin embargo, la fracción de los microorganismos conocidos y estudiados, respecto a los existentes en los muy diversos hábitats de nuestro planeta, es extremadamente pequeña.

Esto se debe a que la mayoría de los microorganismos que se han estudiado tienen algún grado de interacción con el hombre (como patógenos o que poseen alguna aplicación industrial, farmacéutica o agronómica); de hecho, éstos pertenecen al grupo de microorganismos aislables y cultivables por los métodos microbiológicos de laboratorio utilizados tradicionalmente. Sin embargo, se sabe que la gran mayoría (más del 99 por ciento) de los microorganismos no se pueden estudiar en el laboratorio, por lo que los análisis de diversidad microbiana basados en el aislamiento y cultivo de las especies nativas han descrito de forma muy limitada estas comunidades.

LA METAGENÓMICAEl doctor Jo Handelsman, de la Universidad de Wisconsin, acuñó el término Metagenómica, para hacer referencia a una nueva herramienta de la biología molecular, la cual permite aislar, identificar y caracterizar el material genético total proveniente de muestras de un hábitat particular. Los genomas de toda una comunidad microbiana son estudiados mediante el aislamiento de su DNA, mezclado a partir de muestras tomadas directamente del medio ambiente, sin requerir aislamiento previo de los microorganismos ahí presentes.

La Metagenómica se caracteriza entonces por permitir el estu-dio masivo del conjunto de genomas de los microorganismos presentes en dichas muestras, incluyendo aquéllos que no son cultivables en el laboratorio. De esta manera, es factible caracterizar la diversidad microbiana de un ecosistema como nunca antes. El enfoque empleado para llevar a cabo estos estudios consiste en extraer en conjunto el DNA de la muestra, fragmentándolo en partes pequeñas y uniéndolo a vectores (herramientas genéticas para facilitar su manipulación), integrando estas construcciones, denominadas bibliotecas genómicas, a sistemas bacterianos conocidos para poder analizarlos posteriormente. Sin embargo, las tecnologías utilizadas en secuenciación han progresado de tal manera, que incluso podría evitarse la necesidad de unir estos pequeños fragmentos de DNA a un vector, usando tecnologías de secuenciación de última generación (véase el número 25 de esta revista).

APLICACIONESSe ha caracterizado la secuencia de las clonas de interés que fueron identificadas por manifestar la presencia de genes nuevos que expresan actividades catalíticas importantes y de alto interés biotecnológico. Ejemplos de ello son la obtención de moléculas que participan en la biosíntesis de agentes que confieren actividad farmacológica o antimicrobiana, así como de genes que codifican para enzimas (proteínas) que poseen actividades industriales importantes, que en ocasiones soportan condiciones ambientales extremas (ejemplo: alta temperatura).

En este momento se están llevando a cabo proyectos involucrados en el uso de tecnologías limpias. Uno de ellos tiene como propósito entender mejor y modificar la vía fotosintética de las plantas, para aprovechar la energía de la luz solar e incrementar la producción de hidrógeno. A su vez, se plantea modificar las rutas productoras de enzimas bacterianas para que produzcan etanol, y usar ambos productos como biocombustibles, con un impacto inmediato en la protección del ambiente.

Otros grupos de investigación están interesados en extraer el genoma de una bacteria y sustituirlo por uno artificial, creado en el laboratorio. De esta manera se estaría reprogramando genéticamente al microorganismo para que produzca compuestos químicos, fármacos o como se mencionó en el párrafo anterior, bioenergéticos.

Es tal el potencial de la información generada mediante la Metagenómica, que ha dado lugar a la creación de empresas (como Synthetic Genomics) con base tecnológica, donde participan no sólo actores que han influido de manera determinante en el desarrollo de las ciencias genómicas, como Craig Venter, el controvertido personaje que participó de manera impactante en la secuenciación del genoma humano, sino también de grandes empresarios, incluso mexicanos, como Alfonso Romo.

Por otro lado, mediante la aplicación de la Metagenómica, se ha logrado la identificación de numerosas especies desconocidas y más de un millón de genes nuevos; el ensamble de genomas enteros, incluyendo microorganismos no cultivables, así como la caracterización de la estructura de las comunidades microbianas en ambientes extremos y/o muy complejos, y ¿por qué no?, también para explorar la existencia de seres vivos en otros planetas.

Así, la Metagenómica, además de ser útil para clonar genes con un uso potencial, permite describir de forma más global la diversidad total de los microorganismos nativos de un hábitat determinado e identificar las rutas bioquímicas presentes en dicha comunidad, acercándonos a la comprensión del funcionamiento de tales especies en su ambiente, y conduciéndonos a un nuevo entendimiento de los papeles ecológicos que juegan las comunidades microbianas en su nicho particular.

PERSPECTIVAS EN MEXICOMéxico es un país megadiverso, considerado uno de los cinco países con mayor diversidad biológica en el mundo. Tal diversidad es principalmente debida a los contrastantes y muy variados ecosistemas existentes en nuestro territorio. Para proteger esta biodiversidad, adicionalmente al establecimiento de áreas protegidas, es necesario describir y caracterizar las comunidades biológicas de los ecosistemas: identificar las especies que ahí habitan, caracterizar sus poblaciones, su abundancia y distribución; describir la estructura de sus comunidades, comprender su relación con el medio ambiente e interacción con otros organismos, así como definir su papel dentro del ecosistema. Esta información permitirá diseñar acciones y estrategias de preservación y rescate, y nos facultará incluso para realizar un eventual

4 53

La estrategia de las organizaciones comerciales ha trabajado mediante modelos financieros, y si bien el “jineteo” de los flujos de efectivo, al estilo David Blane (reconocido ilusionista), resulta conveniente para los negocios, realmente no cumple con el objetivo básico de toda empresa de dar valor a nosotros como consumidores y en sí a todos sus stakeholders.

REVOLUCIÓN BIOTECNOLÓGICA INDUSTRIALLa propuesta es contundente: transportándonos a un distinto marco laboral, el nuevo modelo económico estará soportado por una Revolución Biotecnológica Industrial, como lo propone la revista The Economist.

Ahora hablaremos de bioindustrias, las cuales manejan un tipo de finanzas muy peculiar: la de las bacterias y microbios; microorganismos que están generando toda una industria de útiles productos, que prometen cambiar el modo de vida tradicional de todos nosotros.

Científicos guiados por la conocida bacteria E. coli (Escherichia coli) trabajan en las nanobiociencias, para obtener sorprendentes terapias médicas como lo hacen Bio-Technical Resources, Manitowoc, Wisconsin, para producir glocusamina, sustancia que ayuda a las personas con artritis.

CRECIMIENTO LIMITADOEl crecimiento de las bioindustrias ha sido limitado, si lo comparamos con el mercado de los químicos tradicionales; sin embargo, la apuesta es clara, pues el potencial de los productos derivados de la investigación biotecnológica va desde suplementos de aminoácidos y vitamínicos, antibióticos y otros medicamentos, cosméticos, hasta combustibles (etanol) para diversos tipos de transportación.

Por dar algunos ejemplos de los usos microbianos y bacterianos, al igual que las industrias que se forman a partir de sus manipulaciones, tenemos: Escherichia Coli, responsable de la digestión de la comida en nuestro organismo. Pseudomonas putida, la cual trabaja en las plantas de tratamiento de agua para remover desechos. Streptomyces bacteria, que ayuda a la creación de antibióticos para el combate de enfermedades. Lactobacillus acidophilus, encargada de transformar la leche en yogurt. Saccharomyces cerevisiae, conocida como levadura. Arbuscular mycorrhizas, que ayuda a que las cosechas tomen sus nutrientes de la tierra. Bacillus thuringiensis, como pesticida natural en los jardines o en las plantaciones, entre muchas otras.

ARTÍFICES DE LA EVOLUCIÓNLos microbios y bacterias se han convertido en artífices de nuestra evolución sobre la faz de la Tierra, pues aparte de estar desde el principio de la vida en nuestro planeta y conformar la sopa primigenia, han formado parte de diversas civilizaciones para la creación, primordialmente, de alimentos (primeras bioindustrias).

Hoy en día, con la llegada de la Revolución Industrial Biotecnológica, los microorganismos trabajan para nosotros, contribuyen con los movimientos financieros de las empresas, y son base para el desarrollo de negocios.

Las compañías farmacéuticas están descifrando el código genético de diversas bacterias, para utilizarlas como base de creación de medicamentos en su reproducción en serie.

MANIPULACIÓN GENÉTICAA todo esto debemos agregar que estamos manipulando genéticamente a seres vivos y que los productos biotecnológicos industriales obtenidos pueden incorporarse a la tarea de “drug delivery”. Es decir, que pueden encargarse de llevar medicamento a un lugar determinado de nuestro cuerpo, ayudar en la defensa de intrusos a nuestro sistema inmunológico y dividir en moléculas algunas partículas que no podamos procesar correctamente.

Por otro lado los contaminantes petroleros y de otra índole son descompuestos en partículas básicas y simples para ser absorbidos nuevamente por el medio ambiente, gracias a otro tipo de bacterias, así como las “granjas bacterianas” en su proceso de fermentación son utilizadas para productos sustitutos del petróleo, plástico y combustible.

MICROBIOS Y BACTERIAS EN EL DESARROLLO HUMANOUn estudio muy provechoso es, como se ha comentado, analizar la importancia de los microbios y las bacterias en el desarrollo de los seres humanos. En una especie de “línea del tiempo” que iría más lejos de los trabajos de Pasteur, y más allá de pensar en éstos como agentes malignos al ser humano, veremos que tenemos una simbiosis muy directa con ellos y que realmente son ellos los que desde su mundo microscópico dominan este planeta y tal vez muchos otros en los confines del universo.

Pero para efectos prácticos de la sociedad teledirigida hacia el poder de las transacciones comerciales, estos microorganismos representan un potencial muy fructífero para los empresarios, en su afán de crear nuevas ventajas competitivas, generar recursos y crear las mencionadas bioindustrias. Tal vez así el mundo vuelva a ser esférico, y no plano, como lo percibe Friedman.

52 5

aprovechamiento racional y sustentable de esa enorme rique-za de recursos naturales.

Dado que los microorganismos son los organismos más abundantes en la tierra, y a pesar de la enorme relevancia de su participación en el funcionamiento de cualquier ecosistema, la caracterización de la biodiversidad en México se ha realizado principal y casi exclusivamente a nivel de flora y fauna, mientras que la riqueza biológica y genética microbiana nativa de nuestros ecosistemas ha sido poco estudiada. Por ello, el reto científico es implementar los estudios metagenómicos para caracterizar los ecosistemas tan particulares que se presentan en nuestro país. Pero quizá sea más prioritario crear conciencia, tanto en nuestras instituciones como en los empresarios, no sólo de la importancia científica de este tipo de estudios, sino también de su enorme potencial.

1. Handelsman, J. (2004) Metagenomics: application of genomics to uncultured microorganisms. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68:669–6852. Xu, J. (2006) Microbial ecology in the age of genomics and metagenomics: concepts, tools, and recent advances. Mol. Ecol. 15, 1713–1731

Mercadotecnia SocialMaestro Rodrigo Soto

“El mundo se ha vuelto plano”, comenta Thomas L. Friedman, pues las ventajas competitivas cada vez se están acortando y las economías se están moviendo hacia un pilar muy valioso que es “basarse en el conocimiento”, en donde el modelo de innovación descansa sobre llevar las ideas geniales de los científicos al mercado disruptivo de la industria y el libre comercio.

A su vez, gracias a la globalización y competitividad, coordinadas por las telecomunicaciones, donde los consumidores utilizan medios de consulta libres, como Wikipedia en lugar de la tradicional y costosa Enciclopedia Britannia, resulta un rompecabezas definir los nuevos modelos económicos del futuro.

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secuenciación; es decir, la lectura y análisis del DNA (informa-ción genética) utilizando métodos más eficientes y menos costosos. Sin embargo, la fracción de los microorganismos conocidos y estudiados, respecto a los existentes en los muy diversos hábitats de nuestro planeta, es extremadamente pequeña.

Esto se debe a que la mayoría de los microorganismos que se han estudiado tienen algún grado de interacción con el hombre (como patógenos o que poseen alguna aplicación industrial, farmacéutica o agronómica); de hecho, éstos pertenecen al grupo de microorganismos aislables y cultivables por los métodos microbiológicos de laboratorio utilizados tradicionalmente. Sin embargo, se sabe que la gran mayoría (más del 99 por ciento) de los microorganismos no se pueden estudiar en el laboratorio, por lo que los análisis de diversidad microbiana basados en el aislamiento y cultivo de las especies nativas han descrito de forma muy limitada estas comunidades.

LA METAGENÓMICAEl doctor Jo Handelsman, de la Universidad de Wisconsin, acuñó el término Metagenómica, para hacer referencia a una nueva herramienta de la biología molecular, la cual permite aislar, identificar y caracterizar el material genético total proveniente de muestras de un hábitat particular. Los genomas de toda una comunidad microbiana son estudiados mediante el aislamiento de su DNA, mezclado a partir de muestras tomadas directamente del medio ambiente, sin requerir aislamiento previo de los microorganismos ahí presentes.

La Metagenómica se caracteriza entonces por permitir el estu-dio masivo del conjunto de genomas de los microorganismos presentes en dichas muestras, incluyendo aquéllos que no son cultivables en el laboratorio. De esta manera, es factible caracterizar la diversidad microbiana de un ecosistema como nunca antes. El enfoque empleado para llevar a cabo estos estudios consiste en extraer en conjunto el DNA de la muestra, fragmentándolo en partes pequeñas y uniéndolo a vectores (herramientas genéticas para facilitar su manipulación), integrando estas construcciones, denominadas bibliotecas genómicas, a sistemas bacterianos conocidos para poder analizarlos posteriormente. Sin embargo, las tecnologías utilizadas en secuenciación han progresado de tal manera, que incluso podría evitarse la necesidad de unir estos pequeños fragmentos de DNA a un vector, usando tecnologías de secuenciación de última generación (véase el número 25 de esta revista).

APLICACIONESSe ha caracterizado la secuencia de las clonas de interés que fueron identificadas por manifestar la presencia de genes nuevos que expresan actividades catalíticas importantes y de alto interés biotecnológico. Ejemplos de ello son la obtención de moléculas que participan en la biosíntesis de agentes que confieren actividad farmacológica o antimicrobiana, así como de genes que codifican para enzimas (proteínas) que poseen actividades industriales importantes, que en ocasiones soportan condiciones ambientales extremas (ejemplo: alta temperatura).

En este momento se están llevando a cabo proyectos involucrados en el uso de tecnologías limpias. Uno de ellos tiene como propósito entender mejor y modificar la vía fotosintética de las plantas, para aprovechar la energía de la luz solar e incrementar la producción de hidrógeno. A su vez, se plantea modificar las rutas productoras de enzimas bacterianas para que produzcan etanol, y usar ambos productos como biocombustibles, con un impacto inmediato en la protección del ambiente.

Otros grupos de investigación están interesados en extraer el genoma de una bacteria y sustituirlo por uno artificial, creado en el laboratorio. De esta manera se estaría reprogramando genéticamente al microorganismo para que produzca compuestos químicos, fármacos o como se mencionó en el párrafo anterior, bioenergéticos.

Es tal el potencial de la información generada mediante la Metagenómica, que ha dado lugar a la creación de empresas (como Synthetic Genomics) con base tecnológica, donde participan no sólo actores que han influido de manera determinante en el desarrollo de las ciencias genómicas, como Craig Venter, el controvertido personaje que participó de manera impactante en la secuenciación del genoma humano, sino también de grandes empresarios, incluso mexicanos, como Alfonso Romo.

Por otro lado, mediante la aplicación de la Metagenómica, se ha logrado la identificación de numerosas especies desconocidas y más de un millón de genes nuevos; el ensamble de genomas enteros, incluyendo microorganismos no cultivables, así como la caracterización de la estructura de las comunidades microbianas en ambientes extremos y/o muy complejos, y ¿por qué no?, también para explorar la existencia de seres vivos en otros planetas.

Así, la Metagenómica, además de ser útil para clonar genes con un uso potencial, permite describir de forma más global la diversidad total de los microorganismos nativos de un hábitat determinado e identificar las rutas bioquímicas presentes en dicha comunidad, acercándonos a la comprensión del funcionamiento de tales especies en su ambiente, y conduciéndonos a un nuevo entendimiento de los papeles ecológicos que juegan las comunidades microbianas en su nicho particular.

PERSPECTIVAS EN MEXICOMéxico es un país megadiverso, considerado uno de los cinco países con mayor diversidad biológica en el mundo. Tal diversidad es principalmente debida a los contrastantes y muy variados ecosistemas existentes en nuestro territorio. Para proteger esta biodiversidad, adicionalmente al establecimiento de áreas protegidas, es necesario describir y caracterizar las comunidades biológicas de los ecosistemas: identificar las especies que ahí habitan, caracterizar sus poblaciones, su abundancia y distribución; describir la estructura de sus comunidades, comprender su relación con el medio ambiente e interacción con otros organismos, así como definir su papel dentro del ecosistema. Esta información permitirá diseñar acciones y estrategias de preservación y rescate, y nos facultará incluso para realizar un eventual

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La estrategia de las organizaciones comerciales ha trabajado mediante modelos financieros, y si bien el “jineteo” de los flujos de efectivo, al estilo David Blane (reconocido ilusionista), resulta conveniente para los negocios, realmente no cumple con el objetivo básico de toda empresa de dar valor a nosotros como consumidores y en sí a todos sus stakeholders.

REVOLUCIÓN BIOTECNOLÓGICA INDUSTRIALLa propuesta es contundente: transportándonos a un distinto marco laboral, el nuevo modelo económico estará soportado por una Revolución Biotecnológica Industrial, como lo propone la revista The Economist.

Ahora hablaremos de bioindustrias, las cuales manejan un tipo de finanzas muy peculiar: la de las bacterias y microbios; microorganismos que están generando toda una industria de útiles productos, que prometen cambiar el modo de vida tradicional de todos nosotros.

Científicos guiados por la conocida bacteria E. coli (Escherichia coli) trabajan en las nanobiociencias, para obtener sorprendentes terapias médicas como lo hacen Bio-Technical Resources, Manitowoc, Wisconsin, para producir glocusamina, sustancia que ayuda a las personas con artritis.

CRECIMIENTO LIMITADOEl crecimiento de las bioindustrias ha sido limitado, si lo comparamos con el mercado de los químicos tradicionales; sin embargo, la apuesta es clara, pues el potencial de los productos derivados de la investigación biotecnológica va desde suplementos de aminoácidos y vitamínicos, antibióticos y otros medicamentos, cosméticos, hasta combustibles (etanol) para diversos tipos de transportación.

Por dar algunos ejemplos de los usos microbianos y bacterianos, al igual que las industrias que se forman a partir de sus manipulaciones, tenemos: Escherichia Coli, responsable de la digestión de la comida en nuestro organismo. Pseudomonas putida, la cual trabaja en las plantas de tratamiento de agua para remover desechos. Streptomyces bacteria, que ayuda a la creación de antibióticos para el combate de enfermedades. Lactobacillus acidophilus, encargada de transformar la leche en yogurt. Saccharomyces cerevisiae, conocida como levadura. Arbuscular mycorrhizas, que ayuda a que las cosechas tomen sus nutrientes de la tierra. Bacillus thuringiensis, como pesticida natural en los jardines o en las plantaciones, entre muchas otras.

ARTÍFICES DE LA EVOLUCIÓNLos microbios y bacterias se han convertido en artífices de nuestra evolución sobre la faz de la Tierra, pues aparte de estar desde el principio de la vida en nuestro planeta y conformar la sopa primigenia, han formado parte de diversas civilizaciones para la creación, primordialmente, de alimentos (primeras bioindustrias).

Hoy en día, con la llegada de la Revolución Industrial Biotecnológica, los microorganismos trabajan para nosotros, contribuyen con los movimientos financieros de las empresas, y son base para el desarrollo de negocios.

Las compañías farmacéuticas están descifrando el código genético de diversas bacterias, para utilizarlas como base de creación de medicamentos en su reproducción en serie.

MANIPULACIÓN GENÉTICAA todo esto debemos agregar que estamos manipulando genéticamente a seres vivos y que los productos biotecnológicos industriales obtenidos pueden incorporarse a la tarea de “drug delivery”. Es decir, que pueden encargarse de llevar medicamento a un lugar determinado de nuestro cuerpo, ayudar en la defensa de intrusos a nuestro sistema inmunológico y dividir en moléculas algunas partículas que no podamos procesar correctamente.

Por otro lado los contaminantes petroleros y de otra índole son descompuestos en partículas básicas y simples para ser absorbidos nuevamente por el medio ambiente, gracias a otro tipo de bacterias, así como las “granjas bacterianas” en su proceso de fermentación son utilizadas para productos sustitutos del petróleo, plástico y combustible.

MICROBIOS Y BACTERIAS EN EL DESARROLLO HUMANOUn estudio muy provechoso es, como se ha comentado, analizar la importancia de los microbios y las bacterias en el desarrollo de los seres humanos. En una especie de “línea del tiempo” que iría más lejos de los trabajos de Pasteur, y más allá de pensar en éstos como agentes malignos al ser humano, veremos que tenemos una simbiosis muy directa con ellos y que realmente son ellos los que desde su mundo microscópico dominan este planeta y tal vez muchos otros en los confines del universo.

Pero para efectos prácticos de la sociedad teledirigida hacia el poder de las transacciones comerciales, estos microorganismos representan un potencial muy fructífero para los empresarios, en su afán de crear nuevas ventajas competitivas, generar recursos y crear las mencionadas bioindustrias. Tal vez así el mundo vuelva a ser esférico, y no plano, como lo percibe Friedman.

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aprovechamiento racional y sustentable de esa enorme rique-za de recursos naturales.

Dado que los microorganismos son los organismos más abundantes en la tierra, y a pesar de la enorme relevancia de su participación en el funcionamiento de cualquier ecosistema, la caracterización de la biodiversidad en México se ha realizado principal y casi exclusivamente a nivel de flora y fauna, mientras que la riqueza biológica y genética microbiana nativa de nuestros ecosistemas ha sido poco estudiada. Por ello, el reto científico es implementar los estudios metagenómicos para caracterizar los ecosistemas tan particulares que se presentan en nuestro país. Pero quizá sea más prioritario crear conciencia, tanto en nuestras instituciones como en los empresarios, no sólo de la importancia científica de este tipo de estudios, sino también de su enorme potencial.

1. Handelsman, J. (2004) Metagenomics: application of genomics to uncultured microorganisms. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68:669–6852. Xu, J. (2006) Microbial ecology in the age of genomics and metagenomics: concepts, tools, and recent advances. Mol. Ecol. 15, 1713–1731

Mercadotecnia SocialMaestro Rodrigo Soto

“El mundo se ha vuelto plano”, comenta Thomas L. Friedman, pues las ventajas competitivas cada vez se están acortando y las economías se están moviendo hacia un pilar muy valioso que es “basarse en el conocimiento”, en donde el modelo de innovación descansa sobre llevar las ideas geniales de los científicos al mercado disruptivo de la industria y el libre comercio.

A su vez, gracias a la globalización y competitividad, coordinadas por las telecomunicaciones, donde los consumidores utilizan medios de consulta libres, como Wikipedia en lugar de la tradicional y costosa Enciclopedia Britannia, resulta un rompecabezas definir los nuevos modelos económicos del futuro.

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Patrick Cunningham. Es profesor, desde 1974, del Departamento de Genética Animal en el Trinity College, de Dublín, Irlanda. Dirigió el Grupo de Trabajo sobre Educación Superior de la Real Academia Irlandesa (2004-2005). Fue subdirector de Investigación en An Foras Taluntais (1980-1988); profesor visitante en el Instituto de Desarrollo Económico (Banco Mundial, 1988), y director de la División de Producción Animal y Salud de la FAO (Roma, 1990-1993).

Ha publicado extensivamente sobre genética de los animales domésticos. Entre algunas de sus publicaciones se incluyen: “Genética y Origen del Ganado Bovino Africano”, en Orígenes y Desarrollo del Ganado Africano: Arqueología, Genética, Lingüística y Etnografía, R.M. Blench and K.C. MacDonald, Londres (2000); “Análisis Molecular Genético de Poblaciones de Zebroid Africano”, (mismo libro); y “Determinación de Parentesco y Relación en Salmón del Atlántico de Granja, usando microsatélites”, en Acuacultura (2000) [A.T. Norris, D.G. Bradley, E.P. Cunningham].

Sus principales líneas de investigación versan sobre genética cuantitativa, conservación genética de razas de ganado y uso de métodos moleculares para analizar la historia genética y estructura de poblaciones bovinas y caprinas.

Es cofundador y presidente de la compañía biotecnológica IdentiGEN. Fue electo para la Academia en 1974, y participó en los Consejos de 1979-83 y de 1998-2000.

La diversidad biológica o biodiversidad se define como “la variedad de organismos en todas sus formas, interacciones y niveles”; se le considera también sinónimo de diversidad de especies, diversidad de ecosistemas y diversidad genética. La importancia de la biodiversidad se hace evidente cuando pensamos que nuestros alimentos y otras necesidades básicas de desarrollo y bienestar son resultado

del uso y explotación de esa biodiversidad. Un buen ejemplo de ello son los recursos pecuarios.

Globalmente, la producción ganadera representa aproximadamente el 40 por ciento del valor total de la producción agropecuaria. Desde que empezó la domesticación del ganado hace más de nueve mil años, el hombre ha procurado por varios medios identificar a los

Doctora Ana M. Sifuentes Rincón [email protected] Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico NacionalReynosa, TamaulipasDoctor Hugo A. Barrera Saldaña [email protected] UANL Facultad de Medicina

REFERENCIAS:1También se dice biodegradable y se refiere a que puede ser transformado en sustancias más simples

por la actividad de los organismos descomponedores del suelo y así ser eliminado del medio ambiente.

Un organismo descomponedor generalmente es una bacteria o un hongo, que transforma la materia

orgánica en compuestos químicos más simples, devolviendo así los nutrientes al medio ambiente.

2 El polímero es una molécula larga constituida por muchas unidades pequeñas que se repiten. Por

ejemplo, son polímeros el ADN, las proteínas y los plásticos.

3 La biotecnología se entiende como el empleo de organismos vivos para la obtención de un producto o

servicio útil para el hombre.

Ricardo debe estar mucho mejor enterado que yo, y estará feliz de que, buscando solucionar estos problemas, los científicos e ingenieros ya están desarrollando plásticos biodegradables obtenidos de fuentes renovables, como las plantas y las bacterias.

PLÁSTICOS A PARTIR DE ALMIDÓNEl almidón es un polímero2 natural contenido abundantemente en los cereales, el maíz, y la papa. El almidón puede ser procesado y convertido en un plástico llamado PLA (poliláctido), que se encuentra en el mercado desde 1990, y ha demostrado ser muy bueno en medicina, para implantes, suturas y cápsulas de remedios, debido a su capacidad de disolverse después de poco tiempo.

También se usa para hacer macetas que se plantan directamente y tiempo después se degradan en la tierra. Hay otro tipo de polímeros biodegradables que se producen empleando bacterias que fabrican gránulos de los plásticos llamados polihidroxialcanoato (PHA) y polihidroxibutiratos (PHB). Ambos pueden ser moldeados, fundidos y conformados como los plásticos derivados del petróleo; tienen la misma flexibilidad, con la ventaja de ser biodegradables.

¿CUÁNTO CUESTAN LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES?Los PLA, PHA y PHB son bastante más caros que los plásticos convencionales, aunque los plásticos derivados del petróleo no contabilizan en su precio los costos de los daños producidos al medio ambiente. Por fortuna, la biotecnología sigue trabajando y seguramente en breve habrá resuelto el problema de costos3.

Biotecnología industrial.- Desde hace varias décadas, las grandes empresas multinacionales dedicadas a la biotecnología tienen puestos sus ojos en las plantas, porque como bien sabemos a través de la herbolaria mexicana tradicional, éstas encierran enormes posibilidades curativas y ahora también representan negocios millonarios.

La empresa norteamericana Pharmagenesis, mediante la utilización de la biología y la informática, está comercializando la planta china llamada Liana del Dios del Trueno, como remedio eficaz contra la artritis y el cáncer.

Monsanto es otra empresa norteamericana, fundada en 1901, que ha fabricado diversos productos que resultaron ser tóxicos, algunos tan letales como el agente naranja que proveyó durante la guerra contra Viet Nam.

En fin, que la biotecnología industrial sigue teniendo dos caras, y eso no se va a quitar como se quita un catarro.

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALLa biotecnología ambiental es la aplicación de procesos biológicos modernos para proteger y restaurar la calidad del ambiente; por ejemplo, eliminando la polución y limpiando las aguas residuales, así como purificando el aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros.

Ahora se habla mucho de la biorremediación, o sea el uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o la limpieza de los sistemas acuáticos y terrestres, mediante el uso de sistemas biológicos basados en microorganismos y plantas.

Son muchas las empresas industriales que están invirtiendo en el desarrollo de procesos para la prevención, con el fin de reducir el deterioro del ambiente como parte de las acciones que propenden al desarrollo de una sociedad sostenible. La biotecnología puede ayudar mucho en la evaluación del estado de los ecosistemas; para eliminar la toxicidad de algunos contaminantes; en la producción de materiales biodegradables a partir de recursos renovables, y en el desarrollo de procesos de manufactura y manejo de desechos ambientalmente seguros.

Los sueños de Ricardo en el sentido de producir plásticos biodegradables y de cuidar y preservar el medio ambiente no se han cumplido cabalmente, pero en ésas están los biotecnólogos y sus empresas; ojalá que mis ojos lo alcancen a ver.

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animales superiores, con el fin de propagar y conservar sus características. Entre los principales animales que se han domesticado se encuentran los bovinos, porcinos, ovinos y caprinos. Las diversas áreas geográficas en las cuales se ha criado el ganado, así como los múltiples usos que se le ha dado (carne, lechería, ceremonial, etcétera), han originado una gran diversidad de razas; por lo tanto, éstas se consideran como la base de la conservación genética del ganado.

Desarrollar y conservar la diversidad genética de los animales domesticados, además de ser una estrategia de protección de una de las principales fuentes alimenticias, representa para cada país la oportunidad de mantener un patrimonio biológico con potencial para ser utilizado como fuente de variación, que permita a las poblaciones animales cambiar y adaptarse a diferentes ambientes y necesidades productivas.

LA DIVERSIDAD GENÉTICA Y SU ESTUDIOTodos los organismos vivos poseen un genoma, el cual se define como la unidad funcional de la que depende la herencia. La mayoría de los genomas están constituidos de DNA, el cual está formado por cadenas de nucleótidos (guanina, adenina, timina, citocina) que integran los genes (Figura 1). La transmisión y combinación de los genes de los padres a su descendencia es lo que permite a un organismo poseer características visibles (fenotipo) y un genoma único (genotipo).

El estudio de la diversidad puede realizarse a nivel genotípico y fenotípico. El genotipo contiene los códigos de información que definen al individuo, incluyendo detalles de su morfología, desarrollo, comportamiento, potencial y limitaciones biológicas. La expresión del genotipo es denominado fenotipo. Mientras que el genotipo es transmitido de una generación a la siguiente en los eventos reproductivos, el fenotipo es influenciado además de por el componente genético, por el ambiente.

A nivel poblacional, todos los individuos difieren en mayor o menor medida en el genotipo, lo cual afecta diferencialmente a los fenotipos. Por lo tanto, el fenotipo no es necesariamente una buena guía de la variación genética, y los miembros de una raza pueden parecer similares exteriormente, pero ser diametralmente diferentes a nivel genético. Inversamente, aunque dentro de una especie las razas pueden observarse muy diferentes, genéticamente pueden estar muy relacionadas.

En la actualidad, el estudio de la diversidad genética se ha enfocado en la determinación de los patrones de diversidad del genoma de los individuos, haciendo uso de los marcadores moleculares (Figura 2). Con el uso de estas herramientas de Biología Molecular, se han creado mapas genéticos y físicos que muestran la localización y posición de los genes. Asimismo, permiten detectar cambios dentro de genes específicos que se sabe son responsables de la expresión fenotípica diferencial entre dos individuos (Figura 3).

Los métodos moleculares para describir la diversidad dentro de las especies se han empleado en una amplia gama de mamíferos y han generado información valiosa referente a estrategias de conservación. Además, actualmente se está estableciendo el inventario de razas, y aplicando los conceptos formulados originalmente para la cuantificación de la diversidad de la

especie. Las razas conservadas proporcionarán los recursos valiosos para el futuro del sector agropecuario.

ESTUDIOS DE DIVERSIDAD GENÉTICA EN BOVINOSDe las 790 razas de ganado bovino existentes en el mundo, cerca de 270 se localizan en Europa. El aislamiento genético y la separación geográfica practicados desde hace más de 100-200 años, han provocado la divergencia de poblaciones. Las razas de ganado local han sido desplazadas casi totalmente por las razas de ganado comercial altamente productivas, por lo que la diversidad genética del ganado bovino está disminuyendo.

Aunque el número de razas es relativamente pequeño, las innovaciones técnicas en transporte, comunicaciones y sistemas de reproducción (incubadoras, inseminación artificial

Los macadores moleculares son herramientas que permiten detectar variaciones específicas del ADN entre individuos

Tipos de marcadores Moleculares

RFLPs (Restriction Fragment Lenght Polimorphisms)

Micro satélites o STRs (Simple Tanden, Repeat)

SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms)

ESTs (Expressed Sequence Tag)

RAPDs ( Random amplifled polymorphisms)

AFLPs (Amplified Fragment length polymorphisms)

ISSRs (inter Simple Sequence Repeat)

¿Qué es el materail Genético?

Está compuesto por nucleótedos (A,T,G yC) dispuestos

en “pares de bases” y se ensamblan en una doble hélice.

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

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Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Diferencias enla secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Director del Centro de Altos Estudios e Investigación Pedagógica

Profesor Ismael Vidales Delgado

Antecedentes

Cuando el doctor Luis Eugenio Todd era rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, tuve la fortuna de conocer al licenciado Ricardo Mier Ayala, un hombre

apasionado por el cuidado y la preservación del ambiente, pero especialmente estudioso de los plásticos no degradables1. Ambos: Todd-Mier editaron un hermoso libro precisamente sobre el tema que hoy nos ocupa, y que fuera pionero en el cuidado y preservación del medio ambiente; el libro estuvo preparado con sólida información científica y extraordinaria calidad de edición. Dedico, con especial reconocimiento y nostalgia, esta colaboración a Ricardo y su obra, anticipados e incomprendidos en su tiempo.mpo.

LA BIOTECNOLOGÍA Y LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLESRecuerdo que cuantas veces se tocaba el tema de los plásticos, Ricardo reaccionaba apasionadamente, preocupado siempre por el daño que éstos ocasionaban al ambiente. Tenía razón: basta pensar un poco en que todo lo que compramos cotidianamente viene en una bolsa de plástico.

La mayor parte de la comida rápida y la envasada, las bebidas gaseosas, los accesorios, los cosméticos, los juguetes, las computadoras, y la mayor parte de las piezas del automóvil son de plástico. Los plásticos protegen al producto, son baratos, atractivos y parece que van a durar per secula seculorum.

Desafortunadamente, esto es casi cierto; la durabilidad de los plásticos es uno de los más graves problemas que enfrenta el medio ambiente; el otro es que provienen del petróleo y sus derivados, que no son renovables.

Page 9: Revista Conocimiento 39

6 51

Patrick Cunningham. Es profesor, desde 1974, del Departamento de Genética Animal en el Trinity College, de Dublín, Irlanda. Dirigió el Grupo de Trabajo sobre Educación Superior de la Real Academia Irlandesa (2004-2005). Fue subdirector de Investigación en An Foras Taluntais (1980-1988); profesor visitante en el Instituto de Desarrollo Económico (Banco Mundial, 1988), y director de la División de Producción Animal y Salud de la FAO (Roma, 1990-1993).

Ha publicado extensivamente sobre genética de los animales domésticos. Entre algunas de sus publicaciones se incluyen: “Genética y Origen del Ganado Bovino Africano”, en Orígenes y Desarrollo del Ganado Africano: Arqueología, Genética, Lingüística y Etnografía, R.M. Blench and K.C. MacDonald, Londres (2000); “Análisis Molecular Genético de Poblaciones de Zebroid Africano”, (mismo libro); y “Determinación de Parentesco y Relación en Salmón del Atlántico de Granja, usando microsatélites”, en Acuacultura (2000) [A.T. Norris, D.G. Bradley, E.P. Cunningham].

Sus principales líneas de investigación versan sobre genética cuantitativa, conservación genética de razas de ganado y uso de métodos moleculares para analizar la historia genética y estructura de poblaciones bovinas y caprinas.

Es cofundador y presidente de la compañía biotecnológica IdentiGEN. Fue electo para la Academia en 1974, y participó en los Consejos de 1979-83 y de 1998-2000.

La diversidad biológica o biodiversidad se define como “la variedad de organismos en todas sus formas, interacciones y niveles”; se le considera también sinónimo de diversidad de especies, diversidad de ecosistemas y diversidad genética. La importancia de la biodiversidad se hace evidente cuando pensamos que nuestros alimentos y otras necesidades básicas de desarrollo y bienestar son resultado

del uso y explotación de esa biodiversidad. Un buen ejemplo de ello son los recursos pecuarios.

Globalmente, la producción ganadera representa aproximadamente el 40 por ciento del valor total de la producción agropecuaria. Desde que empezó la domesticación del ganado hace más de nueve mil años, el hombre ha procurado por varios medios identificar a los

Doctora Ana M. Sifuentes Rincón [email protected] Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico NacionalReynosa, TamaulipasDoctor Hugo A. Barrera Saldaña [email protected] UANL Facultad de Medicina

REFERENCIAS:1También se dice biodegradable y se refiere a que puede ser transformado en sustancias más simples

por la actividad de los organismos descomponedores del suelo y así ser eliminado del medio ambiente.

Un organismo descomponedor generalmente es una bacteria o un hongo, que transforma la materia

orgánica en compuestos químicos más simples, devolviendo así los nutrientes al medio ambiente.

2 El polímero es una molécula larga constituida por muchas unidades pequeñas que se repiten. Por

ejemplo, son polímeros el ADN, las proteínas y los plásticos.

3 La biotecnología se entiende como el empleo de organismos vivos para la obtención de un producto o

servicio útil para el hombre.

Ricardo debe estar mucho mejor enterado que yo, y estará feliz de que, buscando solucionar estos problemas, los científicos e ingenieros ya están desarrollando plásticos biodegradables obtenidos de fuentes renovables, como las plantas y las bacterias.

PLÁSTICOS A PARTIR DE ALMIDÓNEl almidón es un polímero2 natural contenido abundantemente en los cereales, el maíz, y la papa. El almidón puede ser procesado y convertido en un plástico llamado PLA (poliláctido), que se encuentra en el mercado desde 1990, y ha demostrado ser muy bueno en medicina, para implantes, suturas y cápsulas de remedios, debido a su capacidad de disolverse después de poco tiempo.

También se usa para hacer macetas que se plantan directamente y tiempo después se degradan en la tierra. Hay otro tipo de polímeros biodegradables que se producen empleando bacterias que fabrican gránulos de los plásticos llamados polihidroxialcanoato (PHA) y polihidroxibutiratos (PHB). Ambos pueden ser moldeados, fundidos y conformados como los plásticos derivados del petróleo; tienen la misma flexibilidad, con la ventaja de ser biodegradables.

¿CUÁNTO CUESTAN LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES?Los PLA, PHA y PHB son bastante más caros que los plásticos convencionales, aunque los plásticos derivados del petróleo no contabilizan en su precio los costos de los daños producidos al medio ambiente. Por fortuna, la biotecnología sigue trabajando y seguramente en breve habrá resuelto el problema de costos3.

Biotecnología industrial.- Desde hace varias décadas, las grandes empresas multinacionales dedicadas a la biotecnología tienen puestos sus ojos en las plantas, porque como bien sabemos a través de la herbolaria mexicana tradicional, éstas encierran enormes posibilidades curativas y ahora también representan negocios millonarios.

La empresa norteamericana Pharmagenesis, mediante la utilización de la biología y la informática, está comercializando la planta china llamada Liana del Dios del Trueno, como remedio eficaz contra la artritis y el cáncer.

Monsanto es otra empresa norteamericana, fundada en 1901, que ha fabricado diversos productos que resultaron ser tóxicos, algunos tan letales como el agente naranja que proveyó durante la guerra contra Viet Nam.

En fin, que la biotecnología industrial sigue teniendo dos caras, y eso no se va a quitar como se quita un catarro.

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALLa biotecnología ambiental es la aplicación de procesos biológicos modernos para proteger y restaurar la calidad del ambiente; por ejemplo, eliminando la polución y limpiando las aguas residuales, así como purificando el aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros.

Ahora se habla mucho de la biorremediación, o sea el uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o la limpieza de los sistemas acuáticos y terrestres, mediante el uso de sistemas biológicos basados en microorganismos y plantas.

Son muchas las empresas industriales que están invirtiendo en el desarrollo de procesos para la prevención, con el fin de reducir el deterioro del ambiente como parte de las acciones que propenden al desarrollo de una sociedad sostenible. La biotecnología puede ayudar mucho en la evaluación del estado de los ecosistemas; para eliminar la toxicidad de algunos contaminantes; en la producción de materiales biodegradables a partir de recursos renovables, y en el desarrollo de procesos de manufactura y manejo de desechos ambientalmente seguros.

Los sueños de Ricardo en el sentido de producir plásticos biodegradables y de cuidar y preservar el medio ambiente no se han cumplido cabalmente, pero en ésas están los biotecnólogos y sus empresas; ojalá que mis ojos lo alcancen a ver.

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animales superiores, con el fin de propagar y conservar sus características. Entre los principales animales que se han domesticado se encuentran los bovinos, porcinos, ovinos y caprinos. Las diversas áreas geográficas en las cuales se ha criado el ganado, así como los múltiples usos que se le ha dado (carne, lechería, ceremonial, etcétera), han originado una gran diversidad de razas; por lo tanto, éstas se consideran como la base de la conservación genética del ganado.

Desarrollar y conservar la diversidad genética de los animales domesticados, además de ser una estrategia de protección de una de las principales fuentes alimenticias, representa para cada país la oportunidad de mantener un patrimonio biológico con potencial para ser utilizado como fuente de variación, que permita a las poblaciones animales cambiar y adaptarse a diferentes ambientes y necesidades productivas.

LA DIVERSIDAD GENÉTICA Y SU ESTUDIOTodos los organismos vivos poseen un genoma, el cual se define como la unidad funcional de la que depende la herencia. La mayoría de los genomas están constituidos de DNA, el cual está formado por cadenas de nucleótidos (guanina, adenina, timina, citocina) que integran los genes (Figura 1). La transmisión y combinación de los genes de los padres a su descendencia es lo que permite a un organismo poseer características visibles (fenotipo) y un genoma único (genotipo).

El estudio de la diversidad puede realizarse a nivel genotípico y fenotípico. El genotipo contiene los códigos de información que definen al individuo, incluyendo detalles de su morfología, desarrollo, comportamiento, potencial y limitaciones biológicas. La expresión del genotipo es denominado fenotipo. Mientras que el genotipo es transmitido de una generación a la siguiente en los eventos reproductivos, el fenotipo es influenciado además de por el componente genético, por el ambiente.

A nivel poblacional, todos los individuos difieren en mayor o menor medida en el genotipo, lo cual afecta diferencialmente a los fenotipos. Por lo tanto, el fenotipo no es necesariamente una buena guía de la variación genética, y los miembros de una raza pueden parecer similares exteriormente, pero ser diametralmente diferentes a nivel genético. Inversamente, aunque dentro de una especie las razas pueden observarse muy diferentes, genéticamente pueden estar muy relacionadas.

En la actualidad, el estudio de la diversidad genética se ha enfocado en la determinación de los patrones de diversidad del genoma de los individuos, haciendo uso de los marcadores moleculares (Figura 2). Con el uso de estas herramientas de Biología Molecular, se han creado mapas genéticos y físicos que muestran la localización y posición de los genes. Asimismo, permiten detectar cambios dentro de genes específicos que se sabe son responsables de la expresión fenotípica diferencial entre dos individuos (Figura 3).

Los métodos moleculares para describir la diversidad dentro de las especies se han empleado en una amplia gama de mamíferos y han generado información valiosa referente a estrategias de conservación. Además, actualmente se está estableciendo el inventario de razas, y aplicando los conceptos formulados originalmente para la cuantificación de la diversidad de la

especie. Las razas conservadas proporcionarán los recursos valiosos para el futuro del sector agropecuario.

ESTUDIOS DE DIVERSIDAD GENÉTICA EN BOVINOSDe las 790 razas de ganado bovino existentes en el mundo, cerca de 270 se localizan en Europa. El aislamiento genético y la separación geográfica practicados desde hace más de 100-200 años, han provocado la divergencia de poblaciones. Las razas de ganado local han sido desplazadas casi totalmente por las razas de ganado comercial altamente productivas, por lo que la diversidad genética del ganado bovino está disminuyendo.

Aunque el número de razas es relativamente pequeño, las innovaciones técnicas en transporte, comunicaciones y sistemas de reproducción (incubadoras, inseminación artificial

Los macadores moleculares son herramientas que permiten detectar variaciones específicas del ADN entre individuos

Tipos de marcadores Moleculares

RFLPs (Restriction Fragment Lenght Polimorphisms)

Micro satélites o STRs (Simple Tanden, Repeat)

SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms)

ESTs (Expressed Sequence Tag)

RAPDs ( Random amplifled polymorphisms)

AFLPs (Amplified Fragment length polymorphisms)

ISSRs (inter Simple Sequence Repeat)

¿Qué es el materail Genético?

Está compuesto por nucleótedos (A,T,G yC) dispuestos

en “pares de bases” y se ensamblan en una doble hélice.

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Diferencias enla secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Director del Centro de Altos Estudios e Investigación Pedagógica

Profesor Ismael Vidales Delgado

Antecedentes

Cuando el doctor Luis Eugenio Todd era rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, tuve la fortuna de conocer al licenciado Ricardo Mier Ayala, un hombre

apasionado por el cuidado y la preservación del ambiente, pero especialmente estudioso de los plásticos no degradables1. Ambos: Todd-Mier editaron un hermoso libro precisamente sobre el tema que hoy nos ocupa, y que fuera pionero en el cuidado y preservación del medio ambiente; el libro estuvo preparado con sólida información científica y extraordinaria calidad de edición. Dedico, con especial reconocimiento y nostalgia, esta colaboración a Ricardo y su obra, anticipados e incomprendidos en su tiempo.mpo.

LA BIOTECNOLOGÍA Y LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLESRecuerdo que cuantas veces se tocaba el tema de los plásticos, Ricardo reaccionaba apasionadamente, preocupado siempre por el daño que éstos ocasionaban al ambiente. Tenía razón: basta pensar un poco en que todo lo que compramos cotidianamente viene en una bolsa de plástico.

La mayor parte de la comida rápida y la envasada, las bebidas gaseosas, los accesorios, los cosméticos, los juguetes, las computadoras, y la mayor parte de las piezas del automóvil son de plástico. Los plásticos protegen al producto, son baratos, atractivos y parece que van a durar per secula seculorum.

Desafortunadamente, esto es casi cierto; la durabilidad de los plásticos es uno de los más graves problemas que enfrenta el medio ambiente; el otro es que provienen del petróleo y sus derivados, que no son renovables.

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y transferencia de embriones principalmente) facilitan su diseminación mundial, e incrementan su representación en la población ganadera. Un ejemplo es el ganado Holstein, el cual históricamente ha sido sometido a una intensa selección, y se ha convertido en la raza lechera predominante en todo el mundo. Esto ha traído como consecuencia una disminución en su diversidad genética, debido a la consanguinidad.

ANTEPASADO COMÚN DE LAS DIFERENTES RAZASEn la década de 1990 empezaron a aparecer los primeros reportes de estudios moleculares basados en la variación genética del ADN en ganado; con éstos se probó que las distintas razas tienen un antepasado común: el Aurochs (Bos primigenius) que fue domesticado para dar lugar al ganado taurino (Bos taurus taurus) y el cebuino (Bos taurus indicus).

El estudio de las razas autóctonas y la descripción de características únicas en el lenguaje de la genética molecular son una guía para la toma de decisiones en el futuro de la biodiversidad de ganado. Por tal razón, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) ha desarrollado e integrado programas para el manejo global de los recursos genéticos.

Durante la última década, en todo el mundo se realizaron una gran cantidad de estudios de diversidad genética en ganado doméstico; todos ellos basados en el uso de marcadores microsatélites. Un examen entre grupos de investigación revela que en la mitad de un total de 87 proyectos están siendo investigadas más de nueve razas, elegidas principalmente debido a su larga historia de aislamiento, ya que contienen cualidades fenotípicas únicas o bien porque han presentado una evolución dentro de un ambiente único.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA VARIACIÓN GENÉTICA?México comparte con pocos países en el mundo el privilegio de contar con una alta variedad de fauna silvestre y doméstica, lo cual representa un campo potencial de estudio para conocer su comportamiento y diversidad genética.

El conocimiento de los patrones de variación genética entre los individuos de una población es de gran importancia, ya que se puede establecer de manera precisa la distribución geográfica de las diferentes poblaciones e identificar las posibles unidades de manejo para el diseño de estrategias de repoblación y/o reproducción.

En América Latina y el Caribe, la mayoría de las introducciones de ganado tuvieron lugar durante los primeros 50 años de la colonización. En México, el ganado de origen español (conocido como criollo) prevaleció como raza única. Para 1896 se realizaron las primeras importaciones de ganado especializado en la producción de carne, principalmente de las razas Hereford y Pardo Suizo, las cuales fueron establecidas en la región norte del país. De 1923 a 1930 se realizaron las primeras importaciones de ganado cebuino y razas taurinas, como la Angus y Charolais. Como puede observarse, en cierta

medida la ganadería mexicana ha dependido de la importación de animales para mejorar la productividad de sus hatos. Esto probablemente ha traído como consecuencia importantes cambios en el caudal genético de las diferentes razas.

MEJORAMIENTO GENÉTICO DE RECURSOS PECUARIOSEn México, el Programa Nacional de Recursos Genéticos Pecuarios tiene la finalidad de promover el mejoramiento genético de dichos recursos, y así garantizar que los sistemas de producción cuenten con solidez y sean competitivos en los mercados internacionales. En este sentido, los estudios de variabilidad genética proporcionan información importante que permite conocer la historia evolutiva y los procesos que han generado patrones de biodiversidad dentro de las poblaciones, ya que se puede establecer de manera precisa el nivel en el que la diversidad genética se está perdiendo o reestructurando en las poblaciones.

Adicionalmente, en las últimas décadas el mejoramiento de las especies con características económicamente importantes, como las de interés pecuario, se ha visto influenciado con la introducción de herramientas para el desarrollo de animales con características que acentúan ciertos rasgos de la especie,

lo cual está directamente asociado a los objetivos de producción. El uso de tecnologías moleculares ha ayudado a resolver algunas limitaciones de los métodos clásicos.

Actualmente, la capacidad de generar información genómica está permitiendo identificar un solo gen o un grupo de genes que actúan coordinadamente para expresar una característica morfológica “dictada” por éstos. Algunos de los ejemplos en los que se han usado estos genes (denominados QTL’s, del Quantitative Trait Loci) para el mejoramiento de un sistema de producción, incluyen la

resistencia a enfermedades, mayor producción y calidad de carne, mayor producción de leche, mejor fenotipo, mejor funcionamiento reproductivo, salud, longevidad, etcétera.

USO DE HERRAMIENTAS MOLECULARESPor tal razón, la implementación y uso de herramientas moleculares para determinar la diversidad genética es una necesidad urgente y una opción viable para el desarrollo sustentable de las especies de interés ganadero con que cuenta nuestro país. En este sentido, en el Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica se han realizado una serie de proyectos enfocados a evaluar la diversidad genética de dos de las principales razas de ganado bovino de carne que se explotan en la región Noreste: Beefmaster y Charolais.

Un análisis realizado en poblaciones de bovinos de esta últi-ma raza, permitió establecer que en ellas existe una variante del gen miostatina, con alto potencial para ser utilizado como marcador de selección de animales con canales más magras, así como también con mayor conversión alimenticia. Éste es sólo un ejemplo del número ilimitado de posibilidades de aplicación de las herramientas moleculares en el estudio de la diversidad genética.

La biotecnología ambiental es una multidisciplina tan amplia como lo es el universo con sus seres vivos. Su tarea, la de controlar los

efectos negativos de la contaminación, entre los cuales se incluyen en primer orden la salud humana y el freno a la pérdida irremediable de diversas especies animales y vegetales, es una labor compleja propia de esta disciplina; empero, ninguno de nosotros podemos excluirnos de ella.

Destinado a la preservación del ambiente, este ramo de la biotecnología utiliza desde microorganismos para la generación de combustibles, hasta vegetales para la absorción de substancias tóxicas.

NOTORIA EVOLUCIÓN EN UN SIGLOSurgida desde hace más de un siglo, cuando en los países industrializados se implementaron plantas para el tratamiento de aguas contaminadas con desechos orgánicos que permiten un reciclaje eficiente y sustentable, su evolución ha sido notoria, sobre todo en el caso de energéticos como el petróleo que, a partir de los 70, emplea almidones generados por microorganismos del maíz, la papa y la yuca, a fin de preparar aditivos destinados a la gasolina utilizada en automóviles.

Esto, en parte, fue posible sobre todo porque a partir de los años 60, cuando se descubrió la función y estructura de los ácidos nucleicos, se pudo distinguir entre la biotecnología antigua y la que hoy se llama de segunda y hasta tercera generación, la cual opera prácticamente con el uso del ADN recombinante.

POSICIÓN DE LA COMUNIDAD CIENTÍFICAHoy en día, tanto la biotecnología

Investigadora / UANL Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez

ambiental como la industrial se esfuerzan por limpiar de la polución nuestras aguas, aire y tierra, porque la comunidad científica asume que no se puede hablar de economía desarrollada o en auge, cuando el costo para el logro de satisfactores materiales, se sustenta en la depredación de nuestro común hábitat.

Hablar de biotecnología ambiental es referirse siempre a nuevas tecnologías que optimizan los procesos industriales y disminuyen simultáneamente la emisión de contaminantes; pero, sobre todo, es referirse a nuevos enfoques filosófico-sociales donde el rol del hombre y su función y espacio en la sociedad tienen nuevas tareas.

Hoy, por ejemplo, resulta inaceptable pensar que el hombre sea el rey de la Creación y, como tal pueda matar indiscriminadamente la flora o la fauna. Hasta las plataformas doctrinales del catolicismo y del cristianismo indican que la Creación, como obra de Dios, es un bien colectivo que pertenece a todos y, en ese sentido, debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones.

Es cierto que las tecnologías del ADN nos brindan oportunidades prodigiosas con el uso industrial de los microorganismos para la fabricación de vacunas recombinantes o medicinas como la insulina, las hormonas o proteínas especiales. Es también un hecho que durante este siglo estaremos llenos de sorpresas en este ramo; pero ello no debe significar que nos reclinemos acomodaticiamente en un sillón y pensemos que sólo los científicos tienen la obligación de velar por nuestro medio ambiente.

La vigilia ecológica es, simplemente, de todos.

Debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones

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Jean-Paul Schwitzguebel. Es doctor egresado de la Universidad de Ginebra. Luego de terminar sus estudios en esa institución, trabajó como investigador postdoctoral en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, en Zurich, para posteriormente trabajar en la dependencia de Lausanne como científico permanente.

La mayor parte de su trabajo está dedicado a la investigación y desarrollo en el campo de la biotecnología de plantas y el retiro de componentes contaminantes orgánicos de aguas residuales y zonas contaminadas.

La Fitorremediación ha sido defi-nida como el uso de las plantas verdes y sus microorganismos asociados; las alteraciones del suelo y las técnicas agronómicas para remover, retener o volver inofensivos los contaminantes ambientales. Se describe, con sus limitaciones y ventajas, el posible uso de las plantas para remover los contaminantes orgánicos y metales tóxicos de las aguas residuales y suelos contaminados.

Muchas veces, pensamos en las plantas principalmente como fuente de alimento, energía y fibras. Sin embargo, recientemente se ha reconocido el potencial de las plantas para usarlas como contrapeso a los

cas sintéticas, entre las cuales se incluyen pesticidas, solventes, colorantes, bioproductos de las industrias química y petroquímica son transportados a la vegetación natural y a los cultivos donde bien pueden ser dañinos a la planta misma; total o parcialmente degradados; transformados, o acumulados en los tejidos y los órganos de las plantas.

En el último caso, los xenobióticos se concentran en las cadenas alimentarias y finalmente en el hombre, con posibles efectos en detrimento de su salud. Los repor-tes sobre crecimiento de las plantas en condiciones de contaminación,

sin que resulten perjudicadas seriamen-te, indican que sería posible desintoxicar los contaminantes mediante el uso de procedimientos agrícolas y biotec-nológicos.

procesos de industrialización. A lo largo del último siglo se ha incremen-tado considerablemente el contenido de componentes xenobióticos en los ecosistemas. Muchas sustancias orgáni-

Traducción del inglés, de Félix Ramos Gamiño

Acerca de Executive Success Programs, Inc.

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

Mayores informes: info@nxivm. com

Con nuestro intelecto, podemos guiar a la biotecnología a través de un proceso teórico en el que nos convertimos en el árbitro último, cultivando y diseñando a la medida la herramienta para cumplir nuestro objetivo. Esta habilidad, aunque común para nosotros, parece ser única de nuestra especia (p. ej. un castor no pasa las tardes desarrollando planos ingenieriles para construir el dique más durable posible para las generaciones de castores por venir). Para nosotros, el ambiente es la tierra, la industria es arar la tierra, la biotecnología es la palanca, la herramienta que nos permite arar, para bien o para mal.

Conforme manifestamos ideas en acciones, cultivamos a esta Tierra. Vemos lo que es posible y buscamos darle forma. De manera similar a la penicilina o la atopina, moldeamos nuestra biotecnología, nuestros propios utensilios del diseñador. La Tierra y sus organismos se desarrollan bajo nuestra mano, adaptándose, diversificándose, muriendo y volviendo a crecer. Pero conforme cultivamos a la Tierra, la Tierra nos cultiva; conforme la Tierra se adapta a nosotros, nosotros también nos adaptamos a la Tierra. Como todo organismo, también buscamos sobrevivir, adaptándonos, diversificándonos, muriendo y volviendo a crecer. Como los más diminutos seres, nosotros también somos la biotecnología de la Tierra.

Traducido del inglés por Farouk Rojas

Y en nuestro papel de jardineros, siendo quienes manejamos la biotecnología, podemos inspirar crecimiento y nutrirnos de él. Pero para hacer esto debemos de ser verdaderos jardineros. Un verdadero jardinero no es un objeto reactivo e inanimado; no planta cosas simplemente porque caen al suelo. Un verdadero jardinero utiliza una visión; planta para el futuro, visualizando un jardín construido en su mente. Ningún animal planea como nosotros. Por ejemplo, un abejorro viaja de una flor a la siguiente recolectando polen para producir miel y otros productos. Aunque el abejorro desempeña un papel crucial en la polinización cruzada de las plantas, el pequeño ser no se detiene en su camino para ponderar las formas en las que puede ayudar a todos los abejorros a ser mejores o a desarrollar métodos para multiplicar su producción por diez. El abejorro, impulsado por el instinto, simplemente se mueve de un momento al siguiente de la misma forma reactiva.

Nosotros somos jardineros a un nivel diferente: vemos jardines donde antes no había jardines. Vemos jardines para un propósito que no es inmediato o aparente; vemos jardines impalpables, magníficos en esplendor y posibilidades sin realizar, sólo esperando su máxima expresión a través de la buena labor de las manos humanas.

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y transferencia de embriones principalmente) facilitan su diseminación mundial, e incrementan su representación en la población ganadera. Un ejemplo es el ganado Holstein, el cual históricamente ha sido sometido a una intensa selección, y se ha convertido en la raza lechera predominante en todo el mundo. Esto ha traído como consecuencia una disminución en su diversidad genética, debido a la consanguinidad.

ANTEPASADO COMÚN DE LAS DIFERENTES RAZASEn la década de 1990 empezaron a aparecer los primeros reportes de estudios moleculares basados en la variación genética del ADN en ganado; con éstos se probó que las distintas razas tienen un antepasado común: el Aurochs (Bos primigenius) que fue domesticado para dar lugar al ganado taurino (Bos taurus taurus) y el cebuino (Bos taurus indicus).

El estudio de las razas autóctonas y la descripción de características únicas en el lenguaje de la genética molecular son una guía para la toma de decisiones en el futuro de la biodiversidad de ganado. Por tal razón, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) ha desarrollado e integrado programas para el manejo global de los recursos genéticos.

Durante la última década, en todo el mundo se realizaron una gran cantidad de estudios de diversidad genética en ganado doméstico; todos ellos basados en el uso de marcadores microsatélites. Un examen entre grupos de investigación revela que en la mitad de un total de 87 proyectos están siendo investigadas más de nueve razas, elegidas principalmente debido a su larga historia de aislamiento, ya que contienen cualidades fenotípicas únicas o bien porque han presentado una evolución dentro de un ambiente único.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA VARIACIÓN GENÉTICA?México comparte con pocos países en el mundo el privilegio de contar con una alta variedad de fauna silvestre y doméstica, lo cual representa un campo potencial de estudio para conocer su comportamiento y diversidad genética.

El conocimiento de los patrones de variación genética entre los individuos de una población es de gran importancia, ya que se puede establecer de manera precisa la distribución geográfica de las diferentes poblaciones e identificar las posibles unidades de manejo para el diseño de estrategias de repoblación y/o reproducción.

En América Latina y el Caribe, la mayoría de las introducciones de ganado tuvieron lugar durante los primeros 50 años de la colonización. En México, el ganado de origen español (conocido como criollo) prevaleció como raza única. Para 1896 se realizaron las primeras importaciones de ganado especializado en la producción de carne, principalmente de las razas Hereford y Pardo Suizo, las cuales fueron establecidas en la región norte del país. De 1923 a 1930 se realizaron las primeras importaciones de ganado cebuino y razas taurinas, como la Angus y Charolais. Como puede observarse, en cierta

medida la ganadería mexicana ha dependido de la importación de animales para mejorar la productividad de sus hatos. Esto probablemente ha traído como consecuencia importantes cambios en el caudal genético de las diferentes razas.

MEJORAMIENTO GENÉTICO DE RECURSOS PECUARIOSEn México, el Programa Nacional de Recursos Genéticos Pecuarios tiene la finalidad de promover el mejoramiento genético de dichos recursos, y así garantizar que los sistemas de producción cuenten con solidez y sean competitivos en los mercados internacionales. En este sentido, los estudios de variabilidad genética proporcionan información importante que permite conocer la historia evolutiva y los procesos que han generado patrones de biodiversidad dentro de las poblaciones, ya que se puede establecer de manera precisa el nivel en el que la diversidad genética se está perdiendo o reestructurando en las poblaciones.

Adicionalmente, en las últimas décadas el mejoramiento de las especies con características económicamente importantes, como las de interés pecuario, se ha visto influenciado con la introducción de herramientas para el desarrollo de animales con características que acentúan ciertos rasgos de la especie,

lo cual está directamente asociado a los objetivos de producción. El uso de tecnologías moleculares ha ayudado a resolver algunas limitaciones de los métodos clásicos.

Actualmente, la capacidad de generar información genómica está permitiendo identificar un solo gen o un grupo de genes que actúan coordinadamente para expresar una característica morfológica “dictada” por éstos. Algunos de los ejemplos en los que se han usado estos genes (denominados QTL’s, del Quantitative Trait Loci) para el mejoramiento de un sistema de producción, incluyen la

resistencia a enfermedades, mayor producción y calidad de carne, mayor producción de leche, mejor fenotipo, mejor funcionamiento reproductivo, salud, longevidad, etcétera.

USO DE HERRAMIENTAS MOLECULARESPor tal razón, la implementación y uso de herramientas moleculares para determinar la diversidad genética es una necesidad urgente y una opción viable para el desarrollo sustentable de las especies de interés ganadero con que cuenta nuestro país. En este sentido, en el Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica se han realizado una serie de proyectos enfocados a evaluar la diversidad genética de dos de las principales razas de ganado bovino de carne que se explotan en la región Noreste: Beefmaster y Charolais.

Un análisis realizado en poblaciones de bovinos de esta últi-ma raza, permitió establecer que en ellas existe una variante del gen miostatina, con alto potencial para ser utilizado como marcador de selección de animales con canales más magras, así como también con mayor conversión alimenticia. Éste es sólo un ejemplo del número ilimitado de posibilidades de aplicación de las herramientas moleculares en el estudio de la diversidad genética.

La biotecnología ambiental es una multidisciplina tan amplia como lo es el universo con sus seres vivos. Su tarea, la de controlar los

efectos negativos de la contaminación, entre los cuales se incluyen en primer orden la salud humana y el freno a la pérdida irremediable de diversas especies animales y vegetales, es una labor compleja propia de esta disciplina; empero, ninguno de nosotros podemos excluirnos de ella.

Destinado a la preservación del ambiente, este ramo de la biotecnología utiliza desde microorganismos para la generación de combustibles, hasta vegetales para la absorción de substancias tóxicas.

NOTORIA EVOLUCIÓN EN UN SIGLOSurgida desde hace más de un siglo, cuando en los países industrializados se implementaron plantas para el tratamiento de aguas contaminadas con desechos orgánicos que permiten un reciclaje eficiente y sustentable, su evolución ha sido notoria, sobre todo en el caso de energéticos como el petróleo que, a partir de los 70, emplea almidones generados por microorganismos del maíz, la papa y la yuca, a fin de preparar aditivos destinados a la gasolina utilizada en automóviles.

Esto, en parte, fue posible sobre todo porque a partir de los años 60, cuando se descubrió la función y estructura de los ácidos nucleicos, se pudo distinguir entre la biotecnología antigua y la que hoy se llama de segunda y hasta tercera generación, la cual opera prácticamente con el uso del ADN recombinante.

POSICIÓN DE LA COMUNIDAD CIENTÍFICAHoy en día, tanto la biotecnología

Investigadora / UANL Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez

ambiental como la industrial se esfuerzan por limpiar de la polución nuestras aguas, aire y tierra, porque la comunidad científica asume que no se puede hablar de economía desarrollada o en auge, cuando el costo para el logro de satisfactores materiales, se sustenta en la depredación de nuestro común hábitat.

Hablar de biotecnología ambiental es referirse siempre a nuevas tecnologías que optimizan los procesos industriales y disminuyen simultáneamente la emisión de contaminantes; pero, sobre todo, es referirse a nuevos enfoques filosófico-sociales donde el rol del hombre y su función y espacio en la sociedad tienen nuevas tareas.

Hoy, por ejemplo, resulta inaceptable pensar que el hombre sea el rey de la Creación y, como tal pueda matar indiscriminadamente la flora o la fauna. Hasta las plataformas doctrinales del catolicismo y del cristianismo indican que la Creación, como obra de Dios, es un bien colectivo que pertenece a todos y, en ese sentido, debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones.

Es cierto que las tecnologías del ADN nos brindan oportunidades prodigiosas con el uso industrial de los microorganismos para la fabricación de vacunas recombinantes o medicinas como la insulina, las hormonas o proteínas especiales. Es también un hecho que durante este siglo estaremos llenos de sorpresas en este ramo; pero ello no debe significar que nos reclinemos acomodaticiamente en un sillón y pensemos que sólo los científicos tienen la obligación de velar por nuestro medio ambiente.

La vigilia ecológica es, simplemente, de todos.

Debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones

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Jean-Paul Schwitzguebel. Es doctor egresado de la Universidad de Ginebra. Luego de terminar sus estudios en esa institución, trabajó como investigador postdoctoral en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, en Zurich, para posteriormente trabajar en la dependencia de Lausanne como científico permanente.

La mayor parte de su trabajo está dedicado a la investigación y desarrollo en el campo de la biotecnología de plantas y el retiro de componentes contaminantes orgánicos de aguas residuales y zonas contaminadas.

La Fitorremediación ha sido defi-nida como el uso de las plantas verdes y sus microorganismos asociados; las alteraciones del suelo y las técnicas agronómicas para remover, retener o volver inofensivos los contaminantes ambientales. Se describe, con sus limitaciones y ventajas, el posible uso de las plantas para remover los contaminantes orgánicos y metales tóxicos de las aguas residuales y suelos contaminados.

Muchas veces, pensamos en las plantas principalmente como fuente de alimento, energía y fibras. Sin embargo, recientemente se ha reconocido el potencial de las plantas para usarlas como contrapeso a los

cas sintéticas, entre las cuales se incluyen pesticidas, solventes, colorantes, bioproductos de las industrias química y petroquímica son transportados a la vegetación natural y a los cultivos donde bien pueden ser dañinos a la planta misma; total o parcialmente degradados; transformados, o acumulados en los tejidos y los órganos de las plantas.

En el último caso, los xenobióticos se concentran en las cadenas alimentarias y finalmente en el hombre, con posibles efectos en detrimento de su salud. Los repor-tes sobre crecimiento de las plantas en condiciones de contaminación,

sin que resulten perjudicadas seriamen-te, indican que sería posible desintoxicar los contaminantes mediante el uso de procedimientos agrícolas y biotec-nológicos.

procesos de industrialización. A lo largo del último siglo se ha incremen-tado considerablemente el contenido de componentes xenobióticos en los ecosistemas. Muchas sustancias orgáni-

Traducción del inglés, de Félix Ramos Gamiño

Acerca de Executive Success Programs, Inc.

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

Mayores informes: info@nxivm. com

Con nuestro intelecto, podemos guiar a la biotecnología a través de un proceso teórico en el que nos convertimos en el árbitro último, cultivando y diseñando a la medida la herramienta para cumplir nuestro objetivo. Esta habilidad, aunque común para nosotros, parece ser única de nuestra especia (p. ej. un castor no pasa las tardes desarrollando planos ingenieriles para construir el dique más durable posible para las generaciones de castores por venir). Para nosotros, el ambiente es la tierra, la industria es arar la tierra, la biotecnología es la palanca, la herramienta que nos permite arar, para bien o para mal.

Conforme manifestamos ideas en acciones, cultivamos a esta Tierra. Vemos lo que es posible y buscamos darle forma. De manera similar a la penicilina o la atopina, moldeamos nuestra biotecnología, nuestros propios utensilios del diseñador. La Tierra y sus organismos se desarrollan bajo nuestra mano, adaptándose, diversificándose, muriendo y volviendo a crecer. Pero conforme cultivamos a la Tierra, la Tierra nos cultiva; conforme la Tierra se adapta a nosotros, nosotros también nos adaptamos a la Tierra. Como todo organismo, también buscamos sobrevivir, adaptándonos, diversificándonos, muriendo y volviendo a crecer. Como los más diminutos seres, nosotros también somos la biotecnología de la Tierra.

Traducido del inglés por Farouk Rojas

Y en nuestro papel de jardineros, siendo quienes manejamos la biotecnología, podemos inspirar crecimiento y nutrirnos de él. Pero para hacer esto debemos de ser verdaderos jardineros. Un verdadero jardinero no es un objeto reactivo e inanimado; no planta cosas simplemente porque caen al suelo. Un verdadero jardinero utiliza una visión; planta para el futuro, visualizando un jardín construido en su mente. Ningún animal planea como nosotros. Por ejemplo, un abejorro viaja de una flor a la siguiente recolectando polen para producir miel y otros productos. Aunque el abejorro desempeña un papel crucial en la polinización cruzada de las plantas, el pequeño ser no se detiene en su camino para ponderar las formas en las que puede ayudar a todos los abejorros a ser mejores o a desarrollar métodos para multiplicar su producción por diez. El abejorro, impulsado por el instinto, simplemente se mueve de un momento al siguiente de la misma forma reactiva.

Nosotros somos jardineros a un nivel diferente: vemos jardines donde antes no había jardines. Vemos jardines para un propósito que no es inmediato o aparente; vemos jardines impalpables, magníficos en esplendor y posibilidades sin realizar, sólo esperando su máxima expresión a través de la buena labor de las manos humanas.

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Ludo Diels. Es responsable del Centro de Tecnología y Proceso Ambiental del Instituto Flemish para la Investigación Tecnológica en Bélgica. El doctor Diels tiene más de 18 años de experiencia en Biotecnología Ambiental y es un experto en el desarrollo de tecnologías para remover materiales pesados de aguas residuales y suelos contaminados; tiene cinco patentes en este campo.

Tiene amplia experiencia en la coordinación de temas como ambiente y fábrica de células en proyectos de la Comisión Europea. Trabajó en biosensores (midiendo la bio disponibilidad de metales pesados) y fito remediación y está involucrado en el desarrollo de biobarreras y procesos ‘in situ’ de bio-precipitación para metales pesados.

Es autor de diversos artículos científicos y diversos capítulos de libros. De entre sus numerosas investigaciones destacan publicaciones como: “Nuevos desarrollos en el tratamiento de suelos contaminados por metales pesados” y “El rol de las bacterias en la fito remediación de metales pesados”.

Aunque el uso de microorganismos para la transformación de materia prima es conocido desde hace miles de años, no fue sino hasta finales del siglo 19, gracias a los trabajos de Louis Pasteur y al descubrimiento de los microorganismos, cuando la Biotecnología moderna se desarrolló.

El término Biotecnología fue propuesto por primera vez en 1919 por Karl Ereky, un ingeniero húngaro.

En la actualidad, existen numerosas definiciones de Biotecnología. De acuerdo con las Naciones Unidas, la Biotecnología es “toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (UNEP, 1992).

DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES EN EL AGUAEl tratamiento biológico de aguas residuales consiste en el uso de microorganismos para degradar o extraer contaminantes disueltos en agua. El tratamiento de aguas es, por lo tanto, parte integrante de la Biotecnología y es, de hecho, uno de los primeros campos de aplicación de la Biotecnología moderna.

Aunque existen referencias a manejo de aguas residuales en las civilizaciones asiria, cretense y romana, fue solamente a principios del siglo 20 cuando inició de forma sistemática el tratamiento biológico de aguas residuales.

En la gran mayoría de los casos, el tratamiento de aguas residuales se

Doctor Frédéric ThalassoDepartamento de Biotecnología CINVESTAV

Como científico, Ud. está llevando a cabo un estudio sobre la atopina. ¿Por dónde empezar? Quizás lo más adecuado es definir y entender lo que es la atopina y cómo funciona. Esta parte del proceso, definir el sistema y cómo funciona, es algo físico y mensurable que puede literalmente llevarse a cabo en un laboratorio. En este caso, supongamos que Ud. determina que la atopina es una bacteria que ha sido modificada genéticamente para acelerar los ciclos de carbón y nitrógeno de la tierra, haciendo a las plantas circundantes inusualmente resistentes a diferentes formas de contaminación ambiental.

Conforme empieza usted a entender la estructura y funcionamiento de la ato-pina, naturalmente empieza a determinar lo que la atopina hace. Mientras que la estructura de una cosa o acción es fácilmente mensurable, determinar la motivación detrás de la acción puede requerir mayor consideración. Esta dis-tinción puede compararse con determi-nar la estructura de una acción “colérica” versus determinar la motivación detrás de la acción. Para determinar lo que se hace en un acto se requiere de tiempo, reflexión e hipótesis; es como determinar la intención subyacente de la acción. (Ultimadamente, puede haber diferentes motivaciones posibles detrás de una acción colérica; con el paso del tiempo y la observación podemos más claramente determinar cuál de esas motivaciones es la más acertada).

La estructura y la motivación llegan a conformar un sistema en el cual la estructura determina a la motivación y la motivación determina a la estructura. En este ejemplo, la tecnología determina a la industria y la industria determina a la tecnología. Usted, el científico, puede inicialmente autorizar el uso de la atopina para pruebas en cultivos comerciales. Conforme prueba el agente, puede descubrir que todavía es posible hacer modificaciones para mejorar su desempeño. Una vez que hace los ajustes iniciales (supongamos que compensó excesivamente y ahora la atopina está retrasando el crecimiento de los cultivos), la industria le provee de invaluable retroalimentación para modificar la estructura de la tecnología.

La tercera parte de este proceso de toma de decisiones no es la última; por el contrario, está presente a través de todo el proceso. Aquí Ud. evalúa qué efectos ha tenido la atopina en el ambiente (ya sea que “el ambiente” se refiera a la madre naturaleza o cualquier otro tipo de entorno), y qué efectos ha tenido el ambiente en la atopina. Esta evaluación es importante para reconocer las tendencias naturales de producción y consumo (el vaivén) del ambiente. Puede ser más “holístico” utilizar los elementos ya existentes en un sistema en vez de tratar de imponer esos mismos elementos en otro sistema. Por ejemplo, supongamos que la atopina está ahora autorizada para su uso comercial y Ud. ha determinado que la bacteria prospera mejor en tierra altamente orgánica. Si un colega suyo está por iniciar un negocio agrícola usando atopina y tiene la opción de trabajar con tierra altamente orgánica o de otro tipo, ¿cuál le recomendaría? Es probablemente más ecológico para su colega adquirir la propiedad donde la tierra óptima ya existe, ya que modificar el otro tipo de tierra puede más fácilmente crear desequilibrio en el sistema.

A veces los vaivenes naturales del ambiente no podrán ser usados de la manera más ventajosa; a veces será necesario imponerse a un sistema. Cuando ha determinado claramente que debe imponerse a un sistema, su siguiente pregunta se vuelve, “dada la imposición, ¿cuáles son las ramificaciones?” Idealmente, una industria (aquello que produce) no se impone sobre su ambiente; es óptimo que una industria se desarrolle a partir de tendencias ya existentes en el ambiente, similar a la labor de un buen jardinero.

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realiza de forma integrada, combinando tratamientos físico-químicos y biológicos. Típicamente, el tratamiento incluye (i) tratamiento primario (asentamiento de sólidos y prefiltración), (ii) tratamiento secundario (tratamiento biológico u otro) y (iii) tratamiento terciario (pasos adicionales como decantación, filtración o desinfección).

ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES SUELTOSEl tratamiento secundario es la etapa “clave” del proceso, durante la cual se eliminan los contaminantes disueltos. En la gran mayoría de los casos, este tratamiento se hace biológicamente, utilizando la capacidad que tienen los microorganismos de degradar o acumular contaminantes. Existe un sinfín de tecnologías diferentes y cada una, a su vez, tiene múltiples formas de aplicación. La elección de la tecnología depende principalmente del flujo de agua que se ha de tratar así como del tipo y de la concentración de los contaminantes.

No son los únicos parámetros; también se deben tomar en cuenta condiciones climáticas, disponibilidad de espacio, costo, fuente de energía, legislación, recursos humanos, disponibilidad de materias primas etcétera. El único punto común entre todas estas tecnologías es el uso, en alguna etapa, de organismos vivos. Aunque en algunos procesos se usen plantas superiores, generalmente se usan microorganismos; bacterias, hongos y algas que se desarrollan libremente en comunidades microbianas complejas.

TECNOLOGÍA DE LODOS ACTIVADOSLa tecnología más comúnmente utilizada es la tecnología de “lodos activados”, en la que los contaminantes se ponen en contacto con los microorganismos en un tanque agitado y aireado. En pocas horas, los microorganismos consumen los contaminantes (por ejemplo: azúcares, grasas, carbón orgánico, etcétera) y se reproducen. La reproducción natural de los microorganismos hace que el sistema se mantenga naturalmente y obliga también a eliminar el excedente de microorganismos producido. Este excedente es llamado “lodo” y es el único desecho resultante de la degradación de los contaminantes.

La investigación de nuevos sistemas de tratamiento de agua permite, día a día, mejorar sustancialmente los conocimientos en la materia. Por ejemplo, el número de contaminantes tratados con éxito se amplía rápidamente e incluye ahora compuestos que recientemente estaban todavía considerados no degradables. El campo de aplicación del tratamiento biológico de aguas se amplía con un costo de tratamiento cada vez menor. En el ámbito científico, el esfuerzo se centra actualmente en el desarrollo de procesos más integrados, la degradación de compuestos xenobióticos recalcitrantes y la protección y tratamiento in-situ de los mantos freáticos.

REZAGO EN EL TRATAMIENTO DE AGUASCuriosamente, y a pesar del progreso científico y técnico realizado en la materia, el tratamiento de aguas es todavía un campo que sufre rezago. En la actualidad, la humanidad consume aproximadamente 4 mil km3 de agua por año (Falkenmark y Lindh, 1993). Excluyendo el agua utilizada para

OECD (2005). OECD in Figure, statistics on the member countries, OECD, Paris, ISBN 9264013059.

Semarnat (2005). Informe de la situación del medio ambiente en México. www.semarnat.gob.mx.

UNEP (1992). Convention on biological diversity. United Nations Environment Programme. www.biodiv.org

riego agrícola, aproximadamente mil 200 km3 de agua por año son consumidos por la industria y el sector doméstico. La mayoría de este consumo se transforma en aguas residuales, que deberían ser tratadas antes de disponerse de ellas. No es el caso. De acuerdo con la OCDE, se estima que un poco menos de la mitad de la población mundial tiene acceso a sistemas de tratamiento de aguas residuales. Entre los 30 países miembros de la OCDE, solamente 64 por ciento del agua residual recibe un tratamiento (OCDE, 2005). En México, se estima que solamente 24 por ciento de las aguas residuales reciben tratamiento (Semarnat, 2005).

El tratamiento de aguas es, por lo tanto, todavía un campo en pleno desarrollo. Un esfuerzo económico, político y social deber realizarse para aumentar sustancialmente el porcentaje de agua residual tratada y reducir de esta forma el claro existente entre desarrollo científico y aplicaciones en campo.

ser hasta 100 veces más fuertes, muchas personas temen que ya casi hemos agotado la mayoría de nuestras opciones.

Los efectos de la penicilina no sólo se limitan a organismos directamente expuestos al antibiótico. Al contrario, los organismos resistentes a la penicilina afectan naturalmente a otros organismos, aparentemente sin relación alguna, con los que interactúan. Por lo tanto, en La guerra de los mundos es posible pensar que el organismo responsable de salvar a la humanidad fue afectado directa o indirectamente por una intervención o descubrimiento humano como la penicilina.

Entre la violencia y la inminente amenaza de aniquilación humana, la obra de ciencia ficción de H.G. Wells presenta un punto de vista optimista de la relación entre los humanos, nuestros avances tecnológicos y el ambiente en el que existimos. Como Wells destaca, hemos coexistido con una multitud de organismos por muchos, muchos años; ganándonos cada uno,

mediante nuestra supervivencia, el derecho a existir. Hemos crecido y evolucionado con todos los demás elementos en nuestro sistema y, a su vez, esos elementos han crecido y evolucionado con nosotros. Vistos así, nuestro crecimiento y evolución han sido mutuamente inspiradores.

Pero quizás en esta coexistencia podemos también ganarnos nuestro derecho a morir. Imagine que sí a gotamos todas las posibilidades de tratamiento antibiótico y, en el proceso, damos lugar a bacterias multiresistentes. ¿Están nuestro crecimiento y evolución ultimadamente permitiendo que estos organismos se conviertan en nuestros sucesores evolutivos? ¿O estos organismos nos están simplemente enseñando a ser pensadores orientados a sistemas, y al serlo, nos estamos de hecho ganando nuestro derecho a sobrevivir? ¿Hacia dónde vamos? Ya sea que vivamos o muramos, el resultado dependerá de nuestro aprendizaje.

Cada avance tecnológico trae consigo la posibilidad de grandeza o catástrofe. Por ejemplo, examine el uso de la energía nuclear: en las manos de un líder responsable y humanitario, es una fuente de energía progresista capaz de mejorar la calidad de vida de muchas personas. Sin embargo, la misma tecnología en manos de un misántropo es la más peligrosa de todas las armas. La tecnología es una herramienta y nosotros la portamos. Por lo tanto, nuestras decisiones respecto a la creación, uso y manejo de la tecnología ultimadamente determinan si la posibilidad de grandeza o la de catástrofe será actualizada.

Keith Raniere ha creado un proceso sencillo pero completo de toma de decisiones orientado a sistemas. El proceso utiliza un análisis consciente de los siguientes tres componentes interactivos: la naturaleza y estructura del sistema en sí (lo que es y cómo funciona), las fuerzas impulsoras del sistema (lo que hace y por qué), y el ambiente en el que el sistema existe (lo que el sistema afecta y lo que afecta al sistema). Por ejemplo, si estudio al corazón humano, debo aprender acerca de su anatomía y fisiología (su naturaleza y estructura), su función (lo que hace y lo que lo motiva), y cómo se relaciona con, afecta y es afectado por todos los demás sistemas del cuerpo (ambiente).

El proceso desarrollado por el Sr. Raniere puede ser aplicado al estudio y utilización de cualquier tipo de tecnología, incluyendo la biotecnología. Más específicamente, cualquier decisión que involucre biotecnología debe considerar a la tecnología en sí (naturaleza y estructura), la industria de la cual proviene (lo que hace o su motivación), y el ambiente en el que existe. Una vez que cultivamos un entendimiento más profundo de estos tres componentes y cómo se relacionan, estamos en una posición más ventajosa para tomar decisiones ecológicas con respecto a la biotecnología.

A continuación tenemos una aplicación práctica del proceso de toma de decisiones orientado a sistemas del Sr. Raniere.

(Es importante notar que el proceso no se desarrolla de manera lineal donde A es seguido por B, que es seguido por C, y así sucesivamente. Cada componente individual puede requerir atención especial y, conforme aprendemos de él, el aprendizaje transformará la manera en que vemos a los demás componentes.) Para los fines de este estudio, utilizaremos una aplicación hipotética de un agente biotecnológico ambiental, “atopina”.

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Ludo Diels. Es responsable del Centro de Tecnología y Proceso Ambiental del Instituto Flemish para la Investigación Tecnológica en Bélgica. El doctor Diels tiene más de 18 años de experiencia en Biotecnología Ambiental y es un experto en el desarrollo de tecnologías para remover materiales pesados de aguas residuales y suelos contaminados; tiene cinco patentes en este campo.

Tiene amplia experiencia en la coordinación de temas como ambiente y fábrica de células en proyectos de la Comisión Europea. Trabajó en biosensores (midiendo la bio disponibilidad de metales pesados) y fito remediación y está involucrado en el desarrollo de biobarreras y procesos ‘in situ’ de bio-precipitación para metales pesados.

Es autor de diversos artículos científicos y diversos capítulos de libros. De entre sus numerosas investigaciones destacan publicaciones como: “Nuevos desarrollos en el tratamiento de suelos contaminados por metales pesados” y “El rol de las bacterias en la fito remediación de metales pesados”.

Aunque el uso de microorganismos para la transformación de materia prima es conocido desde hace miles de años, no fue sino hasta finales del siglo 19, gracias a los trabajos de Louis Pasteur y al descubrimiento de los microorganismos, cuando la Biotecnología moderna se desarrolló.

El término Biotecnología fue propuesto por primera vez en 1919 por Karl Ereky, un ingeniero húngaro.

En la actualidad, existen numerosas definiciones de Biotecnología. De acuerdo con las Naciones Unidas, la Biotecnología es “toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (UNEP, 1992).

DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES EN EL AGUAEl tratamiento biológico de aguas residuales consiste en el uso de microorganismos para degradar o extraer contaminantes disueltos en agua. El tratamiento de aguas es, por lo tanto, parte integrante de la Biotecnología y es, de hecho, uno de los primeros campos de aplicación de la Biotecnología moderna.

Aunque existen referencias a manejo de aguas residuales en las civilizaciones asiria, cretense y romana, fue solamente a principios del siglo 20 cuando inició de forma sistemática el tratamiento biológico de aguas residuales.

En la gran mayoría de los casos, el tratamiento de aguas residuales se

Doctor Frédéric ThalassoDepartamento de Biotecnología CINVESTAV

Como científico, Ud. está llevando a cabo un estudio sobre la atopina. ¿Por dónde empezar? Quizás lo más adecuado es definir y entender lo que es la atopina y cómo funciona. Esta parte del proceso, definir el sistema y cómo funciona, es algo físico y mensurable que puede literalmente llevarse a cabo en un laboratorio. En este caso, supongamos que Ud. determina que la atopina es una bacteria que ha sido modificada genéticamente para acelerar los ciclos de carbón y nitrógeno de la tierra, haciendo a las plantas circundantes inusualmente resistentes a diferentes formas de contaminación ambiental.

Conforme empieza usted a entender la estructura y funcionamiento de la ato-pina, naturalmente empieza a determinar lo que la atopina hace. Mientras que la estructura de una cosa o acción es fácilmente mensurable, determinar la motivación detrás de la acción puede requerir mayor consideración. Esta dis-tinción puede compararse con determi-nar la estructura de una acción “colérica” versus determinar la motivación detrás de la acción. Para determinar lo que se hace en un acto se requiere de tiempo, reflexión e hipótesis; es como determinar la intención subyacente de la acción. (Ultimadamente, puede haber diferentes motivaciones posibles detrás de una acción colérica; con el paso del tiempo y la observación podemos más claramente determinar cuál de esas motivaciones es la más acertada).

La estructura y la motivación llegan a conformar un sistema en el cual la estructura determina a la motivación y la motivación determina a la estructura. En este ejemplo, la tecnología determina a la industria y la industria determina a la tecnología. Usted, el científico, puede inicialmente autorizar el uso de la atopina para pruebas en cultivos comerciales. Conforme prueba el agente, puede descubrir que todavía es posible hacer modificaciones para mejorar su desempeño. Una vez que hace los ajustes iniciales (supongamos que compensó excesivamente y ahora la atopina está retrasando el crecimiento de los cultivos), la industria le provee de invaluable retroalimentación para modificar la estructura de la tecnología.

La tercera parte de este proceso de toma de decisiones no es la última; por el contrario, está presente a través de todo el proceso. Aquí Ud. evalúa qué efectos ha tenido la atopina en el ambiente (ya sea que “el ambiente” se refiera a la madre naturaleza o cualquier otro tipo de entorno), y qué efectos ha tenido el ambiente en la atopina. Esta evaluación es importante para reconocer las tendencias naturales de producción y consumo (el vaivén) del ambiente. Puede ser más “holístico” utilizar los elementos ya existentes en un sistema en vez de tratar de imponer esos mismos elementos en otro sistema. Por ejemplo, supongamos que la atopina está ahora autorizada para su uso comercial y Ud. ha determinado que la bacteria prospera mejor en tierra altamente orgánica. Si un colega suyo está por iniciar un negocio agrícola usando atopina y tiene la opción de trabajar con tierra altamente orgánica o de otro tipo, ¿cuál le recomendaría? Es probablemente más ecológico para su colega adquirir la propiedad donde la tierra óptima ya existe, ya que modificar el otro tipo de tierra puede más fácilmente crear desequilibrio en el sistema.

A veces los vaivenes naturales del ambiente no podrán ser usados de la manera más ventajosa; a veces será necesario imponerse a un sistema. Cuando ha determinado claramente que debe imponerse a un sistema, su siguiente pregunta se vuelve, “dada la imposición, ¿cuáles son las ramificaciones?” Idealmente, una industria (aquello que produce) no se impone sobre su ambiente; es óptimo que una industria se desarrolle a partir de tendencias ya existentes en el ambiente, similar a la labor de un buen jardinero.

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realiza de forma integrada, combinando tratamientos físico-químicos y biológicos. Típicamente, el tratamiento incluye (i) tratamiento primario (asentamiento de sólidos y prefiltración), (ii) tratamiento secundario (tratamiento biológico u otro) y (iii) tratamiento terciario (pasos adicionales como decantación, filtración o desinfección).

ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES SUELTOSEl tratamiento secundario es la etapa “clave” del proceso, durante la cual se eliminan los contaminantes disueltos. En la gran mayoría de los casos, este tratamiento se hace biológicamente, utilizando la capacidad que tienen los microorganismos de degradar o acumular contaminantes. Existe un sinfín de tecnologías diferentes y cada una, a su vez, tiene múltiples formas de aplicación. La elección de la tecnología depende principalmente del flujo de agua que se ha de tratar así como del tipo y de la concentración de los contaminantes.

No son los únicos parámetros; también se deben tomar en cuenta condiciones climáticas, disponibilidad de espacio, costo, fuente de energía, legislación, recursos humanos, disponibilidad de materias primas etcétera. El único punto común entre todas estas tecnologías es el uso, en alguna etapa, de organismos vivos. Aunque en algunos procesos se usen plantas superiores, generalmente se usan microorganismos; bacterias, hongos y algas que se desarrollan libremente en comunidades microbianas complejas.

TECNOLOGÍA DE LODOS ACTIVADOSLa tecnología más comúnmente utilizada es la tecnología de “lodos activados”, en la que los contaminantes se ponen en contacto con los microorganismos en un tanque agitado y aireado. En pocas horas, los microorganismos consumen los contaminantes (por ejemplo: azúcares, grasas, carbón orgánico, etcétera) y se reproducen. La reproducción natural de los microorganismos hace que el sistema se mantenga naturalmente y obliga también a eliminar el excedente de microorganismos producido. Este excedente es llamado “lodo” y es el único desecho resultante de la degradación de los contaminantes.

La investigación de nuevos sistemas de tratamiento de agua permite, día a día, mejorar sustancialmente los conocimientos en la materia. Por ejemplo, el número de contaminantes tratados con éxito se amplía rápidamente e incluye ahora compuestos que recientemente estaban todavía considerados no degradables. El campo de aplicación del tratamiento biológico de aguas se amplía con un costo de tratamiento cada vez menor. En el ámbito científico, el esfuerzo se centra actualmente en el desarrollo de procesos más integrados, la degradación de compuestos xenobióticos recalcitrantes y la protección y tratamiento in-situ de los mantos freáticos.

REZAGO EN EL TRATAMIENTO DE AGUASCuriosamente, y a pesar del progreso científico y técnico realizado en la materia, el tratamiento de aguas es todavía un campo que sufre rezago. En la actualidad, la humanidad consume aproximadamente 4 mil km3 de agua por año (Falkenmark y Lindh, 1993). Excluyendo el agua utilizada para

OECD (2005). OECD in Figure, statistics on the member countries, OECD, Paris, ISBN 9264013059.

Semarnat (2005). Informe de la situación del medio ambiente en México. www.semarnat.gob.mx.

UNEP (1992). Convention on biological diversity. United Nations Environment Programme. www.biodiv.org

riego agrícola, aproximadamente mil 200 km3 de agua por año son consumidos por la industria y el sector doméstico. La mayoría de este consumo se transforma en aguas residuales, que deberían ser tratadas antes de disponerse de ellas. No es el caso. De acuerdo con la OCDE, se estima que un poco menos de la mitad de la población mundial tiene acceso a sistemas de tratamiento de aguas residuales. Entre los 30 países miembros de la OCDE, solamente 64 por ciento del agua residual recibe un tratamiento (OCDE, 2005). En México, se estima que solamente 24 por ciento de las aguas residuales reciben tratamiento (Semarnat, 2005).

El tratamiento de aguas es, por lo tanto, todavía un campo en pleno desarrollo. Un esfuerzo económico, político y social deber realizarse para aumentar sustancialmente el porcentaje de agua residual tratada y reducir de esta forma el claro existente entre desarrollo científico y aplicaciones en campo.

ser hasta 100 veces más fuertes, muchas personas temen que ya casi hemos agotado la mayoría de nuestras opciones.

Los efectos de la penicilina no sólo se limitan a organismos directamente expuestos al antibiótico. Al contrario, los organismos resistentes a la penicilina afectan naturalmente a otros organismos, aparentemente sin relación alguna, con los que interactúan. Por lo tanto, en La guerra de los mundos es posible pensar que el organismo responsable de salvar a la humanidad fue afectado directa o indirectamente por una intervención o descubrimiento humano como la penicilina.

Entre la violencia y la inminente amenaza de aniquilación humana, la obra de ciencia ficción de H.G. Wells presenta un punto de vista optimista de la relación entre los humanos, nuestros avances tecnológicos y el ambiente en el que existimos. Como Wells destaca, hemos coexistido con una multitud de organismos por muchos, muchos años; ganándonos cada uno,

mediante nuestra supervivencia, el derecho a existir. Hemos crecido y evolucionado con todos los demás elementos en nuestro sistema y, a su vez, esos elementos han crecido y evolucionado con nosotros. Vistos así, nuestro crecimiento y evolución han sido mutuamente inspiradores.

Pero quizás en esta coexistencia podemos también ganarnos nuestro derecho a morir. Imagine que sí a gotamos todas las posibilidades de tratamiento antibiótico y, en el proceso, damos lugar a bacterias multiresistentes. ¿Están nuestro crecimiento y evolución ultimadamente permitiendo que estos organismos se conviertan en nuestros sucesores evolutivos? ¿O estos organismos nos están simplemente enseñando a ser pensadores orientados a sistemas, y al serlo, nos estamos de hecho ganando nuestro derecho a sobrevivir? ¿Hacia dónde vamos? Ya sea que vivamos o muramos, el resultado dependerá de nuestro aprendizaje.

Cada avance tecnológico trae consigo la posibilidad de grandeza o catástrofe. Por ejemplo, examine el uso de la energía nuclear: en las manos de un líder responsable y humanitario, es una fuente de energía progresista capaz de mejorar la calidad de vida de muchas personas. Sin embargo, la misma tecnología en manos de un misántropo es la más peligrosa de todas las armas. La tecnología es una herramienta y nosotros la portamos. Por lo tanto, nuestras decisiones respecto a la creación, uso y manejo de la tecnología ultimadamente determinan si la posibilidad de grandeza o la de catástrofe será actualizada.

Keith Raniere ha creado un proceso sencillo pero completo de toma de decisiones orientado a sistemas. El proceso utiliza un análisis consciente de los siguientes tres componentes interactivos: la naturaleza y estructura del sistema en sí (lo que es y cómo funciona), las fuerzas impulsoras del sistema (lo que hace y por qué), y el ambiente en el que el sistema existe (lo que el sistema afecta y lo que afecta al sistema). Por ejemplo, si estudio al corazón humano, debo aprender acerca de su anatomía y fisiología (su naturaleza y estructura), su función (lo que hace y lo que lo motiva), y cómo se relaciona con, afecta y es afectado por todos los demás sistemas del cuerpo (ambiente).

El proceso desarrollado por el Sr. Raniere puede ser aplicado al estudio y utilización de cualquier tipo de tecnología, incluyendo la biotecnología. Más específicamente, cualquier decisión que involucre biotecnología debe considerar a la tecnología en sí (naturaleza y estructura), la industria de la cual proviene (lo que hace o su motivación), y el ambiente en el que existe. Una vez que cultivamos un entendimiento más profundo de estos tres componentes y cómo se relacionan, estamos en una posición más ventajosa para tomar decisiones ecológicas con respecto a la biotecnología.

A continuación tenemos una aplicación práctica del proceso de toma de decisiones orientado a sistemas del Sr. Raniere.

(Es importante notar que el proceso no se desarrolla de manera lineal donde A es seguido por B, que es seguido por C, y así sucesivamente. Cada componente individual puede requerir atención especial y, conforme aprendemos de él, el aprendizaje transformará la manera en que vemos a los demás componentes.) Para los fines de este estudio, utilizaremos una aplicación hipotética de un agente biotecnológico ambiental, “atopina”.

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Doctor Raúl Antonio Garza CuevasProfesor Investigador / ITESM

Por Ivy Nevares conceptos de Keith Raniere

H ay algo extrañamente perturbador acerca de la última adaptación al cine de la novela de H.G. Wells La guerra de los mundos (1898). Quizás tenga que ver con un

sentido de impotencia, una pérdida total de control: imagine la Tierra de pronto devastada por extraterrestres. La invasión es imprevista sin causa o razón aparente, los ataques son desastrosos e impredecibles, y la respuesta y medios de defensa humanos inadecuados en yuxtaposición a los del agresor. Aún cuando se acerca el tiempo de la resolución, la humanidad es un observador al igual que durante el ataque inicial: el medio para nuestra salvación no es de manera alguna producto directo del ingenio humano... ¿o sí?

Viendo la película o leyendo la novela, puede Ud. también llegar a una conclusión similar: el medio para finalmente vencer a la invasión está más allá de los confines humanos. Sin embargo, ¿podría el diminuto organismo vencer al ejército invasor sin la existencia de la humanidad? Si los humanos jamás hubieran habitado este planeta, ¿existiría de la misma forma ese organismo? ¿O existiría del todo?

Para examinar más este punto, reflexione simplemente sobre las siguientes cuestiones: si uno de sus padres jamás hubiera existido, ¿se vería Ud. igual, sería igual y tendría las mismas experiencias? Y si Ud. jamás hubiera existido, ¿sus padres se verían iguales, serían iguales y tendrían las mismas experiencias?

Si examinamos a la Tierra como un sistema, eventualmente encontramos que todos los elementos en ella se interconectan y afectan mutuamente. Dado este principio de interconexión, ¿es posible para cualquier elemento existir exactamente como lo hace ahora si otro elemento del sistema cambiara o fuera

eliminado? Similarmente, ¿pudiera cualquiera de los otros elementos existir exactamente como lo hace ahora si el elemento en cuestión fuera diferente o ya no existiera? Por ejemplo, si toda el agua de la Tierra fuera reemplazada por otra sustancia o retirada por completo, ¿habría algún sistema en el planeta que no se viera afectado?

Considere a la penicilina, el antibiótico más utilizado hasta hoy. Inicialmente, la penicilina fue aclamada una droga milagrosa, ya que permitía el tratamiento de infecciones antes incurables. Tan sólo cuatro años después de que la penicilina tuviera amplia disponibilidad, fueron observados casos de resistencia a los antibióticos. Conforme los microbios empezaron a resistir la penicilina, los investigadores médicos respondieron introduciendo variaciones naturales

y sintéticas del antibiótico, al igual que otros substitutos químicos. En consecuencia, más y más microbios empezaron a resistir los nuevos tratamientos. Hace algunos meses, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los Estados Unidos reportó que más del 70% de las bacterias que causan infecciones en los hospitales son resistentes a por lo menos uno de los antibióticos más comúnmente usados para tratarlas. Aunque hoy algunas dosis de antibióticos pueden

Desde el momento que los invasores arribaron, respiraron nuestro aire, comieron y bebieron, estaban condenados. Fueron aniquilados, destruidos, después de que todas las armas y dispositivos del hombre habían fallado, por las más diminutas criaturas que Dios, en su sabiduría, puso en esta tierra. Por el precio de mil millones de muertes, el hombre se había ganado esta inmunidad, este derecho a sobrevivir entre los infinitos organismos de este planeta. Y ese derecho es nuestro contra todo reto. Porque los hombres ni viven ni mueren en vano.

–del filme “La guerra de los mundos“ (2005) (guión cinematográfico de Josh Friedman y David Koepp)

Especial para Conocimiento

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n el estudio de las aguas continentales es imposible disociar el binomio agua-desarrollo, pues el uso de las aguas dulces es un elemento obligado en el desarrollo de las sociedades humanas. Desde tiempo atrás, el uso

del agua ha estado creciendo en forma exponencial con los consecuentes problemas de contaminación.

La contaminación tiene diferentes connotaciones, pero cuando afecta a las aguas dulces, puede ser descrita como la descarga de materiales hacia un cuerpo de agua natural, el cual sufre efectos adversos en la calidad de vida animal y vegetal presente en el sitio, además de cambios en la calidad para propósitos de uso por el ser humano. Por otra parte, el entendimiento del origen de los contaminantes, su tratamiento y su efecto en los ecosistemas acuáticos es, hoy en día, una parte importante de la interpretación de la ecología acuática.

El análisis y evaluación de la calidad del agua ha sido, por tradición, desarrollada con base en métodos soportados por mediciones y determinaciones de las características físicas y químicas. Sin embargo, la inclusión de la respuesta de los organismos en distintas escalas, desde biomarcadores hasta comunidades, es ahora una alternativa y un complemento en la evaluación de la calidad del agua y del ambiente en general. Una de las premisas más importantes de la bioevaluación o biomonitoreo es que los esquemas físico-químicos no son capaces de detectar los daños en las comunidades biológicas.

DETECCIÓN DE SUSTANCIAS TÓXICASLa bioevaluación o biomonitoreo puede revelar impactos o efectos futuros y presentes que están enmascarados, tales como nuevas sustancias tóxicas que han ingresado al ambiente o posibles cambios en las propiedades físicas. Otra ventaja es que pueden ser estudiados los cambios o alteraciones a largo plazo sobre el ecosistema.

Por estas razones, es importante incorporar a los métodos de evaluación de la calidad ambiental y de la integridad de los ecosistemas, mecanismos como los indicadores biológicos que complementen los métodos tradicionales.

Las acciones de los seres humanos afectan ostensiblemente a un sinnúmero de ecosistemas acuáticos, modificando con ello la evolución natural de los mismos en diferentes escalas. En el afán de hacer rendir más las cosechas de los alimentos necesarios para consumo humano, el hombre ha utilizado sustancias para controlar las plagas y malezas de sus cultivos, y resulta innegable que mediante el uso de las mismas, se ha logrado ampliar el horizonte agrícola conforme a la demanda derivada del crecimiento de la población.

El uso de estas sustancias de manera indiscriminada e irresponsable acarrea problemas a diferentes organismos y a sus poblaciones; Esto ocurre desde el proceso químico de la manufactura de las sustancias y la consecuente generación de residuos tóxicos, los cuales, si no tienen un manejo adecuado, constituyen un riesgo para el ambiente y para la salud humana, hasta el uso y la aplicación de sustancias (agroquímicos) y su afectación en la integridad de los atributos ecológicos de los sistemas naturales acuáticos y terrestres.

HERRAMIENTAS ECOLÓGICAS DE EVALUACIÓNEn la actualidad, se han desarrollado diversas técnicas para evaluar los efectos que traen consigo las variadas actividades antropogénicas que presentan un impacto probable en la salud humana y en el ecosistema.

Los diferentes instrumentos de estudio van desde el ámbito de la biotecnología que se basa en la respuesta de las células a la presencia de sustancias tóxicas, como los compuestos orgánicos persistentes (COP), hasta las herramientas ecológicas de evaluación que se basan en la respuesta de los organismos y de las comunidades biológicas a la concentración de dichas sustancias.

La utilización de productos agroquímicos constituye un riesgo para la calidad del agua, debido a la toxicidad potencial de estos compuestos. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (U. S. EPA), define los “pesticidas” (insecticidas, herbicidas y otros) como sustancias químicas usadas para prevenir, destruir, repeler o ejercer cualquier otro tipo de control sobre algunas plagas; éstas pueden ser insectos, roedores u otros animales indeseables, además de hierbas no deseadas, hongos o algunos microorganismos (bacterias o virus). Son sustancias químicamente complejas que, una vez aplicadas al medio ambiente, están sujetas a una serie de transformaciones físicas, químicas y biológicas; estas transformaciones pueden conducir a la generación de metabolitos o a la degradación total de los compuestos.

PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOSEn la actualidad, son miles los productos químicos orgánicos utilizados para control de plagas y de enfermedades que se manifiestan en las actividades agrícolas, ganaderas y de control de diversos problemas sanitarios, los cuales, dependiendo del objetivo para el cual están destinados, pueden clasificarse en:

Insecticidas. Utilizados para la destrucción de insectos. Fungicidas. Destrucción de hongos y prevención de enfermedades en los cultivos.Herbicidas. Eliminación de malas hierbas y plantas indeseables.Rodenticidas. Eliminación de roedores. Nematicidas. Eliminación de gusanos. Moluscicidas. Eliminación de caracoles.

La mayoría de los “plaguicidas” son biodegradables y se hidrolizan en otros productos que no resultan peligrosos; sin embargo, los hidrocarburos clorados son resistentes a la degradación y se hidrolizan con mucha lentitud, razón por la cual han sido denominados plaguicidas persistentes o “duros”.

En cambio, los plaguicidas constituidos a base de carbamatos y los de base de fósforo orgánico, también llamados órgano fosforados, se degradan con mayor rapidez en el medio ambiente, por lo que se les llama “plaguicidas” suaves o “ligeros”; sin embargo, éstos son más tóxicos para el ser humano.

et al. (1979) y Shelton y Tiedje (1983). El LD fue usado tanto como fuente de carbono y de tóxico; los ácidos orgánicos no volátiles fueron adicionados. El inóculo sin aclimatar para los ensayos provinieron de un digestor anaeróbico mesofílico de mezcla completa alimentado con agua residual sintética.

En la figura 1 se presenta un esquema de la configuración del proceso en serie anaeróbico/aeróbico. El agua contaminada con licor negro (llamado aquí licor diluido, LD) fue alimentado a un reactor anaeróbico de lecho fluidizado (RANLEF; Figura 1). El LD fue provisto por una industria mexicana de celulosa Kraft que usa madera de pino. Después de un periodo de aclimatación, el tiempo de retención hidráulico (TRH) fue variado de 5 a 0.5 días en 6 estados seudo-estables consecutivos. La aclimatación previa fue llevada a cabo en 7 etapas de 20 días de duración cada una, alimentando una mezcla de agua residual sintética degradable y una creciente proporción de LD fue alimentada al reactor. El reactor consistió en una columna de vidrio de 3 L de volumen total geométrico con 1 L de carbón activado granular (CAG) malla 30/40 como medio soporte para la colonización por el consorcio microbiano.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL El efluente LD fue un agua residual altamente coloreada y alcalina (pH 8.8). El contenido de materia orgánica fue de 2 255 mg/L como DQO; las concentraciones de sólidos totales, sólidos suspendidos totales y sólidos suspendidos volátiles fueron 2 543, 2, 132, y 128 mg/L, respectivamente. La concentración promedio de los ácidos orgánicos volátiles fue 210 mg/L. El contenido de color y ligninoides fue de 1.03 y 46.3 como absorbancia a 465 y 254 nm, respectivamente.La DAU fue aproximadamente de 55 por ciento de la DQO total, la cual sugiere la presencia de una considerable cantidad de material orgánico recalcitrante (45 por ciento). Esto último fue probablemente debido a sustancias ligninoides originadas durante la digestión química de la madera de pino.

OPERACIÓN DEL REACTOR ANAERÓBICO DE LECHO FLUIDIZADOLos resultados del tratamiento anaeróbico son descritos en la Figura 3. La eficiencia de remoción de DQO (DQO total) varió en el intervalo de 80 a 48 por ciento cuando el TRH fue decreciendo de 5 a 0.5 días, Figura 3A. La reducción de DQO varió en el intervalo de 87 a 96 por ciento, expresada como DQO biodegradable a TRH cortos de 0.5 y 0.75 días. Las altas remociones de DQO durante la última etapa de aclimatación y el primer TRH pudieron ser parcialmente debidas a la capacidad de adsorción del CAG utilizado como medio soporte del consorcio en el reactor anaeróbico. Como el experimento continuó a bajos TRH

s, la capacidad de adsorción pudo haberse agotado y sólo el 48 por ciento remanente es la remoción biológica de DQO.

CONCLUSIONESEl tratamiento continuo anaeróbico (RANLEF) de aguas residuales contaminadas con licor diluido fue factible a velocidades de carga de moderadas (1 a 10 g DQO/[L

FB*día]) con una remoción total de DQO de 80-40% y la reducción de DQO biodegradable de 96-87% (a alta velocidad de carga). El RANLEF fue capaz de operar en un régimen metanogénico estable a pesar de indicaciones de toxicidad sub-óptima

del licor diluido impuestas al consorcio metanogénico. Las remociones de color y ligninoides también decrecieron con la disminución del TRH. Aunque el reactor metanogénico de lecho fluidizado proveyó un efectivo tratamiento para la materia orgánica degradable, todavía restan en el efluente anaeróbico concentraciones importantes de materia orgánica recalcitrante y color.

Un reactor aeróbico, empacado con Trametes versicolor inmovilizado sobre cubos de madera fue alimentado con efluente anaeróbico del RANLEF. La remoción de materia orgánica promedio del reactor fue de 30 y 32% en base a DQO, durante las corridas de 60 días a 5días de TRH y 35 días a 2.5 días de TRH, respectivamente. Los contenidos de color y ligninoides fueron removidos en porcentajes superiores (69% y 54% respectivamente). No hubo diferencia significativa en la operación del reactor a 5 y 2.5 días de TRH. Se encontró una correlación positiva entre la eficiencia de remoción de contaminante y la actividad de lacasa en el licor centrifugado del reactor fúngico durante buena parte del primer período de operación a 5 d TRH, aunque la actividad de manganeso-peroxidasa estuvo presente durante toda la operación del biorreactor fúngico. Muy importante, nuestro trabajo demostró que un reactor fúngico puede operar efectivamente por un largo periodo (cerca de 100 días) y sin necesidad de suplementar costosas fuentes de carbono soluble como glucosa, maltosa, etc.

El tratamiento serie global alcanzó aproximadamente un 78 por ciento de remoción de la materia orgánica original del licor diluido (en base a DQO). El proceso serie parece ser un paso hacia el desarrollo de una alternativa biológica para el tratamiento efectivo de efluentes recalcitrantes de la industria de la celulosa y el papel.

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Doctor Raúl Antonio Garza CuevasProfesor Investigador / ITESM

Por Ivy Nevares conceptos de Keith Raniere

H ay algo extrañamente perturbador acerca de la última adaptación al cine de la novela de H.G. Wells La guerra de los mundos (1898). Quizás tenga que ver con un

sentido de impotencia, una pérdida total de control: imagine la Tierra de pronto devastada por extraterrestres. La invasión es imprevista sin causa o razón aparente, los ataques son desastrosos e impredecibles, y la respuesta y medios de defensa humanos inadecuados en yuxtaposición a los del agresor. Aún cuando se acerca el tiempo de la resolución, la humanidad es un observador al igual que durante el ataque inicial: el medio para nuestra salvación no es de manera alguna producto directo del ingenio humano... ¿o sí?

Viendo la película o leyendo la novela, puede Ud. también llegar a una conclusión similar: el medio para finalmente vencer a la invasión está más allá de los confines humanos. Sin embargo, ¿podría el diminuto organismo vencer al ejército invasor sin la existencia de la humanidad? Si los humanos jamás hubieran habitado este planeta, ¿existiría de la misma forma ese organismo? ¿O existiría del todo?

Para examinar más este punto, reflexione simplemente sobre las siguientes cuestiones: si uno de sus padres jamás hubiera existido, ¿se vería Ud. igual, sería igual y tendría las mismas experiencias? Y si Ud. jamás hubiera existido, ¿sus padres se verían iguales, serían iguales y tendrían las mismas experiencias?

Si examinamos a la Tierra como un sistema, eventualmente encontramos que todos los elementos en ella se interconectan y afectan mutuamente. Dado este principio de interconexión, ¿es posible para cualquier elemento existir exactamente como lo hace ahora si otro elemento del sistema cambiara o fuera

eliminado? Similarmente, ¿pudiera cualquiera de los otros elementos existir exactamente como lo hace ahora si el elemento en cuestión fuera diferente o ya no existiera? Por ejemplo, si toda el agua de la Tierra fuera reemplazada por otra sustancia o retirada por completo, ¿habría algún sistema en el planeta que no se viera afectado?

Considere a la penicilina, el antibiótico más utilizado hasta hoy. Inicialmente, la penicilina fue aclamada una droga milagrosa, ya que permitía el tratamiento de infecciones antes incurables. Tan sólo cuatro años después de que la penicilina tuviera amplia disponibilidad, fueron observados casos de resistencia a los antibióticos. Conforme los microbios empezaron a resistir la penicilina, los investigadores médicos respondieron introduciendo variaciones naturales

y sintéticas del antibiótico, al igual que otros substitutos químicos. En consecuencia, más y más microbios empezaron a resistir los nuevos tratamientos. Hace algunos meses, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los Estados Unidos reportó que más del 70% de las bacterias que causan infecciones en los hospitales son resistentes a por lo menos uno de los antibióticos más comúnmente usados para tratarlas. Aunque hoy algunas dosis de antibióticos pueden

Desde el momento que los invasores arribaron, respiraron nuestro aire, comieron y bebieron, estaban condenados. Fueron aniquilados, destruidos, después de que todas las armas y dispositivos del hombre habían fallado, por las más diminutas criaturas que Dios, en su sabiduría, puso en esta tierra. Por el precio de mil millones de muertes, el hombre se había ganado esta inmunidad, este derecho a sobrevivir entre los infinitos organismos de este planeta. Y ese derecho es nuestro contra todo reto. Porque los hombres ni viven ni mueren en vano.

–del filme “La guerra de los mundos“ (2005) (guión cinematográfico de Josh Friedman y David Koepp)

Especial para Conocimiento

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n el estudio de las aguas continentales es imposible disociar el binomio agua-desarrollo, pues el uso de las aguas dulces es un elemento obligado en el desarrollo de las sociedades humanas. Desde tiempo atrás, el uso

del agua ha estado creciendo en forma exponencial con los consecuentes problemas de contaminación.

La contaminación tiene diferentes connotaciones, pero cuando afecta a las aguas dulces, puede ser descrita como la descarga de materiales hacia un cuerpo de agua natural, el cual sufre efectos adversos en la calidad de vida animal y vegetal presente en el sitio, además de cambios en la calidad para propósitos de uso por el ser humano. Por otra parte, el entendimiento del origen de los contaminantes, su tratamiento y su efecto en los ecosistemas acuáticos es, hoy en día, una parte importante de la interpretación de la ecología acuática.

El análisis y evaluación de la calidad del agua ha sido, por tradición, desarrollada con base en métodos soportados por mediciones y determinaciones de las características físicas y químicas. Sin embargo, la inclusión de la respuesta de los organismos en distintas escalas, desde biomarcadores hasta comunidades, es ahora una alternativa y un complemento en la evaluación de la calidad del agua y del ambiente en general. Una de las premisas más importantes de la bioevaluación o biomonitoreo es que los esquemas físico-químicos no son capaces de detectar los daños en las comunidades biológicas.

DETECCIÓN DE SUSTANCIAS TÓXICASLa bioevaluación o biomonitoreo puede revelar impactos o efectos futuros y presentes que están enmascarados, tales como nuevas sustancias tóxicas que han ingresado al ambiente o posibles cambios en las propiedades físicas. Otra ventaja es que pueden ser estudiados los cambios o alteraciones a largo plazo sobre el ecosistema.

Por estas razones, es importante incorporar a los métodos de evaluación de la calidad ambiental y de la integridad de los ecosistemas, mecanismos como los indicadores biológicos que complementen los métodos tradicionales.

Las acciones de los seres humanos afectan ostensiblemente a un sinnúmero de ecosistemas acuáticos, modificando con ello la evolución natural de los mismos en diferentes escalas. En el afán de hacer rendir más las cosechas de los alimentos necesarios para consumo humano, el hombre ha utilizado sustancias para controlar las plagas y malezas de sus cultivos, y resulta innegable que mediante el uso de las mismas, se ha logrado ampliar el horizonte agrícola conforme a la demanda derivada del crecimiento de la población.

El uso de estas sustancias de manera indiscriminada e irresponsable acarrea problemas a diferentes organismos y a sus poblaciones; Esto ocurre desde el proceso químico de la manufactura de las sustancias y la consecuente generación de residuos tóxicos, los cuales, si no tienen un manejo adecuado, constituyen un riesgo para el ambiente y para la salud humana, hasta el uso y la aplicación de sustancias (agroquímicos) y su afectación en la integridad de los atributos ecológicos de los sistemas naturales acuáticos y terrestres.

HERRAMIENTAS ECOLÓGICAS DE EVALUACIÓNEn la actualidad, se han desarrollado diversas técnicas para evaluar los efectos que traen consigo las variadas actividades antropogénicas que presentan un impacto probable en la salud humana y en el ecosistema.

Los diferentes instrumentos de estudio van desde el ámbito de la biotecnología que se basa en la respuesta de las células a la presencia de sustancias tóxicas, como los compuestos orgánicos persistentes (COP), hasta las herramientas ecológicas de evaluación que se basan en la respuesta de los organismos y de las comunidades biológicas a la concentración de dichas sustancias.

La utilización de productos agroquímicos constituye un riesgo para la calidad del agua, debido a la toxicidad potencial de estos compuestos. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (U. S. EPA), define los “pesticidas” (insecticidas, herbicidas y otros) como sustancias químicas usadas para prevenir, destruir, repeler o ejercer cualquier otro tipo de control sobre algunas plagas; éstas pueden ser insectos, roedores u otros animales indeseables, además de hierbas no deseadas, hongos o algunos microorganismos (bacterias o virus). Son sustancias químicamente complejas que, una vez aplicadas al medio ambiente, están sujetas a una serie de transformaciones físicas, químicas y biológicas; estas transformaciones pueden conducir a la generación de metabolitos o a la degradación total de los compuestos.

PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOSEn la actualidad, son miles los productos químicos orgánicos utilizados para control de plagas y de enfermedades que se manifiestan en las actividades agrícolas, ganaderas y de control de diversos problemas sanitarios, los cuales, dependiendo del objetivo para el cual están destinados, pueden clasificarse en:

Insecticidas. Utilizados para la destrucción de insectos. Fungicidas. Destrucción de hongos y prevención de enfermedades en los cultivos.Herbicidas. Eliminación de malas hierbas y plantas indeseables.Rodenticidas. Eliminación de roedores. Nematicidas. Eliminación de gusanos. Moluscicidas. Eliminación de caracoles.

La mayoría de los “plaguicidas” son biodegradables y se hidrolizan en otros productos que no resultan peligrosos; sin embargo, los hidrocarburos clorados son resistentes a la degradación y se hidrolizan con mucha lentitud, razón por la cual han sido denominados plaguicidas persistentes o “duros”.

En cambio, los plaguicidas constituidos a base de carbamatos y los de base de fósforo orgánico, también llamados órgano fosforados, se degradan con mayor rapidez en el medio ambiente, por lo que se les llama “plaguicidas” suaves o “ligeros”; sin embargo, éstos son más tóxicos para el ser humano.

et al. (1979) y Shelton y Tiedje (1983). El LD fue usado tanto como fuente de carbono y de tóxico; los ácidos orgánicos no volátiles fueron adicionados. El inóculo sin aclimatar para los ensayos provinieron de un digestor anaeróbico mesofílico de mezcla completa alimentado con agua residual sintética.

En la figura 1 se presenta un esquema de la configuración del proceso en serie anaeróbico/aeróbico. El agua contaminada con licor negro (llamado aquí licor diluido, LD) fue alimentado a un reactor anaeróbico de lecho fluidizado (RANLEF; Figura 1). El LD fue provisto por una industria mexicana de celulosa Kraft que usa madera de pino. Después de un periodo de aclimatación, el tiempo de retención hidráulico (TRH) fue variado de 5 a 0.5 días en 6 estados seudo-estables consecutivos. La aclimatación previa fue llevada a cabo en 7 etapas de 20 días de duración cada una, alimentando una mezcla de agua residual sintética degradable y una creciente proporción de LD fue alimentada al reactor. El reactor consistió en una columna de vidrio de 3 L de volumen total geométrico con 1 L de carbón activado granular (CAG) malla 30/40 como medio soporte para la colonización por el consorcio microbiano.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL El efluente LD fue un agua residual altamente coloreada y alcalina (pH 8.8). El contenido de materia orgánica fue de 2 255 mg/L como DQO; las concentraciones de sólidos totales, sólidos suspendidos totales y sólidos suspendidos volátiles fueron 2 543, 2, 132, y 128 mg/L, respectivamente. La concentración promedio de los ácidos orgánicos volátiles fue 210 mg/L. El contenido de color y ligninoides fue de 1.03 y 46.3 como absorbancia a 465 y 254 nm, respectivamente.La DAU fue aproximadamente de 55 por ciento de la DQO total, la cual sugiere la presencia de una considerable cantidad de material orgánico recalcitrante (45 por ciento). Esto último fue probablemente debido a sustancias ligninoides originadas durante la digestión química de la madera de pino.

OPERACIÓN DEL REACTOR ANAERÓBICO DE LECHO FLUIDIZADOLos resultados del tratamiento anaeróbico son descritos en la Figura 3. La eficiencia de remoción de DQO (DQO total) varió en el intervalo de 80 a 48 por ciento cuando el TRH fue decreciendo de 5 a 0.5 días, Figura 3A. La reducción de DQO varió en el intervalo de 87 a 96 por ciento, expresada como DQO biodegradable a TRH cortos de 0.5 y 0.75 días. Las altas remociones de DQO durante la última etapa de aclimatación y el primer TRH pudieron ser parcialmente debidas a la capacidad de adsorción del CAG utilizado como medio soporte del consorcio en el reactor anaeróbico. Como el experimento continuó a bajos TRH

s, la capacidad de adsorción pudo haberse agotado y sólo el 48 por ciento remanente es la remoción biológica de DQO.

CONCLUSIONESEl tratamiento continuo anaeróbico (RANLEF) de aguas residuales contaminadas con licor diluido fue factible a velocidades de carga de moderadas (1 a 10 g DQO/[L

FB*día]) con una remoción total de DQO de 80-40% y la reducción de DQO biodegradable de 96-87% (a alta velocidad de carga). El RANLEF fue capaz de operar en un régimen metanogénico estable a pesar de indicaciones de toxicidad sub-óptima

del licor diluido impuestas al consorcio metanogénico. Las remociones de color y ligninoides también decrecieron con la disminución del TRH. Aunque el reactor metanogénico de lecho fluidizado proveyó un efectivo tratamiento para la materia orgánica degradable, todavía restan en el efluente anaeróbico concentraciones importantes de materia orgánica recalcitrante y color.

Un reactor aeróbico, empacado con Trametes versicolor inmovilizado sobre cubos de madera fue alimentado con efluente anaeróbico del RANLEF. La remoción de materia orgánica promedio del reactor fue de 30 y 32% en base a DQO, durante las corridas de 60 días a 5días de TRH y 35 días a 2.5 días de TRH, respectivamente. Los contenidos de color y ligninoides fueron removidos en porcentajes superiores (69% y 54% respectivamente). No hubo diferencia significativa en la operación del reactor a 5 y 2.5 días de TRH. Se encontró una correlación positiva entre la eficiencia de remoción de contaminante y la actividad de lacasa en el licor centrifugado del reactor fúngico durante buena parte del primer período de operación a 5 d TRH, aunque la actividad de manganeso-peroxidasa estuvo presente durante toda la operación del biorreactor fúngico. Muy importante, nuestro trabajo demostró que un reactor fúngico puede operar efectivamente por un largo periodo (cerca de 100 días) y sin necesidad de suplementar costosas fuentes de carbono soluble como glucosa, maltosa, etc.

El tratamiento serie global alcanzó aproximadamente un 78 por ciento de remoción de la materia orgánica original del licor diluido (en base a DQO). El proceso serie parece ser un paso hacia el desarrollo de una alternativa biológica para el tratamiento efectivo de efluentes recalcitrantes de la industria de la celulosa y el papel.

Page 16: Revista Conocimiento 39

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INSECTICIDAS ORGANOCLORADOSLos “plaguicidas” también se pueden clasificar por su acción toxicológica. Los insecticidas organoclorados son los que tienen una estructura química que pertenece a los hidrocarburos clorados y sirven para controlar las plagas de insectos (Red de Acción en Plaguicidas y sus Alternativas para América Latina, [RAPAAL], n. d.; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005). Los insecticidas organoclorados se pueden clasificar por grupos: en el grupo del DDT y compuestos relacionados entran el DDT y sus metabolitos DDD y DDE; y el metoxicloro; al grupo de los ciclodienos pertenecen el heptacloro y su metabolito heptacloro epóxido; el aldrín y sus metabolitos dieldrín y endrín; y los metabolitos endrín cetona y endrín aldehído; los isómeros endosulfán I y endosulfán II y su metabolito endosulfán sulfato; al grupo BHC y lindano pertenecen los isómeros alfa-BHC, beta-BHC, gama-BHC (lindano) y delta-BHC (McEwen & Stephenson, 1979; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005).

A pesar de que el DDT ha sido prohibido en gran número de países y el lindano se ha restringido, siguen apareciendo trazas de estos contaminantes en sedimentos y agua, con mayores concentraciones en la parte sólida debido a su afinidad con la misma. Además, podemos observar que es un problema no sólo de las áreas agrícolas, sino que es transportado hasta áreas muy lejanas.

En el caso de México, la poca utilización de agroquímicos en la agricultura del sur del país, fue hasta hace pocos años una “ventaja”, respecto a su contribución como fuente no puntual de contaminantes en el agua. Sin embargo, en la actualidad esta situación ha sufrido cambios, incrementándose la cantidad de productos químicos utilizados en las actividades agrícolas y por ende, aumentando la concentración de diferentes substancias químicas (orgánicos persistentes y metales pesados) en las múltiples unidades hidrográficas de la región, especialmente en el estado de Chiapas. De hecho, los diferentes ríos que conforman la cuenca del río Usumacinta

muestran actualmente un incremento en las concentraciones de diferentes agroquímicos, e incluso de un buen número de compuestos cuyo uso está prohibido en el país.

Una de las principales subcuencas del río Usumacinta es el Río Lacantún y sus tributarios. En un estudio realizado en el río Lacantún sobre la presencia de COP en los tejidos de peces fue detectado el DDT y sus metabolitos (Marines G. V., 2006). Las especies con los valores más altos de DDT fueron: Astyanax aeneus, Rhamdia guatemalensis, Poecilia mexicana, Belonesox belizanus y Atherinella sp. De acuerdo al valor permisible del Criterio de Concentración Continua (CCC) determinado por la EPA, todos los valores encontrados en el estudio rebasan el umbral. En México, la Ley especifica que su uso está prohibido y que sólo en casos excepcionales debe aplicarse; por lo tanto su presencia en el ambiente debe, teóricamente, ser cero. Otra cuenca mexicana estudiada es la de los ríos Salado de Nadadores-Sabinas-río Bravo en el estado de Coahuila (Hernández R. 2005), donde también se encontraron valores altos de los diferentes agroquímicos mencionados, particularmente el DDT y sus metabolitos, los cuales rebasan también los valores umbrales permisibles determinados por la EPA.

Finalmente, es evidente que la respuesta de los organismos en cualquier nivel de la organización del espectro biológico a la presencia de sustancias tóxicas (agroquímicos), es altamente significativa para evaluar y monitorear sus efectos negativos en los seres vivos de manera puntual y en los ecosistemas. Pero en la determinación de la presencia o ausencia de una especie, el éxito de sus procesos fisiológicos o en los problemas de salud en el ser humano asociados a la contaminación por sustancias químicas, es de mayor utilidad el uso de biomarcadores para detectar al agente que provoca la alteración. Esto es, que la escala de trabajo en la evaluación y análisis del efecto de sustancias químicas tiende al plano individual y celular.

Aranda Enrique. 2005. Comunicación personal.EPA. 2004. Environmental Protection Agency [EPA]. National Recommended Water Quality Criteria. 2004. En línea:www.epa.gov/waterscience/criteria/nrwqc-2004.pdf

Hernández-Paz, Rebeca; Juvenal Gutiérrez-Castillo, Raúl Garza-Cuevas, Porfirio Caballero-Mata, Shad D. Nelson, Ricardo Mata-González. 2006. Organochlorine compounds in water and sediments of three tributaries of the Rio Bravo in Coahuila, Mexico. Society For Range Management. 2006. Vancouver, British Columbia, Canada.

La industria de la celulosa y el papel en México (ICP) produce 700 mil toneladas de pasta, y dos millones 900 mil toneladas de papel por año. Aproximadamente la mitad de la producción de celulosa proviene del proceso Kraft. Cerca del 60 por ciento de la industria Kraft son fábricas no integradas; esto es, producen celulosa no blanqueada. La ICP contribuye con un 2.1 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB), y genera 31 mil empleos directos. La capacidad de producción instalada está distribuida entre 67 plantas.

Las descargas de aguas residuales provenientes de la ICP son aproxi-madamente 100 millones de m3/año, lo que significa el 12 por ciento de las descargas residuales totales del sector industrial, y ocupan el segundo lugar en este rubro. Actualmente, los estándares permitidos en México de descargas de aguas residuales de la ICP son más estrictos.La aplicación de tratamientos anaeró-bicos para los efluentes de la industria del papel ha tenido un notable incremento en los últimos veinte años. Esta tecnología, particularmente el reactor anaerobio con biomasa inmovilizada, ofrece claras ventajas sobre los procesos de tratamientos físico-químicos. Investigadores mexicanos, norteamericanos y europeos han obtenido significativos avances en las dos últimas décadas sobre la aplicación de procesos anaeróbicos a una variedad de efluentes de la ICP Uno de los retos más importantes ha sido el tratamiento de aguas residuales contaminadas por licor negro. Estos efluentes son tóxicos a fauna acuática y

microorganismos y contienen considerables cantidades de materia orgánica recalcitrante. La industria mexicana de celulosa ha implementado la recuperación y reutilización del licor negro. Sin embargo, son frecuentes los derrames de los lavados de los digestores y del sistema de recuperación del mismo. Los derrames de licor negro son el principal contaminante del agua en la industria mexicana de celulosa Kraft no integrada, lo que da lugar a un efluente típico denominado licor diluido (LD) en este trabajo. Trabajos previos han demostrado que el licor negro de fibras de cáñamo y el agua residual asociada son recalcitrantes y tóxicos a consorcios anaeróbicos. Sin embargo, se conoce poco acerca de la aplicación de tratamientos anaeróbicos a agua residuales contaminadas con licor negro Kraft de madera de pino.Los hongos pertenecientes a los basidiomicetos (como Trametes versicolor, Phanerochaete chrysosporium) son microorganismos con una demostrada capacidad para degradar lignina, y esto deriva del uso de un potente y diverso grupo de enzimas. Hemos hipotetizado que Trametes versicolor inmovilizado puede ser un alternativa interesante para pos-tratar y degradar la materia orgánica recalcitrante remanente del efluente anaerobio obtenido a la salida del reactor anaeróbico.

Ensayos anaeróbicos en lote. La degradabilidad anaerobia última (DAU) y el ensayo de toxicidad del licor diluido (LD) fueron realizados de acuerdo al proceso descrito en Owen

C. Estrada-Vázquez / A. Ortega-Clemente / F. Esparza-García / H.M. Poggi-VaraldoE-mail: [email protected]. CINVESTAV / Departamento de Biotecnología y Bioingeniería / México

Gustavo Viniegra. El doctor Gustavo Viniegra es profesor titular e investigador del Departamento de Biotecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM)-Unidad Iztapalapa.Obtuvo el grado de Médico Cirujano en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Maestría en Ciencias del CINVESTAV y el Doctorado en Biofísica en la Universidad de California, San Francisco. Su área de especialización involucra la microbiología industrial; las fermentaciones de substratos sólidos por hongos filamentosos; la producción de enzimas por cultivos de Aspergillus Níger y aprovechamiento de los residuos agrícolas y agroindustriales.

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Alfredo Aguilar Romanillos. Actualmente es funcionario de la Dirección de Alimentos, Agricultura y Biotecnología de la Comisión Europea, y es jefe de la unidad de “Fábrica Celular” de la misma institución.

La Nueva Biotecnología. Hoy en día, la biotecnología posee la capacidad de manipular el material genético de los microorganismos, plantas y animales para fabricar nuevos productos y procesos que beneficien al hombre. Esto, gracias al perfeccionamiento de las técnicas y nuevas metodologías de

aislamiento, manipulación y transferencia de genes (tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética) inventadas en la década de 1970.

Esto, a su vez, condujo a la creación en esa época de una nueva clase de empresas de Biotecnología Industrial moderna, como Genentech, Amgen, Biogen y Cetus, que hicieron de la producción de proteínas derivadas de la expresión de genes de

Unidad de Biotecnología. Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina Universidad Autónoma de Nuevo Leó[email protected] y [email protected]

Doctor Jorge A. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

origen humano insertados en bacterias, un nuevo y muy próspero negocio en Estados Unidos y Europa.

Con su nuevo arsenal, la biotecnología moderna contribuye en áreas industriales tan diversas como la producción de

NUEVAS TECNOLOGÍAS BASADAS EN BIOPELÍCULAS El tratamiento anaerobio es una de las estrategias de biorremediación sobresalientes, debido a que las condiciones anaerobias prevalecen en una gran variedad de sitios contaminados. Además, tienden a producir menor volumen de lodos en el tratamiento de aguas residuales, y los productos de la fermentación pueden utilizarse en la formación de biogás (metano). Los procesos de biodegradación se pueden inhibir a altas concentraciones de contaminantes; sin embargo, de varios métodos probados para superar la inhibición del sustrato, la inmovilización celular parece ser la técnica más prometedora para superar dicha inhibición. La inmovilización celular, mejor conocida como biopelículas, ha demostrado ser eficiente en la remoción de los compuestos aromáticos en sitios contaminados. Sin embargo, esta tecnología, que está en sus primeros pasos, ya ha demostrado ser competitiva. Por otro lado, también se trabaja en el diseño de biosensores capaces de medir y controlar los niveles de compuestos tóxicos en suelos y sitios contaminados.

USOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAREN LA BIOTECNOLOGÍA El estudio de las bacterias participantes (diversidad) en las estructuras y características de los consorcios sintróficos microbianos (mezclas de microorganismos que cooperan entre sí) durante la biodegradación de los compuestos aromáticos, es un campo de investigación interesante. La degradación de los compuestos aromáticos monocíclicos por cepas puras aisladas de consorcios aerobios, es generalmente bien entendido y en la actualidad se sigue evaluando la diversidad de las bacterias que participan dentro de los consorcios durante la biodegradación; así como las características fisiológicas de las bacterias en respuesta al medio ambiente anóxico.

Sin embargo, las proteínas de las cepas que participan en la incorporación de los hidrocarburos hacia el interior de la célula, así como las proteínas que participan durante la reducción de los anillos aromáticos, han sido poco y/o

superficialmente estudiadas; además, existe un número limitado de reportes que se refieran a los genes que participan en todos y cada uno de los procesos de biodegradación de los hidrocarburos aromáticos monocíclicos bajo condiciones aerobias.

Por lo tanto, se ha incrementado el conocimiento acerca de la diversidad bacteriana gracias al estudio de los genes (por ejemplo del ARN ribosomal 16s), pero como ya se ha mencionado anteriormente, hay limitaciones en la comprensión acerca de los genes que codifican para las proteínas relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos. Con la ayuda de la biología molecular, la identificación de genes y por lo tanto de proteínas de los microorganismos que participan en la biodegradación puede representar un alto potencial. Ese potencial se puede traducir en el descubrimiento de nuevos antibióticos, metabolitos secundarios o vías de degradación de los compuestos aromáticos.

DESARROLLO DE LA BIORREMEDIACIÓNA la fecha, la conciencia sobre la importancia de restablecer los sitios contaminados (biorremediación) está creciendo en México, por lo que es preciso investigar acerca del desarrollo de materiales apropiados y económicos, así como de biotecnologías de bajo costo y viables para países en desarrollo.

En nuestros laboratorios se trabaja en la búsqueda de esos microorganismos que sean capaces de utilizar como única fuente de alimento los contaminantes como la gasolina, el diesel, así como mezclas complejas de hidrocarburos, para su eventual uso en los procesos de biorremediación. Los resultados encontrados a la fecha por nuestro equipo de trabajo han sido satisfactorios, y nos han alentado a seguir adelante.

En el metabolismo celular de los compuestos tóxicos participan grupos de moléculas conocidas como enzimas, las cuales son responsables de transformar los compuestos tóxicos, para eventualmente disminuir su presencia en el ambiente. Por lo anterior, realizamos estudios de tratabilidad y biodegradabilidad con microorganismos, acondicionados en biorreactores, para evaluar la capacidad de utilizarlos a nivel de campo para llevar a cabo la biorremediación de sitios contaminados, además del estudio molecular de la(s) proteína(s) relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos.

En conclusión, la biotecnología es una herramienta muy útil que ayudó a las antiguas civilizaciones a desarrollarse; hoy en día continúa desarrollándose y ayudando a resolver problemas de enfermedades, hambre y los relacionados con la salud pública. En la actualidad no contamos con soluciones inmediatas y sostenibles para este tipo de problemas; por lo tanto, se vislumbra que la biotecnología continuará proporcionando opciones realistas para el mundo en desarrollo. Por otra parte, nada mejor que los microorganismos que son parte de la biosfera nos ayuden a preservar, y dado el caso, a restablecer la calidad del ambiente, alentando la armonía en las relaciones entre el ser humano, las especies y en general, el medio que le rodea.

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INSECTICIDAS ORGANOCLORADOSLos “plaguicidas” también se pueden clasificar por su acción toxicológica. Los insecticidas organoclorados son los que tienen una estructura química que pertenece a los hidrocarburos clorados y sirven para controlar las plagas de insectos (Red de Acción en Plaguicidas y sus Alternativas para América Latina, [RAPAAL], n. d.; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005). Los insecticidas organoclorados se pueden clasificar por grupos: en el grupo del DDT y compuestos relacionados entran el DDT y sus metabolitos DDD y DDE; y el metoxicloro; al grupo de los ciclodienos pertenecen el heptacloro y su metabolito heptacloro epóxido; el aldrín y sus metabolitos dieldrín y endrín; y los metabolitos endrín cetona y endrín aldehído; los isómeros endosulfán I y endosulfán II y su metabolito endosulfán sulfato; al grupo BHC y lindano pertenecen los isómeros alfa-BHC, beta-BHC, gama-BHC (lindano) y delta-BHC (McEwen & Stephenson, 1979; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005).

A pesar de que el DDT ha sido prohibido en gran número de países y el lindano se ha restringido, siguen apareciendo trazas de estos contaminantes en sedimentos y agua, con mayores concentraciones en la parte sólida debido a su afinidad con la misma. Además, podemos observar que es un problema no sólo de las áreas agrícolas, sino que es transportado hasta áreas muy lejanas.

En el caso de México, la poca utilización de agroquímicos en la agricultura del sur del país, fue hasta hace pocos años una “ventaja”, respecto a su contribución como fuente no puntual de contaminantes en el agua. Sin embargo, en la actualidad esta situación ha sufrido cambios, incrementándose la cantidad de productos químicos utilizados en las actividades agrícolas y por ende, aumentando la concentración de diferentes substancias químicas (orgánicos persistentes y metales pesados) en las múltiples unidades hidrográficas de la región, especialmente en el estado de Chiapas. De hecho, los diferentes ríos que conforman la cuenca del río Usumacinta

muestran actualmente un incremento en las concentraciones de diferentes agroquímicos, e incluso de un buen número de compuestos cuyo uso está prohibido en el país.

Una de las principales subcuencas del río Usumacinta es el Río Lacantún y sus tributarios. En un estudio realizado en el río Lacantún sobre la presencia de COP en los tejidos de peces fue detectado el DDT y sus metabolitos (Marines G. V., 2006). Las especies con los valores más altos de DDT fueron: Astyanax aeneus, Rhamdia guatemalensis, Poecilia mexicana, Belonesox belizanus y Atherinella sp. De acuerdo al valor permisible del Criterio de Concentración Continua (CCC) determinado por la EPA, todos los valores encontrados en el estudio rebasan el umbral. En México, la Ley especifica que su uso está prohibido y que sólo en casos excepcionales debe aplicarse; por lo tanto su presencia en el ambiente debe, teóricamente, ser cero. Otra cuenca mexicana estudiada es la de los ríos Salado de Nadadores-Sabinas-río Bravo en el estado de Coahuila (Hernández R. 2005), donde también se encontraron valores altos de los diferentes agroquímicos mencionados, particularmente el DDT y sus metabolitos, los cuales rebasan también los valores umbrales permisibles determinados por la EPA.

Finalmente, es evidente que la respuesta de los organismos en cualquier nivel de la organización del espectro biológico a la presencia de sustancias tóxicas (agroquímicos), es altamente significativa para evaluar y monitorear sus efectos negativos en los seres vivos de manera puntual y en los ecosistemas. Pero en la determinación de la presencia o ausencia de una especie, el éxito de sus procesos fisiológicos o en los problemas de salud en el ser humano asociados a la contaminación por sustancias químicas, es de mayor utilidad el uso de biomarcadores para detectar al agente que provoca la alteración. Esto es, que la escala de trabajo en la evaluación y análisis del efecto de sustancias químicas tiende al plano individual y celular.

Aranda Enrique. 2005. Comunicación personal.EPA. 2004. Environmental Protection Agency [EPA]. National Recommended Water Quality Criteria. 2004. En línea:www.epa.gov/waterscience/criteria/nrwqc-2004.pdf

Hernández-Paz, Rebeca; Juvenal Gutiérrez-Castillo, Raúl Garza-Cuevas, Porfirio Caballero-Mata, Shad D. Nelson, Ricardo Mata-González. 2006. Organochlorine compounds in water and sediments of three tributaries of the Rio Bravo in Coahuila, Mexico. Society For Range Management. 2006. Vancouver, British Columbia, Canada.

La industria de la celulosa y el papel en México (ICP) produce 700 mil toneladas de pasta, y dos millones 900 mil toneladas de papel por año. Aproximadamente la mitad de la producción de celulosa proviene del proceso Kraft. Cerca del 60 por ciento de la industria Kraft son fábricas no integradas; esto es, producen celulosa no blanqueada. La ICP contribuye con un 2.1 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB), y genera 31 mil empleos directos. La capacidad de producción instalada está distribuida entre 67 plantas.

Las descargas de aguas residuales provenientes de la ICP son aproxi-madamente 100 millones de m3/año, lo que significa el 12 por ciento de las descargas residuales totales del sector industrial, y ocupan el segundo lugar en este rubro. Actualmente, los estándares permitidos en México de descargas de aguas residuales de la ICP son más estrictos.La aplicación de tratamientos anaeró-bicos para los efluentes de la industria del papel ha tenido un notable incremento en los últimos veinte años. Esta tecnología, particularmente el reactor anaerobio con biomasa inmovilizada, ofrece claras ventajas sobre los procesos de tratamientos físico-químicos. Investigadores mexicanos, norteamericanos y europeos han obtenido significativos avances en las dos últimas décadas sobre la aplicación de procesos anaeróbicos a una variedad de efluentes de la ICP Uno de los retos más importantes ha sido el tratamiento de aguas residuales contaminadas por licor negro. Estos efluentes son tóxicos a fauna acuática y

microorganismos y contienen considerables cantidades de materia orgánica recalcitrante. La industria mexicana de celulosa ha implementado la recuperación y reutilización del licor negro. Sin embargo, son frecuentes los derrames de los lavados de los digestores y del sistema de recuperación del mismo. Los derrames de licor negro son el principal contaminante del agua en la industria mexicana de celulosa Kraft no integrada, lo que da lugar a un efluente típico denominado licor diluido (LD) en este trabajo. Trabajos previos han demostrado que el licor negro de fibras de cáñamo y el agua residual asociada son recalcitrantes y tóxicos a consorcios anaeróbicos. Sin embargo, se conoce poco acerca de la aplicación de tratamientos anaeróbicos a agua residuales contaminadas con licor negro Kraft de madera de pino.Los hongos pertenecientes a los basidiomicetos (como Trametes versicolor, Phanerochaete chrysosporium) son microorganismos con una demostrada capacidad para degradar lignina, y esto deriva del uso de un potente y diverso grupo de enzimas. Hemos hipotetizado que Trametes versicolor inmovilizado puede ser un alternativa interesante para pos-tratar y degradar la materia orgánica recalcitrante remanente del efluente anaerobio obtenido a la salida del reactor anaeróbico.

Ensayos anaeróbicos en lote. La degradabilidad anaerobia última (DAU) y el ensayo de toxicidad del licor diluido (LD) fueron realizados de acuerdo al proceso descrito en Owen

C. Estrada-Vázquez / A. Ortega-Clemente / F. Esparza-García / H.M. Poggi-VaraldoE-mail: [email protected]. CINVESTAV / Departamento de Biotecnología y Bioingeniería / México

Gustavo Viniegra. El doctor Gustavo Viniegra es profesor titular e investigador del Departamento de Biotecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM)-Unidad Iztapalapa.Obtuvo el grado de Médico Cirujano en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Maestría en Ciencias del CINVESTAV y el Doctorado en Biofísica en la Universidad de California, San Francisco. Su área de especialización involucra la microbiología industrial; las fermentaciones de substratos sólidos por hongos filamentosos; la producción de enzimas por cultivos de Aspergillus Níger y aprovechamiento de los residuos agrícolas y agroindustriales.

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Alfredo Aguilar Romanillos. Actualmente es funcionario de la Dirección de Alimentos, Agricultura y Biotecnología de la Comisión Europea, y es jefe de la unidad de “Fábrica Celular” de la misma institución.

La Nueva Biotecnología. Hoy en día, la biotecnología posee la capacidad de manipular el material genético de los microorganismos, plantas y animales para fabricar nuevos productos y procesos que beneficien al hombre. Esto, gracias al perfeccionamiento de las técnicas y nuevas metodologías de

aislamiento, manipulación y transferencia de genes (tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética) inventadas en la década de 1970.

Esto, a su vez, condujo a la creación en esa época de una nueva clase de empresas de Biotecnología Industrial moderna, como Genentech, Amgen, Biogen y Cetus, que hicieron de la producción de proteínas derivadas de la expresión de genes de

Unidad de Biotecnología. Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina Universidad Autónoma de Nuevo Leó[email protected] y [email protected]

Doctor Jorge A. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

origen humano insertados en bacterias, un nuevo y muy próspero negocio en Estados Unidos y Europa.

Con su nuevo arsenal, la biotecnología moderna contribuye en áreas industriales tan diversas como la producción de

NUEVAS TECNOLOGÍAS BASADAS EN BIOPELÍCULAS El tratamiento anaerobio es una de las estrategias de biorremediación sobresalientes, debido a que las condiciones anaerobias prevalecen en una gran variedad de sitios contaminados. Además, tienden a producir menor volumen de lodos en el tratamiento de aguas residuales, y los productos de la fermentación pueden utilizarse en la formación de biogás (metano). Los procesos de biodegradación se pueden inhibir a altas concentraciones de contaminantes; sin embargo, de varios métodos probados para superar la inhibición del sustrato, la inmovilización celular parece ser la técnica más prometedora para superar dicha inhibición. La inmovilización celular, mejor conocida como biopelículas, ha demostrado ser eficiente en la remoción de los compuestos aromáticos en sitios contaminados. Sin embargo, esta tecnología, que está en sus primeros pasos, ya ha demostrado ser competitiva. Por otro lado, también se trabaja en el diseño de biosensores capaces de medir y controlar los niveles de compuestos tóxicos en suelos y sitios contaminados.

USOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAREN LA BIOTECNOLOGÍA El estudio de las bacterias participantes (diversidad) en las estructuras y características de los consorcios sintróficos microbianos (mezclas de microorganismos que cooperan entre sí) durante la biodegradación de los compuestos aromáticos, es un campo de investigación interesante. La degradación de los compuestos aromáticos monocíclicos por cepas puras aisladas de consorcios aerobios, es generalmente bien entendido y en la actualidad se sigue evaluando la diversidad de las bacterias que participan dentro de los consorcios durante la biodegradación; así como las características fisiológicas de las bacterias en respuesta al medio ambiente anóxico.

Sin embargo, las proteínas de las cepas que participan en la incorporación de los hidrocarburos hacia el interior de la célula, así como las proteínas que participan durante la reducción de los anillos aromáticos, han sido poco y/o

superficialmente estudiadas; además, existe un número limitado de reportes que se refieran a los genes que participan en todos y cada uno de los procesos de biodegradación de los hidrocarburos aromáticos monocíclicos bajo condiciones aerobias.

Por lo tanto, se ha incrementado el conocimiento acerca de la diversidad bacteriana gracias al estudio de los genes (por ejemplo del ARN ribosomal 16s), pero como ya se ha mencionado anteriormente, hay limitaciones en la comprensión acerca de los genes que codifican para las proteínas relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos. Con la ayuda de la biología molecular, la identificación de genes y por lo tanto de proteínas de los microorganismos que participan en la biodegradación puede representar un alto potencial. Ese potencial se puede traducir en el descubrimiento de nuevos antibióticos, metabolitos secundarios o vías de degradación de los compuestos aromáticos.

DESARROLLO DE LA BIORREMEDIACIÓNA la fecha, la conciencia sobre la importancia de restablecer los sitios contaminados (biorremediación) está creciendo en México, por lo que es preciso investigar acerca del desarrollo de materiales apropiados y económicos, así como de biotecnologías de bajo costo y viables para países en desarrollo.

En nuestros laboratorios se trabaja en la búsqueda de esos microorganismos que sean capaces de utilizar como única fuente de alimento los contaminantes como la gasolina, el diesel, así como mezclas complejas de hidrocarburos, para su eventual uso en los procesos de biorremediación. Los resultados encontrados a la fecha por nuestro equipo de trabajo han sido satisfactorios, y nos han alentado a seguir adelante.

En el metabolismo celular de los compuestos tóxicos participan grupos de moléculas conocidas como enzimas, las cuales son responsables de transformar los compuestos tóxicos, para eventualmente disminuir su presencia en el ambiente. Por lo anterior, realizamos estudios de tratabilidad y biodegradabilidad con microorganismos, acondicionados en biorreactores, para evaluar la capacidad de utilizarlos a nivel de campo para llevar a cabo la biorremediación de sitios contaminados, además del estudio molecular de la(s) proteína(s) relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos.

En conclusión, la biotecnología es una herramienta muy útil que ayudó a las antiguas civilizaciones a desarrollarse; hoy en día continúa desarrollándose y ayudando a resolver problemas de enfermedades, hambre y los relacionados con la salud pública. En la actualidad no contamos con soluciones inmediatas y sostenibles para este tipo de problemas; por lo tanto, se vislumbra que la biotecnología continuará proporcionando opciones realistas para el mundo en desarrollo. Por otra parte, nada mejor que los microorganismos que son parte de la biosfera nos ayuden a preservar, y dado el caso, a restablecer la calidad del ambiente, alentando la armonía en las relaciones entre el ser humano, las especies y en general, el medio que le rodea.

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alimentos, degradación de desechos industriales, minería, farmacéutica, medicina y cosmetología. La biotecnolo-gía industrial ha venido aprovechando las nuevas metodologías para la explotación de microorganismos modificados genéticamente, para producir vacunas, antibióticos, interferones, interleucinas, eritropoyetina y otros factores del crecimiento, hormonas del crecimiento y enzimas, entre otras.

La industria agropecuaria también ha sabido incorporar estos avances, y entre los logros recientes más impactantes figuran la generación de nuevas variedades de plantas y animales transgénicos (aquéllos que en el laboratorio se les introdujo un nuevo gen) y la producción en sus fluidos (leche principalmente) de medicamentos por éstos (plantas y animales biorreactores); así como también la explotación comercial de las secuencias génicas generadas por los proyectos genómicos de las principales plantas y animales de interés comercial, mismos que, a disposición de los investigadores, permitirán fabricar en nuevas clases de hospederos biotecnológicos modificados genéticamente, nuevas proteínas de utilidad terapéutica, además de las mencionadas anteriormente.

BIOTECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Dado el crecimiento de la población humana, en la primera mitad de este nuevo siglo se deberá igualar la producción de alimentos generada a lo largo de toda la historia de la humanidad. Actualmente, en el mundo hay más de 800 millones de personas que padecen hambre. La ONU estima que para el año 2030 seremos más de 8 mil millones de habitantes en nuestro planeta. Por lo mismo, si seguimos produciendo de manera similar los alimentos como hasta ahora lo hemos venido haciendo, van a resultar insuficientes para satisfacer las necesidades alimentarias de la humanidad. Comparado con los países desarrollados, el esfuerzo que México debe hacer frente a este enorme reto es aún mayor, pues sus sistemas de producción de alimentos son, en promedio, hasta diez veces menos eficientes que los de las naciones líderes.

Los cultivos agrícolas modificados por ingeniería genética se han comercializado

desde mediados de la década de 1990 y se han estado incrementando sostenidamente desde entonces. Los últimos registros oficiales indican una superficie de 90 millones de hectáreas destinadas al cultivo de vegetales genéticamente modificados, lo que equivale a aproximadamente el cinco por ciento de todos los cultivos en el mundo.

Los cultivos que se comercializan principalmente son los de soya, maíz, tomate y algodón. Uno de los cultivos que está teniendo gran auge recientemente es el llamado arroz dorado (Golden rice) que consiste en una variedad de arroz (Oriza sativa) fortificado genéticamente con vitamina A (beta caroteno), ausente normalmente de este grano. E incluso se está dando un viraje en la generación de vacunas, las cuales ya están siendo producidas en presentaciones comestibles, como parte de frutas como el plátano, o vegetales como el tomate.

BIOTECNOLOGÍA PECUARIA Cada día más personas demandan mayor consumo de carne (derivada principalmente de las ganaderías bovina y porcina), de leche y sus derivados, así como de pollo y huevo. Mientras que estos últimos dos alimentos son el resultado de programas intensos de mejoramiento genético, tecnología y sistemas de producción bastante bien desarrollados y extendidos en nuestro país, las ganaderías bovina y porcina de carne y la bovina de leche aún sufren grandes rezagos.

Para el sector pecuario, este reto reclama un impulso inusitado a la investigación en nuevos sistemas de producción animal, con al menos dos vertientes: incrementar la productividad y mejorar la salud de los animales. En esta última, la investigación se debe extender además a la salud de los animales salvajes en cautiverio y a la de los domesticados de alto rendimiento para competencias deportivas.

Aunque los esfuerzos a favor de la salud humana han sido de tal magnitud que se les reconoce como el motor que conduce a la investigación biomédica, en la salud animal el escenario es otro totalmente distinto. En general, la medicina veterinaria ha centrado sus esfuerzos en la nutrición y la prevención de enfermedades. Sin embargo, urge encontrar nuevos medicamentos que contribuyan a contrarrestar los problemas suscitados por el cautiverio de animales salvajes, por las enfermedades de los de rancho y granja, por el envejecimiento de nuestras mascotas y por los problemas asociados a las exigencias de mejores rendimientos de los animales de competencia.

otros en la UANL y otras instituciones de Educación Superior del país, hemos expandido el uso de la biotecnología hacia campos de innovación tecnológica, en nuestro caso, hacia la restauración ambiental. Nuestro grupo de trabajo realiza investigaciones acerca de cómo mejorar la tecnología para restablecer la calidad de los cuerpos de agua contaminados, incluyendo aguas superficiales (presas, ríos, lagos, etcétera), aguas subterráneas; así como también suelos contaminados y emisiones al aire, a través de filtros biológicos que permitan disminuir los niveles de contaminantes y llevarlos a niveles aceptables por la normatividad ambiental.

MAYORES EXIGENCIAS DE LA POBLACIÓNUno de los problemas que se pueden vaticinar a corto y mediano plazo es el incremento de la población que demanda no sólo mayor cantidad, sino también calidad en el consumo de agua, en el uso y ordenamiento del suelo y, desde luego, un aire lo más libre posible de contaminantes. Otro problema es la escasez del agua en zonas áridas y semi-áridas, que resulta ser claramente un problema. La alta densidad de población que se prevé alcanzar y la contaminación de mantos freáticos sin tratamiento, aumentará el estrés de los recursos ambientales que, sin lugar a dudas, conducirá a una nueva crisis, que de no tomarse las medidas necesarias ahora, costará más a la sociedad al posponerse la aplicación de los tratamientos para su restauración.

La contaminación del medio ambiente tiene sus orígenes en diversas causas, entre las que destacan las naturales y las antropogénicas, por lo que ha existido desde tiempos muy remotos. Los niveles de contaminación en la actualidad hacen peligrar la capacidad de la biosfera para soportar y propiciar la vida. Entre los contaminantes antropogénicos se encuentran los hidrocarburos, pesticidas, organoclorados, organofosforados, residuos farmacéuticos, etcétera.

USO DE MICROORGANISMOS EN LA BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALPara generar soluciones a problemas como el de la contamina-ción de cuerpos de agua, se utilizan microorganismos eficientes en disminuir los niveles de los compuestos tóxicos en las matrices acuosas. Varios procesos han sido diseñados para la remoción de contaminantes; por ejemplo: por métodos físicos (adsorción por carbono activado); químicos (por extracción con solventes y oxidación química), y biológicos (utilizando microorganismos aerobios y/o anaerobios) o usando una combinación de estos métodos. Los procesos microbiológicos, por su versatilidad bioquímica y molecular, así como por razones económicas y de protección ambiental, son la mejor alternativa para la remoción de contaminantes, ya sea en condiciones aerobias, anaerobias o microaerofílicas.

La presencia de los compuestos aromáticos en la biosfera, a través de la historia, explica por qué los microorganismos han adquirido vías metabólicas usando estos compuestos

como sustrato y fuente de energía para su crecimiento, consiguiendo que puedan mineralizar a los contaminantes. La biodegradación de este tipo de compuestos está siendo ampliamente estudiada para comprender la microbiología y los mecanismos relacionados con el desarrollo de tecnologías de biorremediación ambiental.

Las primeras investigaciones acerca de este tema se enfocaban en las condiciones ambientales de supervivencia de los microorganismos que se encontraban en los depósitos de petróleo. Posteriormente, las investigaciones se centraron en discernir los mecanismos del desdoblamiento metabólico en el catabolismo microbiano de los contaminantes. Esto último fue motivado primero por el uso potencial del petróleo hidrocarbonado, como un sustrato para la producción de proteína celular en la industria alimenticia, para resolver los problemas de escasez de alimentos. Luego, como una solución para la necesaria restauración del ambiente impactado por contaminantes.

MICROORGANISMOS AEROBIOS Y ANAEROBIOSEl catabolismo microbiano de los contaminantes constituye una fuente importante de restauración de la calidad de los recursos naturales. La degradación aerobia de contaminantes es un proceso que puede llevarse a cabo en hongos, actinomicetos y bacterias. Estos microorganismos contienen enzimas mono o di-oxigenasas utilizadoras de oxígeno para la activación y ruptura de enlaces. El oxígeno sirve también como aceptor final de electrones para la completa oxidación de estos compuestos.Sin embargo, la reducción drástica del oxígeno disuelto en el ambiente natural disminuye el potencial redox. Esta

reducción provoca condiciones ambientales favorables para el crecimiento de bacterias desnitrificantes, sulfato reductoras o metanogénicas, en las cuales se estimula una cascada de aceptores de electrones como el nitrato, el ión férrico o Mn+4, el sulfato y el CO2. En las últimas dos décadas, ha habido un mayor ímpetu para investigar la habilidad de los microorganismos para biodegradar los compuestos aromáticos en ausencia de oxígeno. Lo anterior puede deberse a que se ha demostrado que el bajo grado de transferencia, la baja solubilidad y el rápido consumo del oxígeno por bacterias son usualmente los parámetros limitantes para la remoción de contaminantes en condiciones aerobias.

Sin embargo, se llegó a creer que estos contaminantes no podían ser degradados por bacterias anaerobias. Esta creencia se debió a que estos energéticos eran favorables para el metabolismo aerobio, pero también se basó en que el oxígeno molecular es a menudo incorporado a la molécula del contaminante por la actividad de las enzimas oxigenasas como el paso inicial en el proceso oxidativo.

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HORMONAS DEL CRECIMIENTO BOVINO Hace casi 80 años se observó por primera vez que la administración de las hormonas del crecimiento (GHs) a animales estimulaba su crecimiento. La primera GH que se produjo en forma recombinante fue la de origen humano (HGH), y luego le siguió la bovina (BGH). La primera se comercializa para el tratamiento del enanismo hipofisiario, mientras que la segunda, para estimular la producción lechera. Ambas hormonas iniciaron produciéndose y lo siguen haciendo en la bacteria Escherichia coli. La hormona del crecimiento bovino (BGH) o somatotropina bovina mejora la eficiencia de producción de leche (por unidad de alimento consumido) y la producción (peso corporal) y composición (relación músculo-grasa) de la carne. En el caso del ganado lechero, esto permite la reducción del número de animales requeridos para la producción de leche y el consecuente ahorro en el mantenimiento, alimento, agua, medicamentos, etcétera; también se reduce la producción de estiércol, del nitrógeno en la orina y del metano. La leche de vacas tratadas con BGHr no difiere de la de vacas no tratadas. Las características que han sido evaluadas al respecto incluyen el punto de congelación, pH, propiedades térmicas, susceptibilidad a oxidación y características sensoriales, incluyendo el sabor; de hecho, todas sus propiedades organolépticas se conservan. Tampoco se han encontrado diferencias en las propiedades requeridas para producir queso, incluido el crecimiento inicial del cultivo, coagulación, acidificación, producción y composición. La administración de la BGHr se lleva a cabo por vía subcutánea, y la formulación que actualmente se utiliza comercialmente es una suspensión de liberación prolongada que se aplica en un intervalo de tiempo determinado. El sabor de la carne y leche de bovinos tratados con BGHr no es alterado, pero el contenido de grasa en la carne es menor. La hormona del crecimiento caprino (CHGH) también mostró resultados similares para los pequeños rumiantes; existen estudios en cabras en lactación en las que la administración de la BGHr incrementó en 23 por ciento la producción lechera.

HORMONA DEL CRECIMIENTO HUMANOLa hormona del crecimiento humano fue, después de la insulina, el segundo producto de esta nueva tecnología, que arribó a las farmacias a principios de la década de los ochenta. Este producto se desarrolló y comercializó inicialmente por la empresa Genentech y se utilizó en un principio en la clínica para el tratamiento de problemas de crecimiento y enanismo. Además, las hormonas de crecimiento de diferentes especies animales también se han producido en organismos transgénicos y se han empleado en diferentes ejemplos en los sectores pecuario y acuícola.

ALTERNATIVAS DE SISTEMAS HOSPEDEROS PARA LA PRODUCCIÓN DE HGHComo se ha señalado, entre los primeros genes clonados y expresados en la bacteria Escherichia coli se encuentra precisamente el de la HGH. Este sistema de expresión se ha utilizado desde 1985 para la producción de HGH recombinante por la compañía Genentech (protropin), a la

que luego le siguieron Lilly (humatrope), Biotech (biotropin), Novo Nordisk (norditropin), Serono (serostim) y otras más. Existen hospederos biotecnológicos distintos de bacterias como lo es: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Bacillus subtilis, cultivos de células de mamíferos, lo mismo que en animales transgénicos. A excepción de la producción de la HGH recombinante en Saccharomyces cerevisiae para la cual ya se han desarrollado procesos de Biotecnología industrial, de manera que ya se produce a nivel comercial, en el resto de los sistemas la producción aún está en proceso de estudio y desarrollo para ver si es factible su escalamiento industrial.

POTENCIAL BIOTECNLÓGICO DE LAS GHs El potencial biotecnológico de las GHs pudiera ser enorme, pues aparte de su uso en sus especies de origen, se ha demostrado que las GHs de los mamíferos tienen actividad en animales filogenéticamente inferiores. Así, por ejemplo, la BGH y la GH porcina (PGH) han sido utilizadas experimentalmente para el tratamiento del enanismo hipofisiario en perros y en gatos.

En cuanto a animales de granja, los ganados porcino, bovino, caprino y ovino han sido tratados con GH exógena para mejorar la producción, pues aumenta la eficiencia de conversión

La biotecnología -en términos generales-, se puede definir como el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos a partir de organismos vivos para transformarlos en productos de alto valor para el ser humano. La biotecnología es multidisciplinaria, ya que involucra a varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química y medicina, entre otras).

En términos científicos, la biotecnología está relacionada con el ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual, a través de un grupo de instrucciones, hace que las células produzcan proteínas (por ejemplo: hormonas, enzimas, entre otras) que constituyen la base de la vida. A través de muchos años de investigaciones, los científicos han descubierto cómo obtener, manipular y transferir genes de un organismo a otro, con el fin de producir proteína(s), en el cual originalmente no se producían.

BIOTECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTEComo disciplina, la biotecnología se encuentra inmersa entre las más antiguas prácticas de la humanidad, y es utilizada por el hombre desde principios de la historia. Así, éste, desde sus orígenes la utilizó en el cultivo de plantas, labrando tierra y promoviendo la modificación de las características genéticas de los cultivos y de los animales que criaba, obteniendo como resultado plantas mejoradas con mayores rendimientos. Avanzando por la historia, la biotecnología también ha sido y continúa siendo utilizada en la producción de pan, de bebidas alcohólicas y de productos lácteos.

Tradicionalmente, la biotecnología cuenta con muchas aplicaciones, entre las que destacan la industria alimenticia, farmacéutica, además de la medicina, entre otras. Sin embargo, el potencial de la biotecnología va más allá de su uso clínico o de la producción alimentaria. Actualmente, nuestro grupo y

Doctor Jesús Antonio Morlett Chávez Doctor Jorge Ángel I. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera SaldañaUnidad de Laboratorios de Ingeniería y Expresión GenéticaFacultad de Medicina / [email protected]

Doctor Karim Acuña AskarLaboratorio de Biorremediación AmbientalFacultad de Medicina / UANL

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alimentos, degradación de desechos industriales, minería, farmacéutica, medicina y cosmetología. La biotecnolo-gía industrial ha venido aprovechando las nuevas metodologías para la explotación de microorganismos modificados genéticamente, para producir vacunas, antibióticos, interferones, interleucinas, eritropoyetina y otros factores del crecimiento, hormonas del crecimiento y enzimas, entre otras.

La industria agropecuaria también ha sabido incorporar estos avances, y entre los logros recientes más impactantes figuran la generación de nuevas variedades de plantas y animales transgénicos (aquéllos que en el laboratorio se les introdujo un nuevo gen) y la producción en sus fluidos (leche principalmente) de medicamentos por éstos (plantas y animales biorreactores); así como también la explotación comercial de las secuencias génicas generadas por los proyectos genómicos de las principales plantas y animales de interés comercial, mismos que, a disposición de los investigadores, permitirán fabricar en nuevas clases de hospederos biotecnológicos modificados genéticamente, nuevas proteínas de utilidad terapéutica, además de las mencionadas anteriormente.

BIOTECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Dado el crecimiento de la población humana, en la primera mitad de este nuevo siglo se deberá igualar la producción de alimentos generada a lo largo de toda la historia de la humanidad. Actualmente, en el mundo hay más de 800 millones de personas que padecen hambre. La ONU estima que para el año 2030 seremos más de 8 mil millones de habitantes en nuestro planeta. Por lo mismo, si seguimos produciendo de manera similar los alimentos como hasta ahora lo hemos venido haciendo, van a resultar insuficientes para satisfacer las necesidades alimentarias de la humanidad. Comparado con los países desarrollados, el esfuerzo que México debe hacer frente a este enorme reto es aún mayor, pues sus sistemas de producción de alimentos son, en promedio, hasta diez veces menos eficientes que los de las naciones líderes.

Los cultivos agrícolas modificados por ingeniería genética se han comercializado

desde mediados de la década de 1990 y se han estado incrementando sostenidamente desde entonces. Los últimos registros oficiales indican una superficie de 90 millones de hectáreas destinadas al cultivo de vegetales genéticamente modificados, lo que equivale a aproximadamente el cinco por ciento de todos los cultivos en el mundo.

Los cultivos que se comercializan principalmente son los de soya, maíz, tomate y algodón. Uno de los cultivos que está teniendo gran auge recientemente es el llamado arroz dorado (Golden rice) que consiste en una variedad de arroz (Oriza sativa) fortificado genéticamente con vitamina A (beta caroteno), ausente normalmente de este grano. E incluso se está dando un viraje en la generación de vacunas, las cuales ya están siendo producidas en presentaciones comestibles, como parte de frutas como el plátano, o vegetales como el tomate.

BIOTECNOLOGÍA PECUARIA Cada día más personas demandan mayor consumo de carne (derivada principalmente de las ganaderías bovina y porcina), de leche y sus derivados, así como de pollo y huevo. Mientras que estos últimos dos alimentos son el resultado de programas intensos de mejoramiento genético, tecnología y sistemas de producción bastante bien desarrollados y extendidos en nuestro país, las ganaderías bovina y porcina de carne y la bovina de leche aún sufren grandes rezagos.

Para el sector pecuario, este reto reclama un impulso inusitado a la investigación en nuevos sistemas de producción animal, con al menos dos vertientes: incrementar la productividad y mejorar la salud de los animales. En esta última, la investigación se debe extender además a la salud de los animales salvajes en cautiverio y a la de los domesticados de alto rendimiento para competencias deportivas.

Aunque los esfuerzos a favor de la salud humana han sido de tal magnitud que se les reconoce como el motor que conduce a la investigación biomédica, en la salud animal el escenario es otro totalmente distinto. En general, la medicina veterinaria ha centrado sus esfuerzos en la nutrición y la prevención de enfermedades. Sin embargo, urge encontrar nuevos medicamentos que contribuyan a contrarrestar los problemas suscitados por el cautiverio de animales salvajes, por las enfermedades de los de rancho y granja, por el envejecimiento de nuestras mascotas y por los problemas asociados a las exigencias de mejores rendimientos de los animales de competencia.

otros en la UANL y otras instituciones de Educación Superior del país, hemos expandido el uso de la biotecnología hacia campos de innovación tecnológica, en nuestro caso, hacia la restauración ambiental. Nuestro grupo de trabajo realiza investigaciones acerca de cómo mejorar la tecnología para restablecer la calidad de los cuerpos de agua contaminados, incluyendo aguas superficiales (presas, ríos, lagos, etcétera), aguas subterráneas; así como también suelos contaminados y emisiones al aire, a través de filtros biológicos que permitan disminuir los niveles de contaminantes y llevarlos a niveles aceptables por la normatividad ambiental.

MAYORES EXIGENCIAS DE LA POBLACIÓNUno de los problemas que se pueden vaticinar a corto y mediano plazo es el incremento de la población que demanda no sólo mayor cantidad, sino también calidad en el consumo de agua, en el uso y ordenamiento del suelo y, desde luego, un aire lo más libre posible de contaminantes. Otro problema es la escasez del agua en zonas áridas y semi-áridas, que resulta ser claramente un problema. La alta densidad de población que se prevé alcanzar y la contaminación de mantos freáticos sin tratamiento, aumentará el estrés de los recursos ambientales que, sin lugar a dudas, conducirá a una nueva crisis, que de no tomarse las medidas necesarias ahora, costará más a la sociedad al posponerse la aplicación de los tratamientos para su restauración.

La contaminación del medio ambiente tiene sus orígenes en diversas causas, entre las que destacan las naturales y las antropogénicas, por lo que ha existido desde tiempos muy remotos. Los niveles de contaminación en la actualidad hacen peligrar la capacidad de la biosfera para soportar y propiciar la vida. Entre los contaminantes antropogénicos se encuentran los hidrocarburos, pesticidas, organoclorados, organofosforados, residuos farmacéuticos, etcétera.

USO DE MICROORGANISMOS EN LA BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALPara generar soluciones a problemas como el de la contamina-ción de cuerpos de agua, se utilizan microorganismos eficientes en disminuir los niveles de los compuestos tóxicos en las matrices acuosas. Varios procesos han sido diseñados para la remoción de contaminantes; por ejemplo: por métodos físicos (adsorción por carbono activado); químicos (por extracción con solventes y oxidación química), y biológicos (utilizando microorganismos aerobios y/o anaerobios) o usando una combinación de estos métodos. Los procesos microbiológicos, por su versatilidad bioquímica y molecular, así como por razones económicas y de protección ambiental, son la mejor alternativa para la remoción de contaminantes, ya sea en condiciones aerobias, anaerobias o microaerofílicas.

La presencia de los compuestos aromáticos en la biosfera, a través de la historia, explica por qué los microorganismos han adquirido vías metabólicas usando estos compuestos

como sustrato y fuente de energía para su crecimiento, consiguiendo que puedan mineralizar a los contaminantes. La biodegradación de este tipo de compuestos está siendo ampliamente estudiada para comprender la microbiología y los mecanismos relacionados con el desarrollo de tecnologías de biorremediación ambiental.

Las primeras investigaciones acerca de este tema se enfocaban en las condiciones ambientales de supervivencia de los microorganismos que se encontraban en los depósitos de petróleo. Posteriormente, las investigaciones se centraron en discernir los mecanismos del desdoblamiento metabólico en el catabolismo microbiano de los contaminantes. Esto último fue motivado primero por el uso potencial del petróleo hidrocarbonado, como un sustrato para la producción de proteína celular en la industria alimenticia, para resolver los problemas de escasez de alimentos. Luego, como una solución para la necesaria restauración del ambiente impactado por contaminantes.

MICROORGANISMOS AEROBIOS Y ANAEROBIOSEl catabolismo microbiano de los contaminantes constituye una fuente importante de restauración de la calidad de los recursos naturales. La degradación aerobia de contaminantes es un proceso que puede llevarse a cabo en hongos, actinomicetos y bacterias. Estos microorganismos contienen enzimas mono o di-oxigenasas utilizadoras de oxígeno para la activación y ruptura de enlaces. El oxígeno sirve también como aceptor final de electrones para la completa oxidación de estos compuestos.Sin embargo, la reducción drástica del oxígeno disuelto en el ambiente natural disminuye el potencial redox. Esta

reducción provoca condiciones ambientales favorables para el crecimiento de bacterias desnitrificantes, sulfato reductoras o metanogénicas, en las cuales se estimula una cascada de aceptores de electrones como el nitrato, el ión férrico o Mn+4, el sulfato y el CO2. En las últimas dos décadas, ha habido un mayor ímpetu para investigar la habilidad de los microorganismos para biodegradar los compuestos aromáticos en ausencia de oxígeno. Lo anterior puede deberse a que se ha demostrado que el bajo grado de transferencia, la baja solubilidad y el rápido consumo del oxígeno por bacterias son usualmente los parámetros limitantes para la remoción de contaminantes en condiciones aerobias.

Sin embargo, se llegó a creer que estos contaminantes no podían ser degradados por bacterias anaerobias. Esta creencia se debió a que estos energéticos eran favorables para el metabolismo aerobio, pero también se basó en que el oxígeno molecular es a menudo incorporado a la molécula del contaminante por la actividad de las enzimas oxigenasas como el paso inicial en el proceso oxidativo.

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HORMONAS DEL CRECIMIENTO BOVINO Hace casi 80 años se observó por primera vez que la administración de las hormonas del crecimiento (GHs) a animales estimulaba su crecimiento. La primera GH que se produjo en forma recombinante fue la de origen humano (HGH), y luego le siguió la bovina (BGH). La primera se comercializa para el tratamiento del enanismo hipofisiario, mientras que la segunda, para estimular la producción lechera. Ambas hormonas iniciaron produciéndose y lo siguen haciendo en la bacteria Escherichia coli. La hormona del crecimiento bovino (BGH) o somatotropina bovina mejora la eficiencia de producción de leche (por unidad de alimento consumido) y la producción (peso corporal) y composición (relación músculo-grasa) de la carne. En el caso del ganado lechero, esto permite la reducción del número de animales requeridos para la producción de leche y el consecuente ahorro en el mantenimiento, alimento, agua, medicamentos, etcétera; también se reduce la producción de estiércol, del nitrógeno en la orina y del metano. La leche de vacas tratadas con BGHr no difiere de la de vacas no tratadas. Las características que han sido evaluadas al respecto incluyen el punto de congelación, pH, propiedades térmicas, susceptibilidad a oxidación y características sensoriales, incluyendo el sabor; de hecho, todas sus propiedades organolépticas se conservan. Tampoco se han encontrado diferencias en las propiedades requeridas para producir queso, incluido el crecimiento inicial del cultivo, coagulación, acidificación, producción y composición. La administración de la BGHr se lleva a cabo por vía subcutánea, y la formulación que actualmente se utiliza comercialmente es una suspensión de liberación prolongada que se aplica en un intervalo de tiempo determinado. El sabor de la carne y leche de bovinos tratados con BGHr no es alterado, pero el contenido de grasa en la carne es menor. La hormona del crecimiento caprino (CHGH) también mostró resultados similares para los pequeños rumiantes; existen estudios en cabras en lactación en las que la administración de la BGHr incrementó en 23 por ciento la producción lechera.

HORMONA DEL CRECIMIENTO HUMANOLa hormona del crecimiento humano fue, después de la insulina, el segundo producto de esta nueva tecnología, que arribó a las farmacias a principios de la década de los ochenta. Este producto se desarrolló y comercializó inicialmente por la empresa Genentech y se utilizó en un principio en la clínica para el tratamiento de problemas de crecimiento y enanismo. Además, las hormonas de crecimiento de diferentes especies animales también se han producido en organismos transgénicos y se han empleado en diferentes ejemplos en los sectores pecuario y acuícola.

ALTERNATIVAS DE SISTEMAS HOSPEDEROS PARA LA PRODUCCIÓN DE HGHComo se ha señalado, entre los primeros genes clonados y expresados en la bacteria Escherichia coli se encuentra precisamente el de la HGH. Este sistema de expresión se ha utilizado desde 1985 para la producción de HGH recombinante por la compañía Genentech (protropin), a la

que luego le siguieron Lilly (humatrope), Biotech (biotropin), Novo Nordisk (norditropin), Serono (serostim) y otras más. Existen hospederos biotecnológicos distintos de bacterias como lo es: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Bacillus subtilis, cultivos de células de mamíferos, lo mismo que en animales transgénicos. A excepción de la producción de la HGH recombinante en Saccharomyces cerevisiae para la cual ya se han desarrollado procesos de Biotecnología industrial, de manera que ya se produce a nivel comercial, en el resto de los sistemas la producción aún está en proceso de estudio y desarrollo para ver si es factible su escalamiento industrial.

POTENCIAL BIOTECNLÓGICO DE LAS GHs El potencial biotecnológico de las GHs pudiera ser enorme, pues aparte de su uso en sus especies de origen, se ha demostrado que las GHs de los mamíferos tienen actividad en animales filogenéticamente inferiores. Así, por ejemplo, la BGH y la GH porcina (PGH) han sido utilizadas experimentalmente para el tratamiento del enanismo hipofisiario en perros y en gatos.

En cuanto a animales de granja, los ganados porcino, bovino, caprino y ovino han sido tratados con GH exógena para mejorar la producción, pues aumenta la eficiencia de conversión

La biotecnología -en términos generales-, se puede definir como el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos a partir de organismos vivos para transformarlos en productos de alto valor para el ser humano. La biotecnología es multidisciplinaria, ya que involucra a varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química y medicina, entre otras).

En términos científicos, la biotecnología está relacionada con el ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual, a través de un grupo de instrucciones, hace que las células produzcan proteínas (por ejemplo: hormonas, enzimas, entre otras) que constituyen la base de la vida. A través de muchos años de investigaciones, los científicos han descubierto cómo obtener, manipular y transferir genes de un organismo a otro, con el fin de producir proteína(s), en el cual originalmente no se producían.

BIOTECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTEComo disciplina, la biotecnología se encuentra inmersa entre las más antiguas prácticas de la humanidad, y es utilizada por el hombre desde principios de la historia. Así, éste, desde sus orígenes la utilizó en el cultivo de plantas, labrando tierra y promoviendo la modificación de las características genéticas de los cultivos y de los animales que criaba, obteniendo como resultado plantas mejoradas con mayores rendimientos. Avanzando por la historia, la biotecnología también ha sido y continúa siendo utilizada en la producción de pan, de bebidas alcohólicas y de productos lácteos.

Tradicionalmente, la biotecnología cuenta con muchas aplicaciones, entre las que destacan la industria alimenticia, farmacéutica, además de la medicina, entre otras. Sin embargo, el potencial de la biotecnología va más allá de su uso clínico o de la producción alimentaria. Actualmente, nuestro grupo y

Doctor Jesús Antonio Morlett Chávez Doctor Jorge Ángel I. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera SaldañaUnidad de Laboratorios de Ingeniería y Expresión GenéticaFacultad de Medicina / [email protected]

Doctor Karim Acuña AskarLaboratorio de Biorremediación AmbientalFacultad de Medicina / UANL

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alimenticia, la tasa de crecimiento, la ganancia de peso y la producción de leche y carne. Más sorprendente ha sido el hallazgo en el que la BGH estimula el crecimiento del salmón y todavía más interesante aún, el que el lactógeno placentario (PL) bovino funciona aún mejor.

NUEVOS PROCESOS BIOTECNOLÓGICOSEn nuestro laboratorio se han construido varias cepas de la levadura Pichia pastoris modificadas por ingeniería genética, productoras de distintas hormonas del crecimiento y proteínas relacionadas con éstas, entre las que podemos mencionar la del crecimiento humano (HGH1) de 22 kDa, su isoforma de 20 kDa (HGH20kDa), su variante placentaria (HGH2), la somatomamotropina coriónica (HCSH) y la prolactina (HPRL).

Además, poseemos un amplio número de cepas productoras de GHs de animales, entre las que se encuentran unas de interés veterinario (GH canina, felina y equina, incluyendo la de aves como gallo, codorniz y pato) y otras de interés pecuario (GH bovina, porcina y caprina). Todas las hormonas son secretadas al medio de cultivo de donde es más fácil recuperarlas y purificarlas. A la fecha, todas las hormonas producidas en esta levadura que han sido probadas presentan actividad biológica y seguimos constantemente actualizando nuestro banco de cepas con nuevas construcciones de diferentes especies, tanto de interés científico como industrial. Es así

como contribuimos con tecnología propia transferible al sector industrial mexicano.

CONCLUSIÓNPor lo anterior, podemos ver cómo día tras día la biotecnología en sus diferentes campos ha estado avanzando a pasos agigantados en áreas tan diversas como lo son la industria agropecuaria, alimentaria, cosmética, farmacéutica, médica, minera y de la bio-remediación, de tal forma que se espera que la biotecnología llegue a ser y se sostenga como la industria más próspera y prominente en el presente siglo.

REFERENCIAS:Ascacio-Martínez J.A. y Barrera-Saldaña H.A. (2004). Production and secretion of biologically active recombinant canine growth hormone by Pichia pastoris. Gene. 340(2):261-266.Barrera-Saldaña H.A. (2001). Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo XXI: Retos y oportunidades. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.Barrera-Saldaña H.A., Ascacio-Martínez Jorge A., Castro Peralta Felipa. (2000). Proyecto Genoma Humano en la UANL. Parte IX. Aplicaciones en la biotecnología animal. CIENCIA UANL. Vol. III, No. 2, Abril-Junio: 182-190.Devlin R.H., Byatt J.C., Maclean E., Yesaki T.Y., Krivi G.G., Jaworski E.G., Clarke W.C. (1994). Bovine placental lactogen is a potent stimulator of growth and displays strong binding to hepatic receptor sites of coho salmon. General and Comparative Endocrinology. 95: 31-41.Escamilla-Treviño L.L.., Viader Salvado J.M., Barrera Saldaña H., Guerrero Olazaran M. (2000). Biosynthesis and secretion of recombinant human growth hormone in Pichia Pastoris. Biotechnology Letter. 22:109-114.Franchi E., Maisano F., Testori S.A, Galli G., Toma S., Parente L., Ferra F.D., y Grandi G. (1991). A new human growth hormone production process using a recombinant Bacillus subtilisstrain. J. Biotechnology. 18: 41-54. Goeddel D.V., Heyneker H.L., Hozumi T., Arentzen R., Itakura K., Yansura D.G., Ross M.J., Miozarri G., Crea R., Seeburg P. (1979). Direct expression in Escherichia coli of a DNA sequence coding for human growth hormone. Nature.

281(5732): 544-548. http://www.fao.org/http://www.genegenie.com.au/http://www.goldenrice.org/index.htmlhttp://www.protheon.com/hgh-yeast.htm.http://www.syngentafoundation.org/Juskevich J.C., Guyer C.G. (1990). Bovine growth hormone: human food safety evaluation. Science. 24: 249(4971): 875-884. Kerr D.E., Liang F., Bondioli K.R., Zhao H., Kreibich G., Wall R.J., Sun T.T. (1997). The bladder as a bioreactor: Urothelium production and secretion of growth hormone into urine. Nature Biotechnology. 16: 75-78. Pavlakis G.N., Hizuka N., Gorden P., Seburg P.H., Hamer D.H. (1981). Expression of two human growth hormone genes in monkey cell infected by simian virus 40 recombinants. Proc. Natl. Acad. Sci.78: 7398-7402. Peel C.J., Bauman D.E. (1987). Somatotropin and lactation. J. Dairy Sci. 70: 474-486. Reyes-Ruiz, J.M., Ascacio-Martinez, J.A., Barrera-Saldana, H.A. (2006). Derivation of a growth hormone gene cassette for goat by mutagenesis of the corresponding bovine construct and its expression in Pichia pastoris.Biotechnol Lett. 28(13):1019-25.Saad I., Castañón R., Solleiro J.L., Orte P., Morales V. (2000). Hormonas del crecimiento: Clonación y evaluación de sus propiedades en la biotecnología médica, veterinaria, pecuaria y piscícola. Justificación Socioeconómica, Cambiotec, S.A. de C.V.

relación con la industria y los organismos encargados de la reglamentación y regulación del uso de estas herramientas en los procesos productivos. Esto es un poco difícil (mas no imposible) en nuestro país, ya que son pocas las oportunidades, en un inicio, para los científicos, de formarse como tales; y menos aún son las industrias con disposición de invertir en la renovación o conservación de sus fuentes de materia prima naturales. Esto puede mejorar con la creación de buenos modelos de gestión que, aun cuando respeten las características propias de cada industria, sean transferibles a cualquier situación. Se deben implementar políticas en donde la liberación y expansión de la industria y las iniciativas de explotación de recursos naturales sean compatibles con la protección del medio ambiente y del Desarrollo Sustentable.

MAYOR EFICIENCIA DEL MERCADOÉstas también deben privilegiar las tecnologías limpias y

las mejoras en los procesos industriales ya existentes, más que las técnicas de limpieza, y abandonar el proteccionismo para poder aumentar la eficiencia del mercado. Para ello, la incorporación de los conceptos aquí tratados y todos aquéllos que tienen que ver con el Desarrollo Sustentable en la educación básica del país, es fundamental. Diferentes miembros de nuestro grupo de trabajo hemos tenido la grata experiencia de poder aplicar estrategias biotecnológicas para la mejora de procesos industriales y tratamiento de aguas residuales; por ello, creemos que esta área del desarrollo científico representa una gran herramienta para alcanzar un desarrollo sustentable en el país.

Finalmente, he aquí una frase del Informe Brundtland, en 1990, que hizo famosas las palabras Desarrollo Sustentable. El desarrollo económico en un área específica es sostenible si la reserva total local de recursos no decrece con el tiempo.

REFERENCIAS:Naciones Unidas, Centro de Información. México, Cuba y República Dominicana. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas.

División de Desarrollo Sustentable.

http://www.cinu.org.mx/temas/des_sost.htm.

http://www.cidi.oas.org/prosustspa.asp#1.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bioaugmentation.

http://www.obio.com/bioaugvsbiostim.htm.

http://www.freepatentsonline.com/6660503.html.

Nitrogen excretion and ammonia emissions from pigs fed modified diets. 2006. Panetta, D.M. Powers, W.J. Xin, H. Kerr, B.J. and Stalder, K.J. J. environ. Qual.

35:1297- 1308.

38 19

Mary Lopretti. La doctora Lopretti es profesora investigadora del Departamento de Bioquímica y Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República del Uruguay, y directora del Departamento de Biotecnología del Laboratorio Tecnológico Uruguayo (LATU).

Estudió biología y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en la misma disciplina, en la Facultad de Humanidades y Ciencias, de la Universidad de la República. Ha realizado estudios de posgrado en Biotecnología en la Universidad de Caixias do Sul, en Brasil, y posee un posdoctorado del Instituto Politécnico Nacional en Grenoble, Francia.

Ha impartido cátedra en los Departamentos de Biofísica y Bioquímica de la Facultad de Humanidades y Ciencias, así como en la Facultad de Veterinaria. Además de sus actividades de enseñanza de biotecnología a nivel maestría, participa como jurado en exámenes de oposición para catedráticos, así como de tesis de doctorado en la Universidad de Porto, en Portugal.

Ha participado en 20 proyectos internacionales de investigación y/o desarrollo, publicado tres libros, escrito en 40 publicaciones y recibido diversos premios y condecoraciones.

La enzimología o ciencia encargada del estudio de las enzimas ha experimentado grandes avances, al igual que sus aplicaciones en la industria, y juega un papel muy importante en el desarrollo de la biotecnología. Las enzimas se encuentran en todos los organismos vivientes, desde las bacterias, hongos,

levaduras, micro y macro algas, así como en plantas como la papaya (papaína), piña (ananasa), etcétera, y órganos de algunos animales (renina), y llevan a cabo una gran variedad de transformaciones metabólicas en condiciones muy suaves, y además son altamente selectivas y estereoespecíficas .

Se abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo

Investigadora / CINVESTAV / MéxicoDoctora María del Carmen Montes Horcasitas

desechos para producir un bien? En muchos países (incluido México) se están utilizando para producir composta, útil para abonar la tierra y para producir gas metano (cuando éstos son degradados de manera anaeróbica controlada). Al implementar este tipo de procesos, se reducen los efectos contaminantes de estos residuos, se generan nuevas fuentes de trabajo y se generan productos útiles a través de la biotecnología.

3.- BIOTECNOLOGÍA Y EFICIENCIA EN EL USO DE RECURSOS FORESTALES.a.- La industria papelera. La fabricación de pasta, papel y derivados del papel alcanza cifras que sitúan a esta industria entre las más grandes del mundo. La principal fuente de fibra para la producción de pasta en este siglo ha sido la madera procedente de los bosques de coníferas, aunque más recientemente ha aumentado la utilización de bosques tropicales y boreales. Mas allá de hablar del uso cauteloso de estos recursos, habría que referirse a las aplicaciones de la biotecnología que se han investigado para la mejora de los procesos de producción de papel. La lignina representa entre un 16 y un 33 por ciento del peso total, según el tipo de madera.

Se trata de una molécula muy particular y difícil de degradar. Industrialmente, es necesario quitar la lignina de la madera para elaborar el papel u otros productos derivados, y cuando ésta se separa de la pulpa, resulta un producto molesto. En la naturaleza, existen diferentes microorganismos asociados a la descomposición de la madera, pero hasta ahora los únicos capaces de degradar la lignina son los hongos basidiomicetos llamados de la “pudrición blanca” (Phanerochaete, Coriolus). Se ha investigado desde hace tiempo el uso de enzimas obtenidas de estos microorganismos que sean capaces de degradar la lignina, como lo son las lacasas, o que ayuden a su remoción como las xilanasas.

Las lacasas pueden ser producidas en grandes cantidades en biorreactores con relativa facilidad; y se ha estado probando, entre otras cosas, su uso en compañía de un mediador para hacer más eficiente el proceso de blanqueo del papel. Diferentes investigaciones han logrado hasta una disminución

del 50 por ciento de la carga de dióxido de cloro (cuyo uso es necesario pero ambientalmente no deseable en el proceso de fabricación de papel) requerido para alcanzar una blancura comercial en pulpas de ciertas maderas como el pino. Las desventajas hasta ahora son: el alto precio de los mediadores y el hecho de que los hongos lignolíticos no son capaces de crecer sobre la lignina cuando ésta es la única fuente de carbono presente en el medio de cultivo.

Los hongos necesitan, inicialmente, un co-sustrato fácilmente degradable, como la glucosa o la celulosa. Sólo entonces estarán en condiciones de degradar la lignina. Todo esto nos deja la expectativa de que los hongos llamados de pudrición blanca, además de deslignificar la madera, son amigables con el medio ambiente y una fuente de negocios y rentabilidad insospechada, ya que con su uso se pueden aumentar las propiedades de los papeles y al mismo tiempo se pueden economizar sus procesos de producción.

EL USO DE LA YUCCA SCHIDIGERAA diferencia del uso de hormonas y enzimas obtenidos mediante la aplicación de la biología molecular, es posible hablar de un caso distinto de aplicación de biotecnología a la industria ganadera. Desde hace más de 20 años se ha utilizado el extracto de Yucca schidigera como aditivo para los alimentos de aves, cerdos, bovinos, mascotas y camarones. Este extracto disminuye notablemente los niveles de reproducción de amoníaco en el abono, tanto metabólico como ambiental, así como del sulfuro de hidrógeno y otros gases nocivos para los animales, así como para mejorar los parámetros productivos de los mismos.

El extracto de yucca (100 por ciento mexicana) posee dos ingredientes activos fundamentales que son los glico-componentes y las saponinas esferoidales. Los primeros son los responsables de abatir los niveles de amoníaco, así como los malos olores en las granjas de producción; y las segundas, por su acción surfactante, hacen más asimilables los alimentos en el tracto digestivo. Como consecuencia de esto último, se mejoran los parámetros productivos, como la conversión alimenticia, la ganancia diaria de peso y el peso final de los animales. Además, mejora las condiciones ambientales de las unidades de producción, baja la incidencia de problemas respiratorios, moscas, así como los índices de mortalidad.

El uso de estos extractos ya ha sido aceptado y regulado en Canadá y en Estados Unidos por la FDA. Esta planta es abundante en las zonas desérticas del país, relativamente fácil de producir, y ofrece una oportunidad de mejorar procesos de engorda de ganado con bajos costos de inversión. De hecho, ya hay compañías mexicanas y norteamericanas que inician la comercialización de este producto, que incluso mejora y mantiene la estabilidad de esta industria con el medio ambiente.

C)¿Cuál es el futuro de la Biotecnología aplicada al Desarrollo Sustentable de México? El futuro de la biotecnología en el desarrollo económico en general del país depende, entre muchas cosas, de la formación de científicos capaces de establecer y mantener

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alimenticia, la tasa de crecimiento, la ganancia de peso y la producción de leche y carne. Más sorprendente ha sido el hallazgo en el que la BGH estimula el crecimiento del salmón y todavía más interesante aún, el que el lactógeno placentario (PL) bovino funciona aún mejor.

NUEVOS PROCESOS BIOTECNOLÓGICOSEn nuestro laboratorio se han construido varias cepas de la levadura Pichia pastoris modificadas por ingeniería genética, productoras de distintas hormonas del crecimiento y proteínas relacionadas con éstas, entre las que podemos mencionar la del crecimiento humano (HGH1) de 22 kDa, su isoforma de 20 kDa (HGH20kDa), su variante placentaria (HGH2), la somatomamotropina coriónica (HCSH) y la prolactina (HPRL).

Además, poseemos un amplio número de cepas productoras de GHs de animales, entre las que se encuentran unas de interés veterinario (GH canina, felina y equina, incluyendo la de aves como gallo, codorniz y pato) y otras de interés pecuario (GH bovina, porcina y caprina). Todas las hormonas son secretadas al medio de cultivo de donde es más fácil recuperarlas y purificarlas. A la fecha, todas las hormonas producidas en esta levadura que han sido probadas presentan actividad biológica y seguimos constantemente actualizando nuestro banco de cepas con nuevas construcciones de diferentes especies, tanto de interés científico como industrial. Es así

como contribuimos con tecnología propia transferible al sector industrial mexicano.

CONCLUSIÓNPor lo anterior, podemos ver cómo día tras día la biotecnología en sus diferentes campos ha estado avanzando a pasos agigantados en áreas tan diversas como lo son la industria agropecuaria, alimentaria, cosmética, farmacéutica, médica, minera y de la bio-remediación, de tal forma que se espera que la biotecnología llegue a ser y se sostenga como la industria más próspera y prominente en el presente siglo.

REFERENCIAS:Ascacio-Martínez J.A. y Barrera-Saldaña H.A. (2004). Production and secretion of biologically active recombinant canine growth hormone by Pichia pastoris. Gene. 340(2):261-266.Barrera-Saldaña H.A. (2001). Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo XXI: Retos y oportunidades. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.Barrera-Saldaña H.A., Ascacio-Martínez Jorge A., Castro Peralta Felipa. (2000). Proyecto Genoma Humano en la UANL. Parte IX. Aplicaciones en la biotecnología animal. CIENCIA UANL. Vol. III, No. 2, Abril-Junio: 182-190.Devlin R.H., Byatt J.C., Maclean E., Yesaki T.Y., Krivi G.G., Jaworski E.G., Clarke W.C. (1994). Bovine placental lactogen is a potent stimulator of growth and displays strong binding to hepatic receptor sites of coho salmon. General and Comparative Endocrinology. 95: 31-41.Escamilla-Treviño L.L.., Viader Salvado J.M., Barrera Saldaña H., Guerrero Olazaran M. (2000). Biosynthesis and secretion of recombinant human growth hormone in Pichia Pastoris. Biotechnology Letter. 22:109-114.Franchi E., Maisano F., Testori S.A, Galli G., Toma S., Parente L., Ferra F.D., y Grandi G. (1991). A new human growth hormone production process using a recombinant Bacillus subtilisstrain. J. Biotechnology. 18: 41-54. Goeddel D.V., Heyneker H.L., Hozumi T., Arentzen R., Itakura K., Yansura D.G., Ross M.J., Miozarri G., Crea R., Seeburg P. (1979). Direct expression in Escherichia coli of a DNA sequence coding for human growth hormone. Nature.

281(5732): 544-548. http://www.fao.org/http://www.genegenie.com.au/http://www.goldenrice.org/index.htmlhttp://www.protheon.com/hgh-yeast.htm.http://www.syngentafoundation.org/Juskevich J.C., Guyer C.G. (1990). Bovine growth hormone: human food safety evaluation. Science. 24: 249(4971): 875-884. Kerr D.E., Liang F., Bondioli K.R., Zhao H., Kreibich G., Wall R.J., Sun T.T. (1997). The bladder as a bioreactor: Urothelium production and secretion of growth hormone into urine. Nature Biotechnology. 16: 75-78. Pavlakis G.N., Hizuka N., Gorden P., Seburg P.H., Hamer D.H. (1981). Expression of two human growth hormone genes in monkey cell infected by simian virus 40 recombinants. Proc. Natl. Acad. Sci.78: 7398-7402. Peel C.J., Bauman D.E. (1987). Somatotropin and lactation. J. Dairy Sci. 70: 474-486. Reyes-Ruiz, J.M., Ascacio-Martinez, J.A., Barrera-Saldana, H.A. (2006). Derivation of a growth hormone gene cassette for goat by mutagenesis of the corresponding bovine construct and its expression in Pichia pastoris.Biotechnol Lett. 28(13):1019-25.Saad I., Castañón R., Solleiro J.L., Orte P., Morales V. (2000). Hormonas del crecimiento: Clonación y evaluación de sus propiedades en la biotecnología médica, veterinaria, pecuaria y piscícola. Justificación Socioeconómica, Cambiotec, S.A. de C.V.

relación con la industria y los organismos encargados de la reglamentación y regulación del uso de estas herramientas en los procesos productivos. Esto es un poco difícil (mas no imposible) en nuestro país, ya que son pocas las oportunidades, en un inicio, para los científicos, de formarse como tales; y menos aún son las industrias con disposición de invertir en la renovación o conservación de sus fuentes de materia prima naturales. Esto puede mejorar con la creación de buenos modelos de gestión que, aun cuando respeten las características propias de cada industria, sean transferibles a cualquier situación. Se deben implementar políticas en donde la liberación y expansión de la industria y las iniciativas de explotación de recursos naturales sean compatibles con la protección del medio ambiente y del Desarrollo Sustentable.

MAYOR EFICIENCIA DEL MERCADOÉstas también deben privilegiar las tecnologías limpias y

las mejoras en los procesos industriales ya existentes, más que las técnicas de limpieza, y abandonar el proteccionismo para poder aumentar la eficiencia del mercado. Para ello, la incorporación de los conceptos aquí tratados y todos aquéllos que tienen que ver con el Desarrollo Sustentable en la educación básica del país, es fundamental. Diferentes miembros de nuestro grupo de trabajo hemos tenido la grata experiencia de poder aplicar estrategias biotecnológicas para la mejora de procesos industriales y tratamiento de aguas residuales; por ello, creemos que esta área del desarrollo científico representa una gran herramienta para alcanzar un desarrollo sustentable en el país.

Finalmente, he aquí una frase del Informe Brundtland, en 1990, que hizo famosas las palabras Desarrollo Sustentable. El desarrollo económico en un área específica es sostenible si la reserva total local de recursos no decrece con el tiempo.

REFERENCIAS:Naciones Unidas, Centro de Información. México, Cuba y República Dominicana. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas.

División de Desarrollo Sustentable.

http://www.cinu.org.mx/temas/des_sost.htm.

http://www.cidi.oas.org/prosustspa.asp#1.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bioaugmentation.

http://www.obio.com/bioaugvsbiostim.htm.

http://www.freepatentsonline.com/6660503.html.

Nitrogen excretion and ammonia emissions from pigs fed modified diets. 2006. Panetta, D.M. Powers, W.J. Xin, H. Kerr, B.J. and Stalder, K.J. J. environ. Qual.

35:1297- 1308.

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Mary Lopretti. La doctora Lopretti es profesora investigadora del Departamento de Bioquímica y Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República del Uruguay, y directora del Departamento de Biotecnología del Laboratorio Tecnológico Uruguayo (LATU).

Estudió biología y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en la misma disciplina, en la Facultad de Humanidades y Ciencias, de la Universidad de la República. Ha realizado estudios de posgrado en Biotecnología en la Universidad de Caixias do Sul, en Brasil, y posee un posdoctorado del Instituto Politécnico Nacional en Grenoble, Francia.

Ha impartido cátedra en los Departamentos de Biofísica y Bioquímica de la Facultad de Humanidades y Ciencias, así como en la Facultad de Veterinaria. Además de sus actividades de enseñanza de biotecnología a nivel maestría, participa como jurado en exámenes de oposición para catedráticos, así como de tesis de doctorado en la Universidad de Porto, en Portugal.

Ha participado en 20 proyectos internacionales de investigación y/o desarrollo, publicado tres libros, escrito en 40 publicaciones y recibido diversos premios y condecoraciones.

La enzimología o ciencia encargada del estudio de las enzimas ha experimentado grandes avances, al igual que sus aplicaciones en la industria, y juega un papel muy importante en el desarrollo de la biotecnología. Las enzimas se encuentran en todos los organismos vivientes, desde las bacterias, hongos,

levaduras, micro y macro algas, así como en plantas como la papaya (papaína), piña (ananasa), etcétera, y órganos de algunos animales (renina), y llevan a cabo una gran variedad de transformaciones metabólicas en condiciones muy suaves, y además son altamente selectivas y estereoespecíficas .

Se abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo

Investigadora / CINVESTAV / MéxicoDoctora María del Carmen Montes Horcasitas

desechos para producir un bien? En muchos países (incluido México) se están utilizando para producir composta, útil para abonar la tierra y para producir gas metano (cuando éstos son degradados de manera anaeróbica controlada). Al implementar este tipo de procesos, se reducen los efectos contaminantes de estos residuos, se generan nuevas fuentes de trabajo y se generan productos útiles a través de la biotecnología.

3.- BIOTECNOLOGÍA Y EFICIENCIA EN EL USO DE RECURSOS FORESTALES.a.- La industria papelera. La fabricación de pasta, papel y derivados del papel alcanza cifras que sitúan a esta industria entre las más grandes del mundo. La principal fuente de fibra para la producción de pasta en este siglo ha sido la madera procedente de los bosques de coníferas, aunque más recientemente ha aumentado la utilización de bosques tropicales y boreales. Mas allá de hablar del uso cauteloso de estos recursos, habría que referirse a las aplicaciones de la biotecnología que se han investigado para la mejora de los procesos de producción de papel. La lignina representa entre un 16 y un 33 por ciento del peso total, según el tipo de madera.

Se trata de una molécula muy particular y difícil de degradar. Industrialmente, es necesario quitar la lignina de la madera para elaborar el papel u otros productos derivados, y cuando ésta se separa de la pulpa, resulta un producto molesto. En la naturaleza, existen diferentes microorganismos asociados a la descomposición de la madera, pero hasta ahora los únicos capaces de degradar la lignina son los hongos basidiomicetos llamados de la “pudrición blanca” (Phanerochaete, Coriolus). Se ha investigado desde hace tiempo el uso de enzimas obtenidas de estos microorganismos que sean capaces de degradar la lignina, como lo son las lacasas, o que ayuden a su remoción como las xilanasas.

Las lacasas pueden ser producidas en grandes cantidades en biorreactores con relativa facilidad; y se ha estado probando, entre otras cosas, su uso en compañía de un mediador para hacer más eficiente el proceso de blanqueo del papel. Diferentes investigaciones han logrado hasta una disminución

del 50 por ciento de la carga de dióxido de cloro (cuyo uso es necesario pero ambientalmente no deseable en el proceso de fabricación de papel) requerido para alcanzar una blancura comercial en pulpas de ciertas maderas como el pino. Las desventajas hasta ahora son: el alto precio de los mediadores y el hecho de que los hongos lignolíticos no son capaces de crecer sobre la lignina cuando ésta es la única fuente de carbono presente en el medio de cultivo.

Los hongos necesitan, inicialmente, un co-sustrato fácilmente degradable, como la glucosa o la celulosa. Sólo entonces estarán en condiciones de degradar la lignina. Todo esto nos deja la expectativa de que los hongos llamados de pudrición blanca, además de deslignificar la madera, son amigables con el medio ambiente y una fuente de negocios y rentabilidad insospechada, ya que con su uso se pueden aumentar las propiedades de los papeles y al mismo tiempo se pueden economizar sus procesos de producción.

EL USO DE LA YUCCA SCHIDIGERAA diferencia del uso de hormonas y enzimas obtenidos mediante la aplicación de la biología molecular, es posible hablar de un caso distinto de aplicación de biotecnología a la industria ganadera. Desde hace más de 20 años se ha utilizado el extracto de Yucca schidigera como aditivo para los alimentos de aves, cerdos, bovinos, mascotas y camarones. Este extracto disminuye notablemente los niveles de reproducción de amoníaco en el abono, tanto metabólico como ambiental, así como del sulfuro de hidrógeno y otros gases nocivos para los animales, así como para mejorar los parámetros productivos de los mismos.

El extracto de yucca (100 por ciento mexicana) posee dos ingredientes activos fundamentales que son los glico-componentes y las saponinas esferoidales. Los primeros son los responsables de abatir los niveles de amoníaco, así como los malos olores en las granjas de producción; y las segundas, por su acción surfactante, hacen más asimilables los alimentos en el tracto digestivo. Como consecuencia de esto último, se mejoran los parámetros productivos, como la conversión alimenticia, la ganancia diaria de peso y el peso final de los animales. Además, mejora las condiciones ambientales de las unidades de producción, baja la incidencia de problemas respiratorios, moscas, así como los índices de mortalidad.

El uso de estos extractos ya ha sido aceptado y regulado en Canadá y en Estados Unidos por la FDA. Esta planta es abundante en las zonas desérticas del país, relativamente fácil de producir, y ofrece una oportunidad de mejorar procesos de engorda de ganado con bajos costos de inversión. De hecho, ya hay compañías mexicanas y norteamericanas que inician la comercialización de este producto, que incluso mejora y mantiene la estabilidad de esta industria con el medio ambiente.

C)¿Cuál es el futuro de la Biotecnología aplicada al Desarrollo Sustentable de México? El futuro de la biotecnología en el desarrollo económico en general del país depende, entre muchas cosas, de la formación de científicos capaces de establecer y mantener

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Se sabe que el uso de las enzimas es muy antiguo. Su actividad catalítica ha sido usada por el hombre desde tiempos bíblicos en la elaboración de quesos y en fermentaciones para la obtención de vinagre, vino y cerveza. Todos estos procesos se llevaron a cabo con enzimas producidas por microorganismos que se encontraban presentes de manera natural en los sustratos; posteriormente se empezaron a extraer enzimas muy diversas, que hicieron que su empleo se extendiera a diversas ramas de la industria, como la de detergentes, papelera, textil, farmacéutica, alimentaria, etcétera.

HERRAMIENTAS BIOTECNOLÓGICASDesde la década de los 80, los sistemas enzimáticos han podido ser modificados con ayuda de herramientas usadas en la biotecnología, como la ingeniería de proteínas y, más recientemente, con la evolución dirigida o una combinación de ambas, lo que ha permitido acrecentar la capacidad catalítica de las enzimas, modificando sus estructuras, ph óptimo o su estabilidad, con el fin de hacerlas más eficientes o más controlables, y extender la posibilidad de su aplicación en áreas donde no habían sido utilizadas.

Sin embargo, aunque la cantidad de enzimas que se conoce es muy grande y los avances que han tenido lugar son muchos,

son pocas las que han llegado a cristalizar en procesos industriales. Uno de los campos que en las décadas de los años 40 y 50 tuvo un éxito sin precedentes, desde el punto de vista microbiológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue la transformación de esteroides por vía enzimática, lo que dio lugar a la síntesis de importantes hormonas, como los corticoesteroides.

Desde hace varias décadas se dispone de enzimas relativamente puras; la mayoría de ellas son de acción hidrolítica y han sido utilizadas en la degradación de sustratos naturales; por ejemplo las celulasas, xilanasas, amilasas, y proteasas, que son utilizadas en la industria de la pulpa y el papel, textil, detergentes, alimentaria y, más recientemente, en la industria agropecuaria y en panificación.

A continuación mencionaré algunos ejemplos de enzimas utilizadas en diversas industrias:

INDUSTRIA ALIMENTARIA Las aplicaciones de las enzimas como amilasas, xilanasas, pectinasas, renina, etcétera, en la industria alimentaria son muchas y muy diversas: La fabricación de quesos es una de las industrias más antiguas y con una gran tradición en todas las culturas. Se tienen noticias de que en el año 3000 antes

Glicosil hidrolasas (hemicelulasas)Familia 11

El concepto de sustentabilidad proviene directamente de las Ciencias Biológicas, de la forma de evaluar la conservación o depredación de un recurso. En esta área se trata de incorporar a los criterios de trabajo las características de crecimiento, reproductivas y biológicas en general, de un recurso natural explotable. Existen también fenómenos y reglamentaciones que surgen y operan al margen del concepto de uso sustentable de los recursos naturales, como lo son los programas de protección de los bosques, el cierre de áreas de pastoreo, la implementación de vedas de caza y pesca, y la protección de estos recursos.

Éstos se generan para limitar la exagerada explotación de los recursos naturales, sin prestar mayor importancia al posible daño económico que estas medidas traen a las poblaciones aledañas o que dependen de alguna u otra forma de estas actividades. Lo ideal sería generar programas que promovieran el uso de éstos de manera sustentable. Por un lado, se evitaría la depredación de los recursos, y, por el otro, se mantendrían y/o mejorarían los niveles y condiciones de vida de los habitantes del área.

Ya no se debe pensar sólo en explotar los recursos, sino en obtener el máximo valor agregado sin dañar el acervo existente, debiéndosele tratar como bienes de inversión y no como de consumo. Como se puede ver, la base del desarrollo sustentable está constituida grosso modo por la estructura de incentivos, legislación, gestión y organización de actividades productivas con este enfoque.

Países de Latinoamérica y el Caribe se han venido preocupando por cuidar el medio ambiente y promover su desarrollo económico. En 1996, por iniciativa del Banco Interamericano de Desarrollo y la Organización de Estados Americanos, se creó el “Programa Interamericano para el Desarrollo Sostenible (CIDI)”, que proponía las bases estratégicas para un Desarrollo Sustentable. Con objetivos como apoyar el intercambio de información en los temas del desarrollo sustentable, así como la transferencia directa de experiencias entre los países, instituciones y organizaciones que actúan en estos temas, además de promover la transferencia de tecnología en términos justos y favorables; por otro lado, la identificación de mecanismos apropiados de financiamiento y de una amplia participación de la sociedad.

B)¿Cómo puede la Biotecnología aportar al Desarrollo Sustentable? Ideas. La necesidad de estar al nivel de la competencia lleva a los productores a buscar el mejoramiento de los procesos y la calidad de sus productos. Para ser competitivos en los mercados globalizados, las empresas de la ciencia de la vida reconocen que la Biotecnología juega un papel muy importante para lograr los más altos beneficios. Adentrándonos en el tema de la conservación ambiental de las naciones, siguen a continuación algunos ejemplos de cómo el desarrollo biotecnológico ha mejorado o puede mejorar la transformación productiva y el equilibrio ambiental.

1.- BIOTECNOLOGÍA Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.La mayoría de los procesos productivos de la industria alimentaria generan metros y metros cúbicos de agua

contaminada con residuos orgánicos que son liberados en las corrientes naturales o en los sistemas de drenaje municipales sin tratamiento previo. Éstas, en algunos casos, no poseen microorganismos capaces de degradar la contaminación presente en el agua, debido al uso de detergentes, microbiocidas y desinfectantes en los procesos o a exposiciones a altas temperaturas durante las fases de transformación de los productos. La aplicación de recursos biotecnológicos en estos casos es relativamente sencilla, y por lo regular no se da por falta de conocimiento.

Por ejemplo, ya se han desarrollado diferentes tipos de detergentes biodegradables, menos tóxicos para los microorganismos de los desechos, que son los encargados de degradar la materia orgánica. Por otro lado, existen ya de manera comercial numerosas cepas de bacterias esporuladas, sobre todo del género Bacillus, que han sido seleccionadas por su capacidad de secretar en los medios enzimas capaces de degradar biomoléculas como los lípidos y carbohidratos, que normalmente son abundantes en este tipo de aguas residuales, acelerando así el proceso de biodegradación (en inglés, a este proceso se le conoce como Bioaugmentation).

También, al incrementar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua de desecho, se estimula la degradación aeróbica de los contaminantes, y se inhibe la degradación anaerobia, que es la que produce malos olores y gases nocivos al medio ambiente. La implementación de estos cambios en los procesos y la aplicación de bacterias y enzimas a los procesos productivos tienen múltiples trabas en la actualidad. Existen rezagos en materia de normatividad para la importación de estas tecnologías, tal vez debido a que su uso no se conoce o no ha sido difundido. El avance en éstas tal vez sería el primer paso para el mejor aprovechamiento en México de estas tecnologías ya probadas y accesibles en los mercados internacionales. 2.- BIOTECNOLOGÍA Y EMISIÓN DE GASES NOCIVOS AL MEDIO AMBIENTE.La producción de basura es inevitable, pero se puede reducir mediante cambios sutiles en los procesos de producción industrial. La basura que finalmente es inevitable producir se divide en desechos inorgánicos (que pueden ser reciclados) y los orgánicos, que con el paso del tiempo se van degradando y producen filtraciones contaminantes en los mantos acuíferos y gases nocivos para la salud. ¿Cómo se pueden utilizar estos

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de Cristo, se produjo este alimento por primera vez, pero su producción a gran escala no llegó sino hasta que se produjo la revolución industrial y el desarrollo de las ciudades.

El método de fabricación del queso es bastante sencillo, y consiste en fermentar la leche con el llamado cuajo, constituido por una mezcla de enzimas como la quimiosina y pepsina, obtenidas del cuajar de las terneras jóvenes. La combinación de modalidades en la coagulación y maduración, además de la diferente procedencia de la leche, da origen a la enorme variedad de quesos existentes.

Las pectinasas son enzimas que hidrolizan la pectina, sustancia presente en las paredes de las células vegetales. En el procesamiento de jugos de frutas, el producto obtenido es generalmente viscoso y turbio debido a la pectina disuelta. Al adicionar las pectinasas, la viscosidad disminuye y el líquido se clarifica adquiriendo una presentación más atractiva para el consumidor.

La obtención de jarabes fructosados a partir de almidón de maíz es un proceso que representa un caso en la industria en donde el uso de enzimas es esencial. Estos jarabes se utilizan en la elaboración de bebidas refrescantes, repostería, productos lácteos, y actualmente su uso se ha expandido a la industria farmacéutica. Durante el proceso para la obtención de estos jarabes, se involucran varios pasos enzimáticos que utilizan tres enzimas: amilasas, glucoamilasas y glucosa isomerasa, cuyo inconveniente es que las condiciones de operación están limitadas por las propiedades de cada una de ellas, lo cual constituye un problema para la industria, al disminuir la eficiencia y calidad de los productos.

El uso de estrategias de ingeniería de proteínas ha hecho posible el mejoramiento de las capacidades catalíticas de las enzimas volviendo el proceso más rentable. Una alternativa para la obtención de estos jarabes es el empleo de otra enzima, la invertasa, que es capaz de hidrolizar la sacarosa contenida en el jugo de caña para obtener jarabes ricos en fructosa o jarabes invertidos, llamados así porque los productos de hidrólisis invierten la luz polarizada en el sentido contrario al de la sacarosa. En países productores de azúcar, como México, ésta sería una alternativa para dar un valor agregado a la industria de la caña de azúcar.

En la industria de la panificación se ha demostrado que la adición de amilasas y xilanasas mantiene la flexibilidad y elasticidad del pan, al actuar estas enzimas sobre la fracción de almidones y hemicelulosa que constituyen sus sustratos. A medida que se avance en el conocimiento de los mecanismos de reacción enzimática y de las estructuras enzimáticas, surgirán nuevas aplicaciones futuras.

INDUSTRIA PAPELERALa primera aplicación comercial de las xilanasas, enzimas que degradan la xilana fue en la industria papelera, y ha sido considerada como una de las aplicaciones biotecnológicas más importantes. El tratamiento de la pulpa, proveniente del proceso Kraft, con xilanasas de origen fúngico, reduce la demanda de compuestos clorados utilizados para su blanqueo, y además confiere al papel una mejor calidad y brillantez que

la que se logra con los tratamientos químicos tradicionales, tecnologías que ya han sido implementadas industrialmente en países como Canadá, Escandinavia y Chile.

La industria de la pulpa y del papel es una de las más contaminantes, después de la industria azucarera, ya que el agua usada en estos procesos es descargada en los ríos contaminándolos y acabando con la vida acuática, al formarse compuestos tóxicos como los clorados. El uso de xilanasas en estos procesos contribuiría a producir tecnologías limpias, impidiendo que estos compuestos aumenten la contaminación de dichos sitios.

INDUSTRIA AGROPECUARIAOtro de los usos de estas enzimas es en la industria agropecuaria, ya que ayuda a romper la fibra de alimento para ganado bovino, rico en celulosa y hemicelulosa, incrementando la disponibilidad de los nutrientes en carbohidratos fácilmente asimilables, lo que permite que el animal gane más peso. El uso de enzimas adecuadas en nutrición aviar, pollos y gallinas hace bajar el consumo de grano, logrando un ahorro considerable para el productor, además de un mejor aprovechamiento de las dietas. Dado el potencial de aplicación de las xilanasas, cabe mencionar que nuestro grupo de investigación se está enfocando al estudio de estos sistemas xilanolíticos en bacterias (inducción, producción bajo diferentes condiciones, purificación, caracterización, clonación y expresión molecular) con objeto de lograr un uso más eficiente dentro de estas industrias.

INDUSTRIA DE LOS DETERGENTESEl uso de aditivos en la industria de los detergentes, entre los

Mayra de la Torre Martínez. La doctora De la Torre Martínez es investigadora titular del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, en Hermosillo, Sonora, México.

Estudió la Licenciatura en Ingeniería Bioquímica y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en Microbiología de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional de México.

Sus áreas de investigación comprenden la ingeniería de bioprocesos (cinética de fermentaciones, síntesis de procesos), el control biológico de plagas y enfermedades agrícolas con microorganismos y nemátodos entomopatógenos; así como la ingeniería metabólica (efecto de las condiciones de cultivo sobre la expresión de genes y metabolismo en Bacillus thuringiensis).

Es autora de numerosos artículos y publicaciones científicas, y coautora de patentes vinculadas al proceso mejorado de fermentación para la producción de PUC y al proceso de alta concentración celular para la producción de un bioinsecticida a base de Bacillus thuringiensis.

En el año 2003 fue condecorada con el premio otorgado por la Academia de Ciencias del Tercer Mundo en el área de ingeniería.

A)¿Qué es y a dónde nos lleva el Desarrollo Sustentable? Conceptos.

La degradación que presenta en estos momentos el medio ambiente tiene mucho que ver con la expansión de las actividades comerciales e industriales de las empresas en todo el planeta, ya que dentro de sus prioridades no había estado la preocupación por el medio ambiente natural de donde adquieren los

recursos naturales para la producción de sus bienes, ni tampoco el cómo renovarlos. A causa de las consecuencias de la sobreexplotación de estos recursos naturales, muchos negocios han cerrado, y han quedado muchas secuelas del daño ecológico; de aquí que a nivel mundial se haya propuesto desde hace ya algunos años el término Desarrollo Sustentable.

Laboratorio de Genómica y

Bioinformática de la ULIEG / UANL

[email protected]@hotmail.com

Doctora Elva T. Aréchiga Carvajal

Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

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Se sabe que el uso de las enzimas es muy antiguo. Su actividad catalítica ha sido usada por el hombre desde tiempos bíblicos en la elaboración de quesos y en fermentaciones para la obtención de vinagre, vino y cerveza. Todos estos procesos se llevaron a cabo con enzimas producidas por microorganismos que se encontraban presentes de manera natural en los sustratos; posteriormente se empezaron a extraer enzimas muy diversas, que hicieron que su empleo se extendiera a diversas ramas de la industria, como la de detergentes, papelera, textil, farmacéutica, alimentaria, etcétera.

HERRAMIENTAS BIOTECNOLÓGICASDesde la década de los 80, los sistemas enzimáticos han podido ser modificados con ayuda de herramientas usadas en la biotecnología, como la ingeniería de proteínas y, más recientemente, con la evolución dirigida o una combinación de ambas, lo que ha permitido acrecentar la capacidad catalítica de las enzimas, modificando sus estructuras, ph óptimo o su estabilidad, con el fin de hacerlas más eficientes o más controlables, y extender la posibilidad de su aplicación en áreas donde no habían sido utilizadas.

Sin embargo, aunque la cantidad de enzimas que se conoce es muy grande y los avances que han tenido lugar son muchos,

son pocas las que han llegado a cristalizar en procesos industriales. Uno de los campos que en las décadas de los años 40 y 50 tuvo un éxito sin precedentes, desde el punto de vista microbiológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue la transformación de esteroides por vía enzimática, lo que dio lugar a la síntesis de importantes hormonas, como los corticoesteroides.

Desde hace varias décadas se dispone de enzimas relativamente puras; la mayoría de ellas son de acción hidrolítica y han sido utilizadas en la degradación de sustratos naturales; por ejemplo las celulasas, xilanasas, amilasas, y proteasas, que son utilizadas en la industria de la pulpa y el papel, textil, detergentes, alimentaria y, más recientemente, en la industria agropecuaria y en panificación.

A continuación mencionaré algunos ejemplos de enzimas utilizadas en diversas industrias:

INDUSTRIA ALIMENTARIA Las aplicaciones de las enzimas como amilasas, xilanasas, pectinasas, renina, etcétera, en la industria alimentaria son muchas y muy diversas: La fabricación de quesos es una de las industrias más antiguas y con una gran tradición en todas las culturas. Se tienen noticias de que en el año 3000 antes

Glicosil hidrolasas (hemicelulasas)Familia 11

El concepto de sustentabilidad proviene directamente de las Ciencias Biológicas, de la forma de evaluar la conservación o depredación de un recurso. En esta área se trata de incorporar a los criterios de trabajo las características de crecimiento, reproductivas y biológicas en general, de un recurso natural explotable. Existen también fenómenos y reglamentaciones que surgen y operan al margen del concepto de uso sustentable de los recursos naturales, como lo son los programas de protección de los bosques, el cierre de áreas de pastoreo, la implementación de vedas de caza y pesca, y la protección de estos recursos.

Éstos se generan para limitar la exagerada explotación de los recursos naturales, sin prestar mayor importancia al posible daño económico que estas medidas traen a las poblaciones aledañas o que dependen de alguna u otra forma de estas actividades. Lo ideal sería generar programas que promovieran el uso de éstos de manera sustentable. Por un lado, se evitaría la depredación de los recursos, y, por el otro, se mantendrían y/o mejorarían los niveles y condiciones de vida de los habitantes del área.

Ya no se debe pensar sólo en explotar los recursos, sino en obtener el máximo valor agregado sin dañar el acervo existente, debiéndosele tratar como bienes de inversión y no como de consumo. Como se puede ver, la base del desarrollo sustentable está constituida grosso modo por la estructura de incentivos, legislación, gestión y organización de actividades productivas con este enfoque.

Países de Latinoamérica y el Caribe se han venido preocupando por cuidar el medio ambiente y promover su desarrollo económico. En 1996, por iniciativa del Banco Interamericano de Desarrollo y la Organización de Estados Americanos, se creó el “Programa Interamericano para el Desarrollo Sostenible (CIDI)”, que proponía las bases estratégicas para un Desarrollo Sustentable. Con objetivos como apoyar el intercambio de información en los temas del desarrollo sustentable, así como la transferencia directa de experiencias entre los países, instituciones y organizaciones que actúan en estos temas, además de promover la transferencia de tecnología en términos justos y favorables; por otro lado, la identificación de mecanismos apropiados de financiamiento y de una amplia participación de la sociedad.

B)¿Cómo puede la Biotecnología aportar al Desarrollo Sustentable? Ideas. La necesidad de estar al nivel de la competencia lleva a los productores a buscar el mejoramiento de los procesos y la calidad de sus productos. Para ser competitivos en los mercados globalizados, las empresas de la ciencia de la vida reconocen que la Biotecnología juega un papel muy importante para lograr los más altos beneficios. Adentrándonos en el tema de la conservación ambiental de las naciones, siguen a continuación algunos ejemplos de cómo el desarrollo biotecnológico ha mejorado o puede mejorar la transformación productiva y el equilibrio ambiental.

1.- BIOTECNOLOGÍA Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.La mayoría de los procesos productivos de la industria alimentaria generan metros y metros cúbicos de agua

contaminada con residuos orgánicos que son liberados en las corrientes naturales o en los sistemas de drenaje municipales sin tratamiento previo. Éstas, en algunos casos, no poseen microorganismos capaces de degradar la contaminación presente en el agua, debido al uso de detergentes, microbiocidas y desinfectantes en los procesos o a exposiciones a altas temperaturas durante las fases de transformación de los productos. La aplicación de recursos biotecnológicos en estos casos es relativamente sencilla, y por lo regular no se da por falta de conocimiento.

Por ejemplo, ya se han desarrollado diferentes tipos de detergentes biodegradables, menos tóxicos para los microorganismos de los desechos, que son los encargados de degradar la materia orgánica. Por otro lado, existen ya de manera comercial numerosas cepas de bacterias esporuladas, sobre todo del género Bacillus, que han sido seleccionadas por su capacidad de secretar en los medios enzimas capaces de degradar biomoléculas como los lípidos y carbohidratos, que normalmente son abundantes en este tipo de aguas residuales, acelerando así el proceso de biodegradación (en inglés, a este proceso se le conoce como Bioaugmentation).

También, al incrementar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua de desecho, se estimula la degradación aeróbica de los contaminantes, y se inhibe la degradación anaerobia, que es la que produce malos olores y gases nocivos al medio ambiente. La implementación de estos cambios en los procesos y la aplicación de bacterias y enzimas a los procesos productivos tienen múltiples trabas en la actualidad. Existen rezagos en materia de normatividad para la importación de estas tecnologías, tal vez debido a que su uso no se conoce o no ha sido difundido. El avance en éstas tal vez sería el primer paso para el mejor aprovechamiento en México de estas tecnologías ya probadas y accesibles en los mercados internacionales. 2.- BIOTECNOLOGÍA Y EMISIÓN DE GASES NOCIVOS AL MEDIO AMBIENTE.La producción de basura es inevitable, pero se puede reducir mediante cambios sutiles en los procesos de producción industrial. La basura que finalmente es inevitable producir se divide en desechos inorgánicos (que pueden ser reciclados) y los orgánicos, que con el paso del tiempo se van degradando y producen filtraciones contaminantes en los mantos acuíferos y gases nocivos para la salud. ¿Cómo se pueden utilizar estos

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de Cristo, se produjo este alimento por primera vez, pero su producción a gran escala no llegó sino hasta que se produjo la revolución industrial y el desarrollo de las ciudades.

El método de fabricación del queso es bastante sencillo, y consiste en fermentar la leche con el llamado cuajo, constituido por una mezcla de enzimas como la quimiosina y pepsina, obtenidas del cuajar de las terneras jóvenes. La combinación de modalidades en la coagulación y maduración, además de la diferente procedencia de la leche, da origen a la enorme variedad de quesos existentes.

Las pectinasas son enzimas que hidrolizan la pectina, sustancia presente en las paredes de las células vegetales. En el procesamiento de jugos de frutas, el producto obtenido es generalmente viscoso y turbio debido a la pectina disuelta. Al adicionar las pectinasas, la viscosidad disminuye y el líquido se clarifica adquiriendo una presentación más atractiva para el consumidor.

La obtención de jarabes fructosados a partir de almidón de maíz es un proceso que representa un caso en la industria en donde el uso de enzimas es esencial. Estos jarabes se utilizan en la elaboración de bebidas refrescantes, repostería, productos lácteos, y actualmente su uso se ha expandido a la industria farmacéutica. Durante el proceso para la obtención de estos jarabes, se involucran varios pasos enzimáticos que utilizan tres enzimas: amilasas, glucoamilasas y glucosa isomerasa, cuyo inconveniente es que las condiciones de operación están limitadas por las propiedades de cada una de ellas, lo cual constituye un problema para la industria, al disminuir la eficiencia y calidad de los productos.

El uso de estrategias de ingeniería de proteínas ha hecho posible el mejoramiento de las capacidades catalíticas de las enzimas volviendo el proceso más rentable. Una alternativa para la obtención de estos jarabes es el empleo de otra enzima, la invertasa, que es capaz de hidrolizar la sacarosa contenida en el jugo de caña para obtener jarabes ricos en fructosa o jarabes invertidos, llamados así porque los productos de hidrólisis invierten la luz polarizada en el sentido contrario al de la sacarosa. En países productores de azúcar, como México, ésta sería una alternativa para dar un valor agregado a la industria de la caña de azúcar.

En la industria de la panificación se ha demostrado que la adición de amilasas y xilanasas mantiene la flexibilidad y elasticidad del pan, al actuar estas enzimas sobre la fracción de almidones y hemicelulosa que constituyen sus sustratos. A medida que se avance en el conocimiento de los mecanismos de reacción enzimática y de las estructuras enzimáticas, surgirán nuevas aplicaciones futuras.

INDUSTRIA PAPELERALa primera aplicación comercial de las xilanasas, enzimas que degradan la xilana fue en la industria papelera, y ha sido considerada como una de las aplicaciones biotecnológicas más importantes. El tratamiento de la pulpa, proveniente del proceso Kraft, con xilanasas de origen fúngico, reduce la demanda de compuestos clorados utilizados para su blanqueo, y además confiere al papel una mejor calidad y brillantez que

la que se logra con los tratamientos químicos tradicionales, tecnologías que ya han sido implementadas industrialmente en países como Canadá, Escandinavia y Chile.

La industria de la pulpa y del papel es una de las más contaminantes, después de la industria azucarera, ya que el agua usada en estos procesos es descargada en los ríos contaminándolos y acabando con la vida acuática, al formarse compuestos tóxicos como los clorados. El uso de xilanasas en estos procesos contribuiría a producir tecnologías limpias, impidiendo que estos compuestos aumenten la contaminación de dichos sitios.

INDUSTRIA AGROPECUARIAOtro de los usos de estas enzimas es en la industria agropecuaria, ya que ayuda a romper la fibra de alimento para ganado bovino, rico en celulosa y hemicelulosa, incrementando la disponibilidad de los nutrientes en carbohidratos fácilmente asimilables, lo que permite que el animal gane más peso. El uso de enzimas adecuadas en nutrición aviar, pollos y gallinas hace bajar el consumo de grano, logrando un ahorro considerable para el productor, además de un mejor aprovechamiento de las dietas. Dado el potencial de aplicación de las xilanasas, cabe mencionar que nuestro grupo de investigación se está enfocando al estudio de estos sistemas xilanolíticos en bacterias (inducción, producción bajo diferentes condiciones, purificación, caracterización, clonación y expresión molecular) con objeto de lograr un uso más eficiente dentro de estas industrias.

INDUSTRIA DE LOS DETERGENTESEl uso de aditivos en la industria de los detergentes, entre los

Mayra de la Torre Martínez. La doctora De la Torre Martínez es investigadora titular del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, en Hermosillo, Sonora, México.

Estudió la Licenciatura en Ingeniería Bioquímica y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en Microbiología de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional de México.

Sus áreas de investigación comprenden la ingeniería de bioprocesos (cinética de fermentaciones, síntesis de procesos), el control biológico de plagas y enfermedades agrícolas con microorganismos y nemátodos entomopatógenos; así como la ingeniería metabólica (efecto de las condiciones de cultivo sobre la expresión de genes y metabolismo en Bacillus thuringiensis).

Es autora de numerosos artículos y publicaciones científicas, y coautora de patentes vinculadas al proceso mejorado de fermentación para la producción de PUC y al proceso de alta concentración celular para la producción de un bioinsecticida a base de Bacillus thuringiensis.

En el año 2003 fue condecorada con el premio otorgado por la Academia de Ciencias del Tercer Mundo en el área de ingeniería.

A)¿Qué es y a dónde nos lleva el Desarrollo Sustentable? Conceptos.

La degradación que presenta en estos momentos el medio ambiente tiene mucho que ver con la expansión de las actividades comerciales e industriales de las empresas en todo el planeta, ya que dentro de sus prioridades no había estado la preocupación por el medio ambiente natural de donde adquieren los

recursos naturales para la producción de sus bienes, ni tampoco el cómo renovarlos. A causa de las consecuencias de la sobreexplotación de estos recursos naturales, muchos negocios han cerrado, y han quedado muchas secuelas del daño ecológico; de aquí que a nivel mundial se haya propuesto desde hace ya algunos años el término Desarrollo Sustentable.

Laboratorio de Genómica y

Bioinformática de la ULIEG / UANL

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que destacan enzimas como las amilasas, proteasas, lipasas y celulasas (quita pelusas), tiene una gran aplicación en términos de volumen y de valor, además de estar en continuo desarrollo. Por ejemplo, la estabilidad de las enzimas frente a otros componentes usados en la formulación de los detergentes, que a menudo se convierten en problemas, ya que el trabajo de las enzimas no se realiza en las mismas condiciones que los otros integrantes de la fórmula. Una alternativa sería el uso de nuevas enzimas que fuesen eficientes a bajas temperaturas y a pH alcalino, además de estables. Recientemente se ha introducido en los detergentes una nueva clase de enzimas, las mananasas, que ayudan a remover residuos de comida que contienen goma guar, aditivo comúnmente utilizado en algunos alimentos.

ENZIMAS DE MICROORGANISMOSHasta aquí sólo hemos mencionado unos cuantos ejemplos de enzimas que pueden ser utilizadas en la industria, y podríamos seguir con una lista enorme de ellas. Sin embargo, no quiero dejar de mencionar aquellas enzimas que se obtienen de microorganismos (bacterias y arqueas) que viven en ambientes extremos (extremófilos); esto es, que son capaces de crecer a temperaturas elevadas entre 80 y 1100C.

Estos microorganismos han sido aislados de la tierra, agua dulce y de ambientes marinos, cuyas enzimas poseen características muy especiales; por ejemplo, son termoestables, ya que su temperatura óptima de actividad va desde 70 hasta 1100C. L, siendo las más comunes entre 60 y 800C, en comparación con las enzimas de microorganismos normales que trabajan alrededor de los 400 C.

Estas enzimas, también denominadas termoenzimas, están comprendidas dentro del grupo de las extremoenzimas, que pueden funcionar en condiciones de altos niveles de sal (haloenzima), bajo condiciones muy alcalinas (alcaloenzimas) o bajo condiciones extremas de acidez o de presión. Una de las ventajas que presenta este tipo de

enzimas es que se pueden purificar mediante tratamientos térmicos, y su termoestabilidad está asociada a la resistencia química a ciertos compuestos desnaturalizantes, como algunos solventes orgánicos y a otras sustancias como el clorhidrato de guanidina. Las termoenzimas han encontrado numerosas aplicaciones en varios campos, entre ellos biología molecular. Broca y Col (1969), descubrieron una enzima de Thermos aquaticus que es un microorganismo termófilo que presenta una temperatura óptima de crecimiento a 750 C. Esta enzima, que fue denominada Taq polimerasa, es muy utilizada en las técnicas de PCR.

MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOSLas enzimas de microorganismos extremófilos han servido como modelo para llevar a cabo estudios de evolución, estructura-función y biocatálisis bajo condiciones extremas. El futuro de este campo representa un enorme potencial de estudio, tanto para la ciencia como para su aplicación en una gran variedad de industrias.

En conclusión, podemos decir que en décadas pasadas hubo progresos importantes relacionados con las enzimas, con objeto de atender las necesidades de la industria. Actualmente, se ha utilizado ampliamente el término de ingeniería de enzimas para definir un conjunto de procedimientos moleculares que pueden ser aplicados al diseño y construcción de enzimas con propiedades definidas, que puedan trabajar en condiciones que anteriormente no les eran permitidas.

Esto abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo; en fin, urge la búsqueda de nuevos y eficientes biocatalizadores que incluyan el conocimiento de los mecanismos enzimáticos, que permitan abrir nuevas posibilidades de aplicación de las enzimas y al mismo tiempo eliminar los problemas que se presenten para su utilización en la industria.

LA MEDICINA PERSONALIZADAMuchas enfermedades como el alzhaimer, varios tipos de cánceres y hepatitis, entre tantas, podrán -con el uso de todas estas herramientas diagnósticas- subclasificarse molecularmente de acuerdo con “su perfil genético”.

Con ello se podrán dirigir tratamientos más específicos para el subtipo al que pertenezcan, retroalimentándose del análisis de laboratorio de respuesta fisiológica de cada paciente al fármaco de elección. Así, no es de extrañar escuchar cada día más del uso de microarreglos de DNA en la subclasificación de tumores, en lugar de basarse exclusivamente en la sintomatología y el análisis de biopsias.

Pero la medicina personalizada no sólo consiste en brindar los tratamientos específicos de acuerdo a las necesidades individuales de cada paciente, sino que en un futuro no muy lejano nos permitirá conocer desde nuestro nacimiento el riesgo hereditario a padecer ciertas enfermedades, y ésta será una herramienta de gran utilidad para cambiar hábitos de vida y así minimizar sus impactos.

REFERENCIAS:The Royal Society. Personalised medicines: hopes and realities. Septiembre 2005.http://www.royalsoc.ac.uk/document.asp?id=3780

Ginsburg, G.S., Konstance, R.P., Allsbro, J.S., Schulman, K.A. Implications of pharmacogenomics for drug development and clinical practice. Arch Intern Med 2005; 165: 2331-2336.

Becker, S.L. Clinical relevance of advances in pharmacogenomics. Clinical care options L. Disponible en: http://clinicaloptions.com (con acceso el 19 de noviembre de 2005).

www.vitagenomics.comA follow-up study of asymptomatic HPV positive women.Oscar Fajardo, Juan Francisco González, Geraldina Guerrero, Lezmes Valdez, Ricardo Cerda, Sofía Bernal, Rocío Ortiz Lopez, Augusto Rojas Martinez, Hugo Alberto Barrera Saldaña. (Manuscrito en preparación).

¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO? Si bien parece estar próximo el día en el cual contemos con una terapia personalizada, tenemos que tener claras las preguntas éticas asociadas a este logro. ¿El contar con la información genética es o no una invasión de la privacidad de los pacientes? ¿Contaremos con medidas de seguridad o una legislación adecuada que impida el mal uso de esta información? ¿Estarán o no disponibles para todos las nuevas terapias, los fármacos desarrollados y los avances en la atención médica, o sólo para una minoría capaz de pagar sus elevados costos?

También debemos pasar por una mayor apertura de nuestro criterio y recordar que, si bien la medicina personalizada nos permitirá conocer si una persona va a responder al fármaco de forma efectiva y segura, permitiéndonos evitar aquellos medicamentos ineficaces y peligrosos, los genes no son los únicos que condicionan el éxito de un tratamiento particular, sino que el ambiente también juega un papel muy importante, y el especialista debe tener la capacidad de asociarlo al éxito o falla de su prescripción terapéutica.

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Ricardo Badilla Ohlbaum. Es director general de la compañía chilena BioSigma, S.A., empresa especializada en incorporar los avances de la Biotecnología en los procesos de la minería. La empresa es una sociedad formada en 2002 por Codelco Chile y Nippon Mining & Metals Co. Ltd.

Es ingeniero químico, formado en la Universidad de Chile (1972); obtuvo su Maestría en la Universidad de Toronto, Canadá (1976), y el Doctorado en el Imperial College del Reino Unido (1979), en la misma especialidad. Durante 16 años fue académico de jornada completa en la Universidad de Chile, donde alcanzó la jerarquía de profesor titular en 1991, en la Facultad de Ingeniería.

Paralelamente con su trabajo de investigación, ha realizado una intensa labor de dirección corporativa en empresas productivas y de servicios, tanto públicas como privadas, incluida la dirección superior de procesos de reingeniería y desarrollo comercial, así como la creación de nuevos negocios, encabezando cambios organizacionales y de culturas imperantes en empresas y centros de investigación, todo ello en función de asumir nuevos desafíos.

Fue director ejecutivo del Centro de Investigación Minera y Metalurgia de Chile 7 (CIMM) entre 1991 y 2000. Es autor y co-autor de más de 50 publicaciones internacionales y patentes de invención.

mportantes avances en el plano de la investigación minera se han dado en los últimos años, entendiendo que el desarrollo de estos ámbitos hará a la industria más rentable y eficiente. En este contexto, la creación de Biosigma, con recursos de Codelco y Nippon Mining, ya dio sus primeros frutos, y por medio de la

participación en los concursos de CORFO, tres proyectos ya cuentan con financiamiento.

Biosigma es una empresa comercial que nace de la alianza entre Nippon Mining y Codelco, para contribuir a generar tecnologías comercialmente aplicables y que usen los avances de la biotecnología. Ésa es nuestra alma mater, y como toda empresa, tenemos objetivos de corto, mediano y largo plazo, y sin duda sustentar la empresa en un futuro no muy lejano, de manera que desarrolle una actividad viable y que pueda sobrevivir en un mundo competitivo.

En otro estudio se hizo un análisis de los alelos de la n-acetiltransferasa tipo II (NAT2), en la población del Noreste de México. Esta enzima participa en el metabolismo de múltiples fármacos, como son la isoniazida, nitrazepam y sulfonamidas, entre otras. La clasificación de alelos se realiza en función de la actividad catalítica de la enzima producida. El resultado de este trabajo mostró que el genotipo acetilador más común en esta población fue el intermedio y el lento. Este estudio demuestra otro enfoque de la farmacogenética, ya que el tratamiento puede dirigirse de forma más eficaz si conocemos la prevalencia de la respuesta de una población determinada.

Para la comunidad clínica, tanto médica como farmacéutica, es bien sabido que cada paciente responde de distintas maneras a la misma medicación. Estas diferencias pueden ser mucho más notorias entre distintas poblaciones, dadas las diferencias genéticas existentes. Incluso, sin ir más lejos, una misma persona durante distintas épocas de su vida puede manifestar una respuesta completamente distinta a un mismo fármaco, ya sea por cambios en la magnitud de la absorción, distribución, metabolización y eliminación de éste (en su conjunto farmacocinética).

El esfuerzo actual de la farmacogenómica es apoyar el desarrollo de nuevos y mejores fármacos con rendimientos superiores, dirigidos a subclases de enfermedades distinguibles por presentar varios marcadores genéticos, para así minimizar los efectos secundarios e incluso la interferencia entre combinaciones de terapias, que más que ayudar al paciente, lo perjudiquen.

EL GRAN APORTE DE LA GENÉTICADesde los primeros descubrimientos sobre la naturaleza de nuestra constitución hereditaria, la genética ha influenciado enormemente a la medicina. Con el Proyecto del Genoma Humano (1990-2003) se logró descubrir el orden de los casi tres mil millones de nucleótidos que componen nuestro material genético.

Gracias a ello, se han podido identificar los cerca de 30 mil genes que constituyen nuestra herencia, e incluso las variaciones que éstos pueden presentar entre los individuos. Este conocimiento

nos conducirá a corto plazo a nuevos modos revolucionarios de diagnosticar, tratar y, un día, prevenir los miles de desórdenes con componente hereditario mayor o menor que nos afectan.

No está por demás agregar que esta misma información aportará nuevas pistas que provean al entendimiento de la biología humana, sobre todo cuando se contrasten con los proyectos genómicos de organismos no humanos actualmente en curso (perro, gorila y macaco) e incluso algunos ya concluidos (rata, ratón y chimpancé).

NUEVAS PRUEBAS DIAGNÓSTICASEn la actualidad, muchas compañías se han abocado al desarrollo de numerosos estuches de diagnóstico genético, sustentados en los avances y el conocimiento logrado sobre nuestro genoma.

Se pueden detectar de manera rápida, ya sea en un hospital o en laboratorios especializados, decenas, si no es que más de un centenar de enfermedades genéticas, basándose en la detección de diferencias relevantes entre el gen analizado en un paciente particular, comparado con el ADN de pacientes sanos.

Los métodos disponibles actualmente permiten detectar virtualmente cualquier mutación en la secuencia del ADN, desde una mutación puntual (en la cual una base nucleotídica es sustituida por otra) hasta cambios más sustanciales, como deleciones, inserciones, duplicaciones o variaciones en el número de copias de secuencias repetitivas de ADN.

Es importante mencionar que estos nuevos “tests genéticos” pueden ir dirigidos hacia el genoma del individuo (para analizarle SNPs), o hacia el transcriptoma (conjunto de RNA mensajeros o RNAms del órgano blanco (como en el caso del cáncer).

Mientras que las primeras abarcan el análisis de la secuencia nucleotídica per se, las segundas abordan el análisis de la expresión génica mediante la cuantificación de los RNAms.

Otros más dirigidos a las proteínas permiten la determinación del perfil proteico (proteoma). E incluso, están desarrollándose otros más con ensayos de tipo funcional para valorar la posible respuesta al tratamiento y poder anticipar su eficacia.

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que destacan enzimas como las amilasas, proteasas, lipasas y celulasas (quita pelusas), tiene una gran aplicación en términos de volumen y de valor, además de estar en continuo desarrollo. Por ejemplo, la estabilidad de las enzimas frente a otros componentes usados en la formulación de los detergentes, que a menudo se convierten en problemas, ya que el trabajo de las enzimas no se realiza en las mismas condiciones que los otros integrantes de la fórmula. Una alternativa sería el uso de nuevas enzimas que fuesen eficientes a bajas temperaturas y a pH alcalino, además de estables. Recientemente se ha introducido en los detergentes una nueva clase de enzimas, las mananasas, que ayudan a remover residuos de comida que contienen goma guar, aditivo comúnmente utilizado en algunos alimentos.

ENZIMAS DE MICROORGANISMOSHasta aquí sólo hemos mencionado unos cuantos ejemplos de enzimas que pueden ser utilizadas en la industria, y podríamos seguir con una lista enorme de ellas. Sin embargo, no quiero dejar de mencionar aquellas enzimas que se obtienen de microorganismos (bacterias y arqueas) que viven en ambientes extremos (extremófilos); esto es, que son capaces de crecer a temperaturas elevadas entre 80 y 1100C.

Estos microorganismos han sido aislados de la tierra, agua dulce y de ambientes marinos, cuyas enzimas poseen características muy especiales; por ejemplo, son termoestables, ya que su temperatura óptima de actividad va desde 70 hasta 1100C. L, siendo las más comunes entre 60 y 800C, en comparación con las enzimas de microorganismos normales que trabajan alrededor de los 400 C.

Estas enzimas, también denominadas termoenzimas, están comprendidas dentro del grupo de las extremoenzimas, que pueden funcionar en condiciones de altos niveles de sal (haloenzima), bajo condiciones muy alcalinas (alcaloenzimas) o bajo condiciones extremas de acidez o de presión. Una de las ventajas que presenta este tipo de

enzimas es que se pueden purificar mediante tratamientos térmicos, y su termoestabilidad está asociada a la resistencia química a ciertos compuestos desnaturalizantes, como algunos solventes orgánicos y a otras sustancias como el clorhidrato de guanidina. Las termoenzimas han encontrado numerosas aplicaciones en varios campos, entre ellos biología molecular. Broca y Col (1969), descubrieron una enzima de Thermos aquaticus que es un microorganismo termófilo que presenta una temperatura óptima de crecimiento a 750 C. Esta enzima, que fue denominada Taq polimerasa, es muy utilizada en las técnicas de PCR.

MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOSLas enzimas de microorganismos extremófilos han servido como modelo para llevar a cabo estudios de evolución, estructura-función y biocatálisis bajo condiciones extremas. El futuro de este campo representa un enorme potencial de estudio, tanto para la ciencia como para su aplicación en una gran variedad de industrias.

En conclusión, podemos decir que en décadas pasadas hubo progresos importantes relacionados con las enzimas, con objeto de atender las necesidades de la industria. Actualmente, se ha utilizado ampliamente el término de ingeniería de enzimas para definir un conjunto de procedimientos moleculares que pueden ser aplicados al diseño y construcción de enzimas con propiedades definidas, que puedan trabajar en condiciones que anteriormente no les eran permitidas.

Esto abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo; en fin, urge la búsqueda de nuevos y eficientes biocatalizadores que incluyan el conocimiento de los mecanismos enzimáticos, que permitan abrir nuevas posibilidades de aplicación de las enzimas y al mismo tiempo eliminar los problemas que se presenten para su utilización en la industria.

LA MEDICINA PERSONALIZADAMuchas enfermedades como el alzhaimer, varios tipos de cánceres y hepatitis, entre tantas, podrán -con el uso de todas estas herramientas diagnósticas- subclasificarse molecularmente de acuerdo con “su perfil genético”.

Con ello se podrán dirigir tratamientos más específicos para el subtipo al que pertenezcan, retroalimentándose del análisis de laboratorio de respuesta fisiológica de cada paciente al fármaco de elección. Así, no es de extrañar escuchar cada día más del uso de microarreglos de DNA en la subclasificación de tumores, en lugar de basarse exclusivamente en la sintomatología y el análisis de biopsias.

Pero la medicina personalizada no sólo consiste en brindar los tratamientos específicos de acuerdo a las necesidades individuales de cada paciente, sino que en un futuro no muy lejano nos permitirá conocer desde nuestro nacimiento el riesgo hereditario a padecer ciertas enfermedades, y ésta será una herramienta de gran utilidad para cambiar hábitos de vida y así minimizar sus impactos.

REFERENCIAS:The Royal Society. Personalised medicines: hopes and realities. Septiembre 2005.http://www.royalsoc.ac.uk/document.asp?id=3780

Ginsburg, G.S., Konstance, R.P., Allsbro, J.S., Schulman, K.A. Implications of pharmacogenomics for drug development and clinical practice. Arch Intern Med 2005; 165: 2331-2336.

Becker, S.L. Clinical relevance of advances in pharmacogenomics. Clinical care options L. Disponible en: http://clinicaloptions.com (con acceso el 19 de noviembre de 2005).

www.vitagenomics.comA follow-up study of asymptomatic HPV positive women.Oscar Fajardo, Juan Francisco González, Geraldina Guerrero, Lezmes Valdez, Ricardo Cerda, Sofía Bernal, Rocío Ortiz Lopez, Augusto Rojas Martinez, Hugo Alberto Barrera Saldaña. (Manuscrito en preparación).

¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO? Si bien parece estar próximo el día en el cual contemos con una terapia personalizada, tenemos que tener claras las preguntas éticas asociadas a este logro. ¿El contar con la información genética es o no una invasión de la privacidad de los pacientes? ¿Contaremos con medidas de seguridad o una legislación adecuada que impida el mal uso de esta información? ¿Estarán o no disponibles para todos las nuevas terapias, los fármacos desarrollados y los avances en la atención médica, o sólo para una minoría capaz de pagar sus elevados costos?

También debemos pasar por una mayor apertura de nuestro criterio y recordar que, si bien la medicina personalizada nos permitirá conocer si una persona va a responder al fármaco de forma efectiva y segura, permitiéndonos evitar aquellos medicamentos ineficaces y peligrosos, los genes no son los únicos que condicionan el éxito de un tratamiento particular, sino que el ambiente también juega un papel muy importante, y el especialista debe tener la capacidad de asociarlo al éxito o falla de su prescripción terapéutica.

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Ricardo Badilla Ohlbaum. Es director general de la compañía chilena BioSigma, S.A., empresa especializada en incorporar los avances de la Biotecnología en los procesos de la minería. La empresa es una sociedad formada en 2002 por Codelco Chile y Nippon Mining & Metals Co. Ltd.

Es ingeniero químico, formado en la Universidad de Chile (1972); obtuvo su Maestría en la Universidad de Toronto, Canadá (1976), y el Doctorado en el Imperial College del Reino Unido (1979), en la misma especialidad. Durante 16 años fue académico de jornada completa en la Universidad de Chile, donde alcanzó la jerarquía de profesor titular en 1991, en la Facultad de Ingeniería.

Paralelamente con su trabajo de investigación, ha realizado una intensa labor de dirección corporativa en empresas productivas y de servicios, tanto públicas como privadas, incluida la dirección superior de procesos de reingeniería y desarrollo comercial, así como la creación de nuevos negocios, encabezando cambios organizacionales y de culturas imperantes en empresas y centros de investigación, todo ello en función de asumir nuevos desafíos.

Fue director ejecutivo del Centro de Investigación Minera y Metalurgia de Chile 7 (CIMM) entre 1991 y 2000. Es autor y co-autor de más de 50 publicaciones internacionales y patentes de invención.

mportantes avances en el plano de la investigación minera se han dado en los últimos años, entendiendo que el desarrollo de estos ámbitos hará a la industria más rentable y eficiente. En este contexto, la creación de Biosigma, con recursos de Codelco y Nippon Mining, ya dio sus primeros frutos, y por medio de la

participación en los concursos de CORFO, tres proyectos ya cuentan con financiamiento.

Biosigma es una empresa comercial que nace de la alianza entre Nippon Mining y Codelco, para contribuir a generar tecnologías comercialmente aplicables y que usen los avances de la biotecnología. Ésa es nuestra alma mater, y como toda empresa, tenemos objetivos de corto, mediano y largo plazo, y sin duda sustentar la empresa en un futuro no muy lejano, de manera que desarrolle una actividad viable y que pueda sobrevivir en un mundo competitivo.

En otro estudio se hizo un análisis de los alelos de la n-acetiltransferasa tipo II (NAT2), en la población del Noreste de México. Esta enzima participa en el metabolismo de múltiples fármacos, como son la isoniazida, nitrazepam y sulfonamidas, entre otras. La clasificación de alelos se realiza en función de la actividad catalítica de la enzima producida. El resultado de este trabajo mostró que el genotipo acetilador más común en esta población fue el intermedio y el lento. Este estudio demuestra otro enfoque de la farmacogenética, ya que el tratamiento puede dirigirse de forma más eficaz si conocemos la prevalencia de la respuesta de una población determinada.

Para la comunidad clínica, tanto médica como farmacéutica, es bien sabido que cada paciente responde de distintas maneras a la misma medicación. Estas diferencias pueden ser mucho más notorias entre distintas poblaciones, dadas las diferencias genéticas existentes. Incluso, sin ir más lejos, una misma persona durante distintas épocas de su vida puede manifestar una respuesta completamente distinta a un mismo fármaco, ya sea por cambios en la magnitud de la absorción, distribución, metabolización y eliminación de éste (en su conjunto farmacocinética).

El esfuerzo actual de la farmacogenómica es apoyar el desarrollo de nuevos y mejores fármacos con rendimientos superiores, dirigidos a subclases de enfermedades distinguibles por presentar varios marcadores genéticos, para así minimizar los efectos secundarios e incluso la interferencia entre combinaciones de terapias, que más que ayudar al paciente, lo perjudiquen.

EL GRAN APORTE DE LA GENÉTICADesde los primeros descubrimientos sobre la naturaleza de nuestra constitución hereditaria, la genética ha influenciado enormemente a la medicina. Con el Proyecto del Genoma Humano (1990-2003) se logró descubrir el orden de los casi tres mil millones de nucleótidos que componen nuestro material genético.

Gracias a ello, se han podido identificar los cerca de 30 mil genes que constituyen nuestra herencia, e incluso las variaciones que éstos pueden presentar entre los individuos. Este conocimiento

nos conducirá a corto plazo a nuevos modos revolucionarios de diagnosticar, tratar y, un día, prevenir los miles de desórdenes con componente hereditario mayor o menor que nos afectan.

No está por demás agregar que esta misma información aportará nuevas pistas que provean al entendimiento de la biología humana, sobre todo cuando se contrasten con los proyectos genómicos de organismos no humanos actualmente en curso (perro, gorila y macaco) e incluso algunos ya concluidos (rata, ratón y chimpancé).

NUEVAS PRUEBAS DIAGNÓSTICASEn la actualidad, muchas compañías se han abocado al desarrollo de numerosos estuches de diagnóstico genético, sustentados en los avances y el conocimiento logrado sobre nuestro genoma.

Se pueden detectar de manera rápida, ya sea en un hospital o en laboratorios especializados, decenas, si no es que más de un centenar de enfermedades genéticas, basándose en la detección de diferencias relevantes entre el gen analizado en un paciente particular, comparado con el ADN de pacientes sanos.

Los métodos disponibles actualmente permiten detectar virtualmente cualquier mutación en la secuencia del ADN, desde una mutación puntual (en la cual una base nucleotídica es sustituida por otra) hasta cambios más sustanciales, como deleciones, inserciones, duplicaciones o variaciones en el número de copias de secuencias repetitivas de ADN.

Es importante mencionar que estos nuevos “tests genéticos” pueden ir dirigidos hacia el genoma del individuo (para analizarle SNPs), o hacia el transcriptoma (conjunto de RNA mensajeros o RNAms del órgano blanco (como en el caso del cáncer).

Mientras que las primeras abarcan el análisis de la secuencia nucleotídica per se, las segundas abordan el análisis de la expresión génica mediante la cuantificación de los RNAms.

Otros más dirigidos a las proteínas permiten la determinación del perfil proteico (proteoma). E incluso, están desarrollándose otros más con ensayos de tipo funcional para valorar la posible respuesta al tratamiento y poder anticipar su eficacia.

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Este desarrollo no resulta extraño, tomando como antecedente el crecimien-to que ha experimentado la tecnología minera. Esto se manifiesta en el hecho de que Chile es reconocido mundial-mente como un país de excelencia en la explotación y beneficios de los recursos mineros. Otro aspecto que no podemos dejar de lado son las inmensas reservas que tenemos, y, en un mundo de creciente competitividad, esto debe traducirse en una sustentabilidad en el largo plazo, y ahí hay que ver cómo la industria ha generado un cambio dramático en las curvas de costos. Si uno mira hace unos años, podrá ver que las empresas tenían un costo de producción promedio cercano a los 70 centavos la libra; sin embargo, la curva ha bajado dramáticamente, y en la actualidad vemos cómo la producción de cerca de un 70 por ciento de las empresas están bajo los 60 centavos de dólar, en una tendencia que debe seguir aplanándose. POSITIVOS AVANCESPor supuesto, si uno considera el tema en términos de avances, se puede dar cuenta de que la hidrometalurgia del cobre sólo es aplicable a minerales óxidos o sulfuros secundarios, con algunas restricciones, por lo que el potencial de esa tecnología está reducido a minerales susceptibles de ser lixiviados.

Y justamente esta visión de futuro la tienen Codelco y Nippon, para involucrarse con los recursos lixiviables de cobre, mine-rales de baja ley y los que tienen altos contenidos de cobre primario, como son las calcopiritas, aunque hoy no existe en el mundo tecnología para lixiviar. Ahora bien, lo que sí existe es la propuesta que tiene Codelco con BHPBilliton – Biocop- y que se aplica en un contexto de lixiviación de concentrados y con altos índices de calcopirita.Entonces, existe este vasto escenario de recursos primarios, y ahí vamos nosotros detrás. Sin duda, éstos son temas que van a tomar tiempo; no podemos pensar en desarrollo de un año para otro. INVESTIGACIÓN ECONÓMICAMENTE VIABLEEl negocio de la investigación en sí es un negocio de altísimo riesgo. En el caso de la minería, el principal beneficiado resulta la empresa minera que recibe esta innovación y lo implementa en sus propios planes mineros, de manera de aumentar el valor de sus reservas y generar utilidades; y como tal la investigación es una parte de ese desarrollo y recibe una parte de esos beneficios.

Éste es un tema. El segundo es que nuestro objetivo es apli-car la biotecnología en la minería, que resulta otro desafío de marca mayor; la biotecnología, entendiendo como tal la

producción de bienes y servicios, utilizando seres vivos o los componentes celulares o subcelulares. Entonces, en biotecnología, los esfuerzos e inversiones mundiales son fenomenales. A modo de ejemplo, si uno mira el VI Programa Marco de la Unión Europea, en el puro tema biotecnológico en los próximos cuatro años, vemos una inversión pública de más cuatro billones de dólares, que traen consigo fondos privados similares a ésa.

Ante este panorama, nosotros somos una islita; si bien esta inversión de cuatro billones de dólares pareciera de poca monta a nivel mundial.

CIENCIA DE PRIMER NIVELRespecto de la viabilidad de la investigación, es cuestión de ver las oportunidades que tiene Chile, donde por suerte tenemos una base científica de calidad; a ello se suma el programa de biominería que implementó el Gobierno, a través de los FDI de CORFO y Conycit, que promueven el uso de la ciencia mundial de primer nivel. En eso estamos. Las cosas toman su tiempo, estamos recién empezando. Por lo tanto, considero que no estamos atrasados en minería. Es cosa de mirar a empresas como Codelco y otras extranjeras, y las buenas calificaciones que logran en el mercado inter-nacional.

Ahora bien, cuando se habla de biotecnología, lógicamente tenemos un incipiente desarrollo. Yo creo que debe haber unos tres centros especializados que uno puede reconocer por

Este tipo de información nos permitirá evitar los efectos secundarios producidos por algunos fármacos, o, mejor aún, desarrollar éstos de acuerdo a las necesidades y características genéticas de cada paciente.

En muchos países ya se han dado los primeros pasos de esta revolución en la medicina, todo gracias a los grandes avances conseguidos en los campos de la genética, genómica y proteómica, logrados sobre todo en estos últimos dos campos hacia finales del siglo pasado, y de su perfecta combinación con la información biomédica disponible.

La farmacología juega un papel importante, pues la elección de un medicamento en función del patrón genético del paciente es determinante en las variaciones en la eficacia y los efectos secundarios producidos por el fármaco. La farmacogenética y la farmacogenómica juegan un papel muy relevante en este aspecto. En un sentido más detallado, estos conceptos que a primera vista parecen muy similares tienen sus diferencias:

FARMACOGENÉTICA Y FARMACOGENÓMICALa Farmacogenética es la ciencia que se ocupa de investigar cómo un gen individual puede generar variaciones en la respuesta a fármacos. Este término fue usado por primera vez por Fredrich Vogel en 1959, para describir la nueva disciplina que surgía gracias a la integración de la herencia con diferencias en las velocidades para metabolizar medicamentos. En particular, asocia la observación clínica obtenida a partir de pacientes que presentaban notorias diferencias en las concentraciones de un fármaco en el plasma u orina, con las pruebas bioquímicas y metabólicas, cuyas variaciones tenían un fondo genético. Su enfoque actual es el estudio de los distintos polimorfismos presentes en un sitio (nucleótido) de un gen particular o SNPs (variaciones individuales en la secuencia de ADN que ocurren en los seres humanos y en las poblaciones de modo natural) y cómo éstos influyen en la respuesta final a un determinado tratamiento.

Un ejemplo de la farmacogenética aplicada es la detección de mutaciones en el gen que codifica para la tiopurins-

metiltransferasa (TPMT), enzima encargada del metabolismo de drogas como la tiopurina, mercaptopurina y azatioprina, usadas como inmunosupresores en el tratamiento de la enfermedad de Crohn, lupus eritematoso, así como también en la leucemia linfoblástica aguda. Mutaciones en el gen TPMT resultan en una disminución de la síntesis de la proteína, hecho que se refleja en la acumulación de altas concentraciones de nucleótidos activos de tioguanina en células sanguíneas. En caso de detectar mutaciones en este gen, el tratamiento alternativo consiste en dar dosis reducidas de los fármacos, tan bajas como el 5-10 por ciento de la dosis convencional.

La Farmacogenómica es un término más amplio que identifica un nuevo campo de las ciencias genómicas que busca encontrar la explicación a las diferencias entre los individuos en su respuesta a los fármacos, basada en el análisis de sus genomas. Involucra el estudio de la influencia simultánea de los múltiples sitios del genoma relevantes en dicha respuesta terapéutica. Se enfoca en optimizar el rendimiento de los fármacos, para dirigir el mejor tratamiento posible a cada paciente. Como podemos ver, corresponde a un concepto más amplio que la Farmacogenética.

Un ejemplo de la farmacogenómica se desprendió de observaciones de los pacientes infectados con hepatitis C tratados con el interferón gama (INF�). De éstos, sólo aproximadamente la mitad responde favorablemente al tratamiento. Para abordar esta problemática con la farmacogenómica, la empresa Taiwandesa Vita Genomics se dio a la tarea de identificar los genes involucrados desde la respuesta al INF� hasta aquellos implicados en su metabolización en hígado. Dicha empresa Taiwandesa estudió en 600 pacientes infectados con Hepatitis C marcadores SNPs de genes involucrados en la respuesta al tratamiento con INF�, así como también perfiles de expresión en biopsias de hígado, y estudios de marcadores polimórficos del tipo STRs (de su abreviado en inglés “short tandem repeats” refiriéndose a las repeticiones cortas en tandem). Fue así como se pudieron identificar varios factores de predisposición genética que podrán servir, por una parte como biomarcadores para diferenciar pacientes responsivos o no al tratamiento, pero también al desarrollo de tratamientos alternativos para aquellos que no respondan al INF�.

RESPUESTA AL FÁRMACOAlgunas otras experiencias de nuestro grupo en estas áreas incluyen el estudio de VNTRs en la región 5’ no traducida (UTR) de la timidilato sintasa, enzima que participa en el metabolismo del 5-fluorouracilo utilizado en el tratamiento de cáncer de colon. Se ha observado que el número de secuencias repetidas influye en los niveles de proteína, y como consecuencia, en la respuesta al fármaco.

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su calidad internacional, que es fruto de la especialización de sus académicos, como son los casos de la Universidad Católica, la Universidad de Chile y la Universidad Austral, en Valdivia. Por ahora, nuestro interés es que otras universidades, como la Católica del Norte y la de Antofagasta - con apoyo nuestro y la inyección de algunos recursos - tengan mayores posibilidades para desarrollar su investigación. Cuando uno se compara con países como Canadá, Sudáfrica y Australia, se da cuenta de que en biotecnología minera no estamos atrasados. Ésa es mi evaluación. Ahora en Chile se ha destacado la biotecnología como un tema prioritario para el país.

Ahora, por suerte, partimos...pero atrasados no...

UNA DE LAS PRIORIDADES DEL PAÍSEntre las prioridades del país, ésta es una de las que ha sido reconocida. Eso hay que hacerlo evidente, pero sabemos que la plata no nos sobra.

Por lo que respeta a Biosigma, nosotros tenemos un plan de negocios que involucra actividades que son de alguna forma en dos ámbitos principales: uno, que implica saber cómo fun-cionan y cómo mejorar la participación de los microorganismos que intervienen en la biolixiviación.

Y el otro aspecto es cómo tomamos esos conocimientos y los ponemos en la minería; y eso es utilizar las fortalezas de nuestros socios, para hacer ese trabajo. En este rubro, tenemos unos planes de negocio. Hay que entender que nuestra misión

es aplicar la Biotecnología en minería, y por lo tanto tenemos que ser capaces de generar esas innovaciones; luego, ver dónde se comercializa, y como cualquier otra empresa, no todas las informaciones son públicas.

POTENCIALIDADES DE LA BIOLIXIVIACIÓNAl analizar algunos planes mineros actuales, vemos que existen zonas de las minas o áreas en una explotación a rajo abierto, en que hay mineral de baja ley, y que en la actualidad no van al beneficio, sino que son un costo de transporte.

Cuando uno mira esos números en la relación de lastre a mineral, que se da en una relación de 2 a 1 o superiores, y que si biolixiviáramos podría explotarse una mayor cantidad del recurso, con mejoras operacionales y medioambiental; entonces, desde el punto de vista comercial, le vemos cientos de beneficios. Y no existen en la actualidad otras mejoras, que una biotecnología para el caso de las calcopiritas.

En ese caso particular, aun cuando la base científica es pequeña, sí es de alta calidad, con especialistas con per-feccionamiento en el extranjero; de otra manera no se explica que, con una base científica tan pequeña, seamos tan destacados a nivel internacional.

Ahora, otra cosa es que esa misma capacidad se transforme en empresa, y esa empresa genere tecnología, que sea reconocida a nivel internacional, y en eso estamos.

Tenemos unos ocho proyectos. Además de los que están involucrados en el proyecto genoma Chile, existe otro número similar que deberemos echar en marcha, y que serán financiados con los propios recursos de la empresa.

Laureano Simón. Es licenciado en Farmacia, por la Universidad de Santiago de Compostela (1989); máster en Biotecnología, por la Universidad de Navarra (1991); máster of Sciences, University of Wisconsin, Madison (USA. 1992); doctor en CC Químicas, por el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) - Universidad Autónoma de Madrid, (1996).

Es promotor de las empresas de Genómica Funcional Progenika Biopharma, S.A. (2000) y Proteomika, S.L. (2002); autor de patentes y artículos en revistas científicas internacionales; Premio Emprendedor Europeo EUROAWARDS (2004); asesor científico de varias fundaciones privadas e instituciones públicas; asesor de la Comisión Europea en creación de empresas de base tecnológica; ponente del Plan de Ciencia y Tecnología 2004-2007 del Gobierno Español y de los Planes de Ciencia y Tecnología 2001-2004 y 2005-2008 del Gobierno Vasco.

Hace algunos años, ingresar en un hospital, sabiendo que el historial clínico se basa en el análisis del genoma de cada paciente, hubiera parecido sacado de una película de

ciencia ficción. En la actualidad, esta idea se convierte en una realidad bastante próxima, y nos ofrece mayor seguridad, mejores posibilidades de tratamiento y unas garantías médicas increíbles.

Unidad de Biología CelularULIEG, Facultad de Medicina / UANL

Doctora Clara E. Díaz-Velásquez Doctor Mauricio A. Salinas-SantanderDoctor Hugo A. Barrera-SaldañaUnidad de Biotecnología MédicaULIEG, Facultad de Medicina / [email protected]

Doctora Hermina G. Martínez-Rodríguez

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Este desarrollo no resulta extraño, tomando como antecedente el crecimien-to que ha experimentado la tecnología minera. Esto se manifiesta en el hecho de que Chile es reconocido mundial-mente como un país de excelencia en la explotación y beneficios de los recursos mineros. Otro aspecto que no podemos dejar de lado son las inmensas reservas que tenemos, y, en un mundo de creciente competitividad, esto debe traducirse en una sustentabilidad en el largo plazo, y ahí hay que ver cómo la industria ha generado un cambio dramático en las curvas de costos. Si uno mira hace unos años, podrá ver que las empresas tenían un costo de producción promedio cercano a los 70 centavos la libra; sin embargo, la curva ha bajado dramáticamente, y en la actualidad vemos cómo la producción de cerca de un 70 por ciento de las empresas están bajo los 60 centavos de dólar, en una tendencia que debe seguir aplanándose. POSITIVOS AVANCESPor supuesto, si uno considera el tema en términos de avances, se puede dar cuenta de que la hidrometalurgia del cobre sólo es aplicable a minerales óxidos o sulfuros secundarios, con algunas restricciones, por lo que el potencial de esa tecnología está reducido a minerales susceptibles de ser lixiviados.

Y justamente esta visión de futuro la tienen Codelco y Nippon, para involucrarse con los recursos lixiviables de cobre, mine-rales de baja ley y los que tienen altos contenidos de cobre primario, como son las calcopiritas, aunque hoy no existe en el mundo tecnología para lixiviar. Ahora bien, lo que sí existe es la propuesta que tiene Codelco con BHPBilliton – Biocop- y que se aplica en un contexto de lixiviación de concentrados y con altos índices de calcopirita.Entonces, existe este vasto escenario de recursos primarios, y ahí vamos nosotros detrás. Sin duda, éstos son temas que van a tomar tiempo; no podemos pensar en desarrollo de un año para otro. INVESTIGACIÓN ECONÓMICAMENTE VIABLEEl negocio de la investigación en sí es un negocio de altísimo riesgo. En el caso de la minería, el principal beneficiado resulta la empresa minera que recibe esta innovación y lo implementa en sus propios planes mineros, de manera de aumentar el valor de sus reservas y generar utilidades; y como tal la investigación es una parte de ese desarrollo y recibe una parte de esos beneficios.

Éste es un tema. El segundo es que nuestro objetivo es apli-car la biotecnología en la minería, que resulta otro desafío de marca mayor; la biotecnología, entendiendo como tal la

producción de bienes y servicios, utilizando seres vivos o los componentes celulares o subcelulares. Entonces, en biotecnología, los esfuerzos e inversiones mundiales son fenomenales. A modo de ejemplo, si uno mira el VI Programa Marco de la Unión Europea, en el puro tema biotecnológico en los próximos cuatro años, vemos una inversión pública de más cuatro billones de dólares, que traen consigo fondos privados similares a ésa.

Ante este panorama, nosotros somos una islita; si bien esta inversión de cuatro billones de dólares pareciera de poca monta a nivel mundial.

CIENCIA DE PRIMER NIVELRespecto de la viabilidad de la investigación, es cuestión de ver las oportunidades que tiene Chile, donde por suerte tenemos una base científica de calidad; a ello se suma el programa de biominería que implementó el Gobierno, a través de los FDI de CORFO y Conycit, que promueven el uso de la ciencia mundial de primer nivel. En eso estamos. Las cosas toman su tiempo, estamos recién empezando. Por lo tanto, considero que no estamos atrasados en minería. Es cosa de mirar a empresas como Codelco y otras extranjeras, y las buenas calificaciones que logran en el mercado inter-nacional.

Ahora bien, cuando se habla de biotecnología, lógicamente tenemos un incipiente desarrollo. Yo creo que debe haber unos tres centros especializados que uno puede reconocer por

Este tipo de información nos permitirá evitar los efectos secundarios producidos por algunos fármacos, o, mejor aún, desarrollar éstos de acuerdo a las necesidades y características genéticas de cada paciente.

En muchos países ya se han dado los primeros pasos de esta revolución en la medicina, todo gracias a los grandes avances conseguidos en los campos de la genética, genómica y proteómica, logrados sobre todo en estos últimos dos campos hacia finales del siglo pasado, y de su perfecta combinación con la información biomédica disponible.

La farmacología juega un papel importante, pues la elección de un medicamento en función del patrón genético del paciente es determinante en las variaciones en la eficacia y los efectos secundarios producidos por el fármaco. La farmacogenética y la farmacogenómica juegan un papel muy relevante en este aspecto. En un sentido más detallado, estos conceptos que a primera vista parecen muy similares tienen sus diferencias:

FARMACOGENÉTICA Y FARMACOGENÓMICALa Farmacogenética es la ciencia que se ocupa de investigar cómo un gen individual puede generar variaciones en la respuesta a fármacos. Este término fue usado por primera vez por Fredrich Vogel en 1959, para describir la nueva disciplina que surgía gracias a la integración de la herencia con diferencias en las velocidades para metabolizar medicamentos. En particular, asocia la observación clínica obtenida a partir de pacientes que presentaban notorias diferencias en las concentraciones de un fármaco en el plasma u orina, con las pruebas bioquímicas y metabólicas, cuyas variaciones tenían un fondo genético. Su enfoque actual es el estudio de los distintos polimorfismos presentes en un sitio (nucleótido) de un gen particular o SNPs (variaciones individuales en la secuencia de ADN que ocurren en los seres humanos y en las poblaciones de modo natural) y cómo éstos influyen en la respuesta final a un determinado tratamiento.

Un ejemplo de la farmacogenética aplicada es la detección de mutaciones en el gen que codifica para la tiopurins-

metiltransferasa (TPMT), enzima encargada del metabolismo de drogas como la tiopurina, mercaptopurina y azatioprina, usadas como inmunosupresores en el tratamiento de la enfermedad de Crohn, lupus eritematoso, así como también en la leucemia linfoblástica aguda. Mutaciones en el gen TPMT resultan en una disminución de la síntesis de la proteína, hecho que se refleja en la acumulación de altas concentraciones de nucleótidos activos de tioguanina en células sanguíneas. En caso de detectar mutaciones en este gen, el tratamiento alternativo consiste en dar dosis reducidas de los fármacos, tan bajas como el 5-10 por ciento de la dosis convencional.

La Farmacogenómica es un término más amplio que identifica un nuevo campo de las ciencias genómicas que busca encontrar la explicación a las diferencias entre los individuos en su respuesta a los fármacos, basada en el análisis de sus genomas. Involucra el estudio de la influencia simultánea de los múltiples sitios del genoma relevantes en dicha respuesta terapéutica. Se enfoca en optimizar el rendimiento de los fármacos, para dirigir el mejor tratamiento posible a cada paciente. Como podemos ver, corresponde a un concepto más amplio que la Farmacogenética.

Un ejemplo de la farmacogenómica se desprendió de observaciones de los pacientes infectados con hepatitis C tratados con el interferón gama (INF�). De éstos, sólo aproximadamente la mitad responde favorablemente al tratamiento. Para abordar esta problemática con la farmacogenómica, la empresa Taiwandesa Vita Genomics se dio a la tarea de identificar los genes involucrados desde la respuesta al INF� hasta aquellos implicados en su metabolización en hígado. Dicha empresa Taiwandesa estudió en 600 pacientes infectados con Hepatitis C marcadores SNPs de genes involucrados en la respuesta al tratamiento con INF�, así como también perfiles de expresión en biopsias de hígado, y estudios de marcadores polimórficos del tipo STRs (de su abreviado en inglés “short tandem repeats” refiriéndose a las repeticiones cortas en tandem). Fue así como se pudieron identificar varios factores de predisposición genética que podrán servir, por una parte como biomarcadores para diferenciar pacientes responsivos o no al tratamiento, pero también al desarrollo de tratamientos alternativos para aquellos que no respondan al INF�.

RESPUESTA AL FÁRMACOAlgunas otras experiencias de nuestro grupo en estas áreas incluyen el estudio de VNTRs en la región 5’ no traducida (UTR) de la timidilato sintasa, enzima que participa en el metabolismo del 5-fluorouracilo utilizado en el tratamiento de cáncer de colon. Se ha observado que el número de secuencias repetidas influye en los niveles de proteína, y como consecuencia, en la respuesta al fármaco.

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su calidad internacional, que es fruto de la especialización de sus académicos, como son los casos de la Universidad Católica, la Universidad de Chile y la Universidad Austral, en Valdivia. Por ahora, nuestro interés es que otras universidades, como la Católica del Norte y la de Antofagasta - con apoyo nuestro y la inyección de algunos recursos - tengan mayores posibilidades para desarrollar su investigación. Cuando uno se compara con países como Canadá, Sudáfrica y Australia, se da cuenta de que en biotecnología minera no estamos atrasados. Ésa es mi evaluación. Ahora en Chile se ha destacado la biotecnología como un tema prioritario para el país.

Ahora, por suerte, partimos...pero atrasados no...

UNA DE LAS PRIORIDADES DEL PAÍSEntre las prioridades del país, ésta es una de las que ha sido reconocida. Eso hay que hacerlo evidente, pero sabemos que la plata no nos sobra.

Por lo que respeta a Biosigma, nosotros tenemos un plan de negocios que involucra actividades que son de alguna forma en dos ámbitos principales: uno, que implica saber cómo fun-cionan y cómo mejorar la participación de los microorganismos que intervienen en la biolixiviación.

Y el otro aspecto es cómo tomamos esos conocimientos y los ponemos en la minería; y eso es utilizar las fortalezas de nuestros socios, para hacer ese trabajo. En este rubro, tenemos unos planes de negocio. Hay que entender que nuestra misión

es aplicar la Biotecnología en minería, y por lo tanto tenemos que ser capaces de generar esas innovaciones; luego, ver dónde se comercializa, y como cualquier otra empresa, no todas las informaciones son públicas.

POTENCIALIDADES DE LA BIOLIXIVIACIÓNAl analizar algunos planes mineros actuales, vemos que existen zonas de las minas o áreas en una explotación a rajo abierto, en que hay mineral de baja ley, y que en la actualidad no van al beneficio, sino que son un costo de transporte.

Cuando uno mira esos números en la relación de lastre a mineral, que se da en una relación de 2 a 1 o superiores, y que si biolixiviáramos podría explotarse una mayor cantidad del recurso, con mejoras operacionales y medioambiental; entonces, desde el punto de vista comercial, le vemos cientos de beneficios. Y no existen en la actualidad otras mejoras, que una biotecnología para el caso de las calcopiritas.

En ese caso particular, aun cuando la base científica es pequeña, sí es de alta calidad, con especialistas con per-feccionamiento en el extranjero; de otra manera no se explica que, con una base científica tan pequeña, seamos tan destacados a nivel internacional.

Ahora, otra cosa es que esa misma capacidad se transforme en empresa, y esa empresa genere tecnología, que sea reconocida a nivel internacional, y en eso estamos.

Tenemos unos ocho proyectos. Además de los que están involucrados en el proyecto genoma Chile, existe otro número similar que deberemos echar en marcha, y que serán financiados con los propios recursos de la empresa.

Laureano Simón. Es licenciado en Farmacia, por la Universidad de Santiago de Compostela (1989); máster en Biotecnología, por la Universidad de Navarra (1991); máster of Sciences, University of Wisconsin, Madison (USA. 1992); doctor en CC Químicas, por el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) - Universidad Autónoma de Madrid, (1996).

Es promotor de las empresas de Genómica Funcional Progenika Biopharma, S.A. (2000) y Proteomika, S.L. (2002); autor de patentes y artículos en revistas científicas internacionales; Premio Emprendedor Europeo EUROAWARDS (2004); asesor científico de varias fundaciones privadas e instituciones públicas; asesor de la Comisión Europea en creación de empresas de base tecnológica; ponente del Plan de Ciencia y Tecnología 2004-2007 del Gobierno Español y de los Planes de Ciencia y Tecnología 2001-2004 y 2005-2008 del Gobierno Vasco.

Hace algunos años, ingresar en un hospital, sabiendo que el historial clínico se basa en el análisis del genoma de cada paciente, hubiera parecido sacado de una película de

ciencia ficción. En la actualidad, esta idea se convierte en una realidad bastante próxima, y nos ofrece mayor seguridad, mejores posibilidades de tratamiento y unas garantías médicas increíbles.

Unidad de Biología CelularULIEG, Facultad de Medicina / UANL

Doctora Clara E. Díaz-Velásquez Doctor Mauricio A. Salinas-SantanderDoctor Hugo A. Barrera-SaldañaUnidad de Biotecnología MédicaULIEG, Facultad de Medicina / [email protected]

Doctora Hermina G. Martínez-Rodríguez

Page 28: Revista Conocimiento 39

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¿¿Qué es un bio-reactor? En su definición más general, un bio-reactor es un recipiente en el cual ocurre una reacción bioquímica (Figura 1). Esto incluye desde la célula misma, un bio-reactor muy complejo, en la microescala, hasta un reactor para tratamiento de aguas residuales municipales que pudiera albergar un volumen de 1000 m3. En escalas intermedias encontramos los tanques agitados, vastamente utilizados para la producción de biofármacos, biopesticidas, antibióticos, colorantes, cerveza, yogur, etcétera; también, ciertos tipos de bio-reactores para la producción de tejidos.

En un bio-reactor se pretende propiciar condiciones óptimas de ambiente para que un biocatalizador (una enzima o una célula) pueda realizar reacciones biológicas muy complejas y de alto interés práctico: fermentar azúcares en cerveza o bioetanol, elaborar yogur o queso, producir una molécula de interés terapéutico a partir de compuestos más simples, etcétera. Estas condiciones tienen que ver con la temperatura, los nutrientes disponibles, la concentración de oxígeno, el nivel de pH que requiere la célula o enzima para trabajar apropiadamente. Los bio-reactores son el corazón de un bioproceso industrial, el recinto en donde ocurre(n) la(s) transformación(es) bioquímica(s) que buscamos. Aunque diseñados y operados empíricamente desde tiempos de los sumerios, quienes ya fermentaban caldos de cebada para producir cerveza, fue en fecha mucho más reciente cuando emergió formalmente la disciplina técnica que estudia el diseño, la operación, la optimización y el escalamiento (llevar de una escala pequeña a una de mayor volumen) de un bioproceso reactivo: la Ingeniería de Bio-reacción o de Bio-reactores.

INICIOS DE LA INGENIERÍA DE BIO-REACTORESUna necesidad de mercado motivó el primer ejercicio formal de Diseño e Ingeniería de un bio-reactor. En 1928, Fleming descubrió accidentalmente que el hongo Penicillium notatus era capaz de producir una sustancia que inhibía el crecimiento de bacterias (la penicilina). Varias compañías, primero europeas y americanas después, intentaron escalar el proceso. Merck Chemical Co.1 inclusive ofreció un premio a quien desarrollara económicamente la tecnología para producir penicilina, desencadenando una cascada de investigaciónpara llevar al plano comercial el antibiótico que resultaría crucial durante la Segunda Guerra Mundial. De 1946 a 1948, Elmer Gaden2 trabajó en su tesis doctoral en Ingeniería

Química estudiando la transferencia de masa en reactores agitados y aireados en cultivos para producir penicilina. Esta tesis es el primer trabajo formal en Ingeniería Bioquímica, y particularmente, en Ingeniería de Bio-reactores.

TECNIFICACIÓN DE PROCESOS BIO-REACTIVOSLa Ingeniería de Bio-reactores surge entonces como una respuesta a la necesidad de implementación industrial de un bioproceso. Aunque antes del descubrimiento de la penicilina ya eran comunes otros procesos biológicos industriales (producción de bebidas alcohólicas fermentadas por ejemplo) es una necesidad médica la que desencadena la tecnificación de los procesos de bio-reactivos.

Durante las décadas siguientes, la Ingeniería de Bio-reactores evolucionó discretamente, diversificándose en aplicaciones hacia los ramos de alimentos e ingeniería de tratamiento de aguas y residuos principalmente. En este siglo que comienza, la Ingeniería de Bio-reacción deberá convertirse en pieza central en el desarrollo e implementación de nuevas biotecnologías. Como en sus inicios, (detonado su desarrollo por el descubrimiento de la penicilina) necesidades médicas y descubrimientos con alto potencial farmacológico motivan una nueva etapa y nuevos retos para la Ingeniería de Bio-reacción.

RETOS DE LA INGENIERÍA DE BIO-REACTORESLos bio-reactores son ambientes muy complejos, mucho más complejos que los reactores químicos convencionales. En un bio-reactor típico, coexisten generalmente tres fases: las células (un sólido), un medio de cultivo con los nutrientes apropiados para el desarrollo celular, y burbujas de aire inyectadas para transferir oxígeno cuando el cultivo es aerobio (un gas). Adicionalmente, las células son catalizadores muy específicos y efectivos, pero altamente sensibles a factores varios: variaciones en temperatura, pH, niveles de oxigenación, estrés mecánico, etcétera.

En el diseño de un bio-reactor es necesario considerar las particularidades del microorganismo que se cultivará (por ejemplo, los nutrientes que requiere para reproducirse y para generar el compuesto que demandamos de él). Luego, seleccionar el tipo de “recipiente” conveniente para albergarlo y propiciar una alta productividad del proceso (un tanque agitado operado por lotes o de forma continua, una columna empacada donde el biocatalizador resida adherido

Director del Centro de Biotecnología del Tecnológico de Monterrey

Mario Moisés Álvarez, Ph. D.

francés Jaques Chirac; del recién electo presidente del Consejo Español de Ministros, José Luis Rodríguez Zapatero; el primer ministro de Irlanda y copresidente de la cumbre, Berthie Ahern; el presidente de la Comisión Europea, Romano Prodi y el primer ministro de Austria (anfitrión de la cuarta cumbre Wolfgang Schussel. También estuvieron presentes los ministros de relaciones exteriores de los países antes mencionados.

América Latina estuvo representada por prácticamente todos sus presidentes y titulares de relaciones exteriores. La diplomacia mexicana hizo un esfuerzo especial para facilitar la presencia de la mayor parte de los jefes de estado y/o de gobierno del Caribe. En total asistieron 34 jefes de estado y/o de gobierno de ambas regiones. Cada uno de los 58 países tuvieron representaciones de alto nivel en la cumbre de Guadalajara.

Una de las actividades más importantes en los días previos a la cumbre fue la negociación de la declaración de Guadalajara, que refleja en sus diferentes niveles la corriente dialéctica de la relación entre América Latina y el Caribe y la Unión Europea. Consta de 104 párrafos y expresa el deseo de fortalecer la sociedad estratégica birregional mediante una amplia agenda fundamentada en los pilares que se establecieron en la primera cumbre. El aspecto más novedoso de la declaración es un especial énfasis en el rubro de la cohesión social.

El papel de México como huésped y copresidente de la cumbre consistió en reconciliar las posiciones entre los grupos de los países latinoamericanos y del Caribe con los de la Unión Europea, con el propósito de buscar un consenso en cada uno de los rubros propuestos.

TENDENCIAS REGIONALESFue posible distinguir dos tendencias:Primero, el deseo de unos países especialmente europeos y de la misma Comisión Europea para adoptar medidas concretas para cumplir las metas e iniciativas a fin de concretar la sociedad biregional. En segundo término, según lo expresaron los diferentes países, y especialmente los de América Latina y el Caribe, las necesidades de un texto que reflejara los intereses nacionales y regionales de cada uno como parte integrante de la sociedad. Otro nuevo aspecto que ayudará probablemente a explicar los alcances de la declaración se refiere a las recomendaciones hechas en encuentros previos e incluidas por algunas delegaciones.

La declaración de Guadalajara contiene 31 párrafos sobre multilateralidad. Si le agregamos otros 15 relativos a la agenda económica global, tenemos un total de 46. La idea subyacente, que coincide con la responsabilidad de la primera sociedad biregional es la necesidad fundamental de un orden internacional basado en la ley internacional con un sistema multilateral efectivo centrado en las Naciones Unidas a fin

de alcanzar la paz, la seguridad, el desarrollo sostenido y el progreso social.

En este contexto es especialmente importante concentrarse en un acercamiento multilateral a la seguridad y al fortalecimiento del diálogo y la coordinación entre ambas regiones juntamente con las principales agencias y conferencia de las Naciones Unidas a efecto de definir y presentar posiciones comunes. La declaración encomia la coordinación de posiciones lograda durante la sesión número 47 de la Comisión de Narcóticos de las Naciones Unidas. El mensaje es claro: el peso de 58 votos puede ser una formidable herramienta birregional en los foros internacionales.

El tema de la cohesión social se cubre en doce párrafos, los cuales renuevan el compromiso de las Metas de Desarrollo del Milenio para 1915, y enfatizan la importancia de implementar los compromisos a que se llegó durante la conferencia de Monterrey para financiar el desarrollo. En términos generales se acepta la necesidad de ambas regiones especialmente de

América Latina y el Caribe, de redoblar sus esfuerzos para combatir la extrema pobreza y la exclusión social.

Se enfatiza la necesidad de cada gobierno para asignar suficientes recursos públicos para esta meta, juntamente con inversión social suficiente, y para implementar políticas económicas que impulsen la inversión, la creación de empleos y una mejor distribución del ingreso. Los jefes de estado y/o de gobierno de ambas regiones resolvieron prestar especial atención a los aspectos sociales dentro de la cooperación birregional y dieron su beneplácito por la adopción del Programa Eurosocial que busca promover el intercambio de experiencias, del saber cómo y de las buenas prácticas entre las dos regiones en el campo social.

Diez párrafos se dedican a la sociedad económica. Se reconoce que los acuerdos en vigor y los proyectados entre la Unión Europea y las subregiones de América Latina y el Caribe son parte integral de la sociedad estratégica biregional. La declaración reconoce el progreso que se ha logrado en la negociación del acuerdo de sociedad entre el Mercosur y la Unión Europea.

IMPORTANTES RESULTADOS PARA MÉXICOEsta cumbre dio sustancia a la diversificación de las relaciones políticas económicas y de cooperación de México con una Europa más amplia y con una región de América Latina y del Caribe crecientemente activa y consciente de la importancia de su integración económica y su coordinación política. Los resultados de la cumbre coinciden ampliamente con la visión de México: la defensa de la multilateralidad y la importancia de la agenda social. Los aspectos incluidos en la declaración de Guadalajara son y seguirán siendo de gran relevancia para los retos que enfrentan las sociedades de ambas regiones.

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a un soporte). Una vez decidido el tipo de bio-reactor, se encara la decisión de los detalles geométricos del bio-reactor (volumen, diámetro, altura, número de agitadores, espacio entre ellos) y cómo operarlo (en qué condiciones de temperatura, nivel de agitación, pH, nivel de aereación, etcétera.)

Los bio-reactores actualmente utilizados en aplicaciones industriales son mayormente empleados para cultivo de bacterias aerobias, hongos o levaduras. Su diseño deriva directamente de los reactores químicos convencionales, tanques agitados con una o varias turbinas o impulsores de alta potencia que permitirían dispersar los nutrientes y/o el oxígeno necesario para sostener la actividad microbiana. Dado que las células bacterianas y de levaduras son pequeñas y sus paredes celulares son altamente resistentes al estrés inducido por agitación mecánica, este diseño básico ha funcionado relativamente bien a lo largo de los años, bajo la premisa de agitar a una velocidad suficientemente alta (régimen turbulento, donde el mezclado y correcta dispersión de materiales no debería ser un problema). Aun así, el “tradicional” diseño de bio-reactor presente en casi cualquier laboratorio de biotecnología industrial del mundo (Figura 1a) requiere de especial atención ingenieril cuando se desea escalar algún bioproceso del laboratorio a la escala comercial.

Figura 1. Bio-reactores: (a) bio-reactor tipo tanque agitado de 5L, de New-

Brunswick Scientific (Edison, N.J), el bio-reactor más popular en los laboratorios

de Biotecnología Industrial alrededor del mundo; (b) bio-reactor de 75 L para

cultivo de células de mamífero (planta piloto del Centro de Biotecnología,

Tecnológico de Monterrey).

Figura 2. Experimentos de

caracterización de mezclado

en reactores biológicos. (a)

Visualización de patrones de

mezclado en un bio-reactor

laminar de nueva generación; (b)

experimento para caracterizar

un birreactor típico, operado

a altas velocidades, en cuanto

a su capacidad para crear área

de contacto entre dos líquidos;

(c) visualización de patrones de

mezclado en la zona cercana

al impulsor en un bio-reactor

tanque de tres impulsores.

El antecesor de la firma farmacéutica estadounidense Merck.Considerado por muchos como el padre de la Ingeniería Bioquímica.

A B

Diversas reglas o recomendaciones de escalamiento se consideran típicamente para escalar un proceso en un tanque agitado. Por ejemplo, se recomienda que al escalar, tanto el tanque pequeño como el grande tengan las mismas relaciones geométricas (por ejemplo la misma relación entre el diámetro del impulsor y el diámetro del tanque, el mismo número y tipo de impulsores, etcétera). Se recomienda también buscar que las condiciones dinámicas en el bio-reactor grande sean las mismas que en el tanque pequeño (mismas condiciones de tiempos para mezclado, niveles de estrés mecánico, intensidad de mezclado, transferencia de oxígeno). Esta última condición impone toda una serie de retos.

NUEVOS BIO-REACTORES PARA NUEVOS PRODUCTOSLa mayoría de los Bioprocesos reactivos hoy en desarrollo en la Industria Farmacéutica y Biotecnológica están basados en el cultivo de células sensibles a estrés mecánico, particularmente células de recombinantes de mamífero, vegetales, y de insecto. Este tipo de células, no necesariamente tolerarían las condiciones de agitación intensa de un cultivo de bacterias o levaduras. El principal reto de su diseño está en mezclar convenientemente para asegurar la distribución adecuada de nutrientes, pero a baja velocidad (en condiciones laminares) tal que no se induzca algún tipo de daño o estrés a las células bajo cultivo (Figura 2). Esta proposición de mezclar “intensamente” pero “suavemente”, parece contradictoria. Sin embargo, ciertamente los bio-reactores de nueva generación tendrán que cristalizar en diseño esa idea aparentemente poco factible.

También, estos reactores de nueva generación responden a la necesidad de producir compuestos y materiales de alto valor agregado, o bien producir compuestos de moderado precio de venta pero de forma que se asegure máxima rentabilidad. Ambos escenarios conducen a una conjetura similar: los nuevos bio-reactores deben ser más compactos, más eficientes, más automatizados, y por tanto su ingeniería mucho más “inteligente”. Estos atributos a su vez se pueden traducir en necesidades concretas de construcción: sistemas de flujo continuo, que operen a altas concentraciones celulares o velocidades. Más retador aún el diseño de bio-reactores, ya no para producir substancias de interés o células aisladas, sino tejidos. Con el advenimiento de la Ingeniería de Tejidos, la ingeniería de reactores para “crecer nuevos órganos” encara un desafío importante.

Y aun dentro de la definición de un bio-reactor, aparecen en el espectro experimental (y pronto en el mundo de la aplicación comercial) plantas y animales transgénicos que hoy día son utilizados para ensayar la producción de fármacos (en leche de bovino o caprino) o vacunas (en plantas tales como caña de azúcar, plátanos, papa o alfalfa).

En el ámbito de cooperación en ciencia y tecnología, la embajadora Dieck Assad ha expuesto la necesidad de coordinar con la Cancillería y con el CONACYT, gestiones para la adopción de un programa de trabajo bilateral que contribuya a la instrumentación del Acuerdo Sectorial firmado este año; promover la realización de visitas a México de funcionarios de la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea; realizar gestiones para el establecimiento del Comité Directivo Bilateral previsto en el Acuerdo Sectorial y promover un Mecanismo de Coordinación Conjunto con los países latinoamericanos que tienen suscritos acuerdos sectoriales en ciencia y tecnología con la UE.

La embajadora Dieck Assad habló en lo que se refiere a un Acuerdo de Concertación Política, Asociación Económica y Cooperación México–Unión Europea: la Experiencia Mexicana, en donde se remarca trabajar fuertemente en el Acuerdo Sectorial de Ciencia y Tecnología: Firmado entre ambas partes en febrero de 2004 y recientemente aprobado por el Parlamento Europeo, pues lo anterior permitirá la participación de México en programas de investigación de alta tecnología impulsados por la UE.

DESTACADO PAPEL DE MÉXICODesde la primera reunión cumbre de la Unión Europea, América Latina y el Caribe, celebrada en Río de Janeiro en 1999, México ha desempeñado un activo papel para la creación de una asociación estratégica regional entre ambas regiones. Junto con Brasil, anfitrión de la primera cumbre, México presidió el comité preparatorio, responsable de organizar la parte latinoamericana y caribeña de la cumbre, y fue presidente del comité que elaboró documentos para negociar con la Unión Europea. En esta forma, México ha jugado un importante papel en el proceso para crear esta sociedad entre ambas regiones.

La primera cumbre bi-regional se caracterizó por una atmósfera de optimismo, derivada del crecimiento económico global, de un Medio Oriente relativamente estable, y del interés especial de Francia y Alemania por ampliar sus mercados e influencia para incluir a la América Latina.

La tercera cumbre se verificó en un ambiente internacional más adverso. En primer lugar, se presentó inestabilidad en el Medio Oriente, particularmente en el caso de Iraq; y la división de la Alianza Atlántica en relación con este conflicto. Empezando con los ataques terroristas del 11 de septiembre, seguidos de los bombazos del 11 de marzo de 2004 en Madrid, la agenda internacional ha sido dominada por asuntos de seguridad militar y la lucha contra el terrorismo. Problemas urgentes, como la lucha contra la pobreza y el hambre, fortalecimiento de la democracia y los procesos de integración regional, así como muchos otros asuntos de la agenda global, relacionados con el medio ambiente, los derechos humanos, la lucha contra el tráfico de drogas y la reforma de las Naciones Unidas se han visto en cierta forma eclipsados por la magnitud de los casos de terrorismo.

LA CUMBRE DE GUADALAJARA: RESULTADOSEl interés de Europa en la cumbre y la aceptación de México como su anfitrión quedó patente por la participación del canciller federal alemán Gerhard Schroder; del presidente

María de Lourdes Dieck AssadEmbajadora de México ante la Unión Europea, el Reino de Bélgica y el Gran Ducado de Luxemburgo

María de Lourdes Dieck Assad.

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a un soporte). Una vez decidido el tipo de bio-reactor, se encara la decisión de los detalles geométricos del bio-reactor (volumen, diámetro, altura, número de agitadores, espacio entre ellos) y cómo operarlo (en qué condiciones de temperatura, nivel de agitación, pH, nivel de aereación, etcétera.)

Los bio-reactores actualmente utilizados en aplicaciones industriales son mayormente empleados para cultivo de bacterias aerobias, hongos o levaduras. Su diseño deriva directamente de los reactores químicos convencionales, tanques agitados con una o varias turbinas o impulsores de alta potencia que permitirían dispersar los nutrientes y/o el oxígeno necesario para sostener la actividad microbiana. Dado que las células bacterianas y de levaduras son pequeñas y sus paredes celulares son altamente resistentes al estrés inducido por agitación mecánica, este diseño básico ha funcionado relativamente bien a lo largo de los años, bajo la premisa de agitar a una velocidad suficientemente alta (régimen turbulento, donde el mezclado y correcta dispersión de materiales no debería ser un problema). Aun así, el “tradicional” diseño de bio-reactor presente en casi cualquier laboratorio de biotecnología industrial del mundo (Figura 1a) requiere de especial atención ingenieril cuando se desea escalar algún bioproceso del laboratorio a la escala comercial.

Figura 1. Bio-reactores: (a) bio-reactor tipo tanque agitado de 5L, de New-

Brunswick Scientific (Edison, N.J), el bio-reactor más popular en los laboratorios

de Biotecnología Industrial alrededor del mundo; (b) bio-reactor de 75 L para

cultivo de células de mamífero (planta piloto del Centro de Biotecnología,

Tecnológico de Monterrey).

Figura 2. Experimentos de

caracterización de mezclado

en reactores biológicos. (a)

Visualización de patrones de

mezclado en un bio-reactor

laminar de nueva generación; (b)

experimento para caracterizar

un birreactor típico, operado

a altas velocidades, en cuanto

a su capacidad para crear área

de contacto entre dos líquidos;

(c) visualización de patrones de

mezclado en la zona cercana

al impulsor en un bio-reactor

tanque de tres impulsores.

El antecesor de la firma farmacéutica estadounidense Merck.Considerado por muchos como el padre de la Ingeniería Bioquímica.

A B

Diversas reglas o recomendaciones de escalamiento se consideran típicamente para escalar un proceso en un tanque agitado. Por ejemplo, se recomienda que al escalar, tanto el tanque pequeño como el grande tengan las mismas relaciones geométricas (por ejemplo la misma relación entre el diámetro del impulsor y el diámetro del tanque, el mismo número y tipo de impulsores, etcétera). Se recomienda también buscar que las condiciones dinámicas en el bio-reactor grande sean las mismas que en el tanque pequeño (mismas condiciones de tiempos para mezclado, niveles de estrés mecánico, intensidad de mezclado, transferencia de oxígeno). Esta última condición impone toda una serie de retos.

NUEVOS BIO-REACTORES PARA NUEVOS PRODUCTOSLa mayoría de los Bioprocesos reactivos hoy en desarrollo en la Industria Farmacéutica y Biotecnológica están basados en el cultivo de células sensibles a estrés mecánico, particularmente células de recombinantes de mamífero, vegetales, y de insecto. Este tipo de células, no necesariamente tolerarían las condiciones de agitación intensa de un cultivo de bacterias o levaduras. El principal reto de su diseño está en mezclar convenientemente para asegurar la distribución adecuada de nutrientes, pero a baja velocidad (en condiciones laminares) tal que no se induzca algún tipo de daño o estrés a las células bajo cultivo (Figura 2). Esta proposición de mezclar “intensamente” pero “suavemente”, parece contradictoria. Sin embargo, ciertamente los bio-reactores de nueva generación tendrán que cristalizar en diseño esa idea aparentemente poco factible.

También, estos reactores de nueva generación responden a la necesidad de producir compuestos y materiales de alto valor agregado, o bien producir compuestos de moderado precio de venta pero de forma que se asegure máxima rentabilidad. Ambos escenarios conducen a una conjetura similar: los nuevos bio-reactores deben ser más compactos, más eficientes, más automatizados, y por tanto su ingeniería mucho más “inteligente”. Estos atributos a su vez se pueden traducir en necesidades concretas de construcción: sistemas de flujo continuo, que operen a altas concentraciones celulares o velocidades. Más retador aún el diseño de bio-reactores, ya no para producir substancias de interés o células aisladas, sino tejidos. Con el advenimiento de la Ingeniería de Tejidos, la ingeniería de reactores para “crecer nuevos órganos” encara un desafío importante.

Y aun dentro de la definición de un bio-reactor, aparecen en el espectro experimental (y pronto en el mundo de la aplicación comercial) plantas y animales transgénicos que hoy día son utilizados para ensayar la producción de fármacos (en leche de bovino o caprino) o vacunas (en plantas tales como caña de azúcar, plátanos, papa o alfalfa).

En el ámbito de cooperación en ciencia y tecnología, la embajadora Dieck Assad ha expuesto la necesidad de coordinar con la Cancillería y con el CONACYT, gestiones para la adopción de un programa de trabajo bilateral que contribuya a la instrumentación del Acuerdo Sectorial firmado este año; promover la realización de visitas a México de funcionarios de la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea; realizar gestiones para el establecimiento del Comité Directivo Bilateral previsto en el Acuerdo Sectorial y promover un Mecanismo de Coordinación Conjunto con los países latinoamericanos que tienen suscritos acuerdos sectoriales en ciencia y tecnología con la UE.

La embajadora Dieck Assad habló en lo que se refiere a un Acuerdo de Concertación Política, Asociación Económica y Cooperación México–Unión Europea: la Experiencia Mexicana, en donde se remarca trabajar fuertemente en el Acuerdo Sectorial de Ciencia y Tecnología: Firmado entre ambas partes en febrero de 2004 y recientemente aprobado por el Parlamento Europeo, pues lo anterior permitirá la participación de México en programas de investigación de alta tecnología impulsados por la UE.

DESTACADO PAPEL DE MÉXICODesde la primera reunión cumbre de la Unión Europea, América Latina y el Caribe, celebrada en Río de Janeiro en 1999, México ha desempeñado un activo papel para la creación de una asociación estratégica regional entre ambas regiones. Junto con Brasil, anfitrión de la primera cumbre, México presidió el comité preparatorio, responsable de organizar la parte latinoamericana y caribeña de la cumbre, y fue presidente del comité que elaboró documentos para negociar con la Unión Europea. En esta forma, México ha jugado un importante papel en el proceso para crear esta sociedad entre ambas regiones.

La primera cumbre bi-regional se caracterizó por una atmósfera de optimismo, derivada del crecimiento económico global, de un Medio Oriente relativamente estable, y del interés especial de Francia y Alemania por ampliar sus mercados e influencia para incluir a la América Latina.

La tercera cumbre se verificó en un ambiente internacional más adverso. En primer lugar, se presentó inestabilidad en el Medio Oriente, particularmente en el caso de Iraq; y la división de la Alianza Atlántica en relación con este conflicto. Empezando con los ataques terroristas del 11 de septiembre, seguidos de los bombazos del 11 de marzo de 2004 en Madrid, la agenda internacional ha sido dominada por asuntos de seguridad militar y la lucha contra el terrorismo. Problemas urgentes, como la lucha contra la pobreza y el hambre, fortalecimiento de la democracia y los procesos de integración regional, así como muchos otros asuntos de la agenda global, relacionados con el medio ambiente, los derechos humanos, la lucha contra el tráfico de drogas y la reforma de las Naciones Unidas se han visto en cierta forma eclipsados por la magnitud de los casos de terrorismo.

LA CUMBRE DE GUADALAJARA: RESULTADOSEl interés de Europa en la cumbre y la aceptación de México como su anfitrión quedó patente por la participación del canciller federal alemán Gerhard Schroder; del presidente

María de Lourdes Dieck AssadEmbajadora de México ante la Unión Europea, el Reino de Bélgica y el Gran Ducado de Luxemburgo

María de Lourdes Dieck Assad.

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Daniel Pagliano. Es originario de Uruguay. Obtuvo su título de ingeniero agrónomo en la Universidad de la República. Posee una Maestría de Biología Molecular de la Universidad Libre de Bruselas, en Bélgica. Actualmente es director de las empresas Nideplant, S.A. y de Nidevital, S.A., del grupo Nidetec, dedicadas a Biotecnología, Genética y Plantaciones Comerciales de Frutas de Exportación.

Carlos Azambuja. Es doctor en Medicina y Tecnología Veterinaria por la Universidad de la República de Uruguay, y tiene estudios de posgrado en Biotecnología Moderna en la Universidad Federal de Río Grande del Sur, en Brasil. Es presidente de GENIA – Genética molecular, laboratorio dedicado a la biología molecular, y ha sido investigador invitado en Biología Molecular de Tumores por el Instituto Curié de París.

Octavi Quintana Trias. El doctor Quintana Trias es director de Salud, de la Dirección General para la Investigación y el Desarrollo Tecnológico de la Comisión Europea. Es médico, y tiene un Doctorado con Especialidad en Cuidado Crítico. Ha trabajado como médico en una unidad hospitalaria de cuidados intensivos durante ocho años. Ha servido como director del Hospital Regional de Málaga, y posteriormente trabajó como asesor en el Ministerio de Salud, de España.

Alfredo Aguilar Romanillos. Actualmente es funcionario de la Dirección de Alimentos, Agricultura y Biotecnología de la Comisión Europea, y es jefe de la unidad de “Fábrica Celular” de la misma institución.

Pierrick Fillon-Ashida. Se desempeña en la Dirección de Relaciones Internacionales de DG Research, Comisión Europea. Fue jefe de Asuntos Científicos de la delegación en Tokio de la Comisión Europea. Tiene un diplomado de ingeniero biomédico de la Universidad de Tecnología de Compiègne, un diplomado en Informática de la Universidad Técnica de Berlín y estudios de posgrado en Cómputo en la Universidad de Dirham, Reino Unido.

Claudio Ricciardi. Director de Relaciones Internacionales del Congreso “Bio Monterrey 2006”. Bajo su gestión se logró la participación de importantes empresas italianas y conferencistas europeos dentro del programa de la BioFeria y en general del Congreso.

María de Lourdes Dieck Assad. Es licenciada y maestra en Economía. Obtuvo el grado de doctora en Economía por la Universidad de Texas, en Austin, con concentración en Métodos Cuantitativos (Econometría) y Teoría y Política Monetaria. Su disertación la realizó como investigadora en la Brookings Institution en Washington, D.C. Actualmente es embajadora de México ante la Unión Europea, Reino de Bélgica y Ducado de Luxemburgo.

Rosalinda Contreras Theurel. Doctora en Química, por la Universidad Paul Sabatier, de Tolosa, Francia, es directora general del Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados; profesora investigadora Nivel, F del Departamento de Química desde hace 29 años, e investigadora nacional nivel III. En el CINVESTAV, ha ocupado varios cargos de administración académica. Tiene 122 publicaciones en revistas internacionales del mayor prestigio.

Albert Sasson. Doctor en Ciencias Naturales por la Universidad de París, es un prominente investigador en el campo de la biotecnología, y se especializa en estudios de microbiología. Trabajó en la Facultad de Ciencias de Rabat, en Marruecos, y ocupó el cargo de subdirector general de la UNESCO.

Carlos Malpica Lizarzaburu. Secretario general de BioEuroLatina, asociación sin ánimo de lucro, para la promoción de la cooperación entre Europa y Latinoamérica en biociencias, es ingeniero agrónomo del Instituto Agronómico Paris-Grignon y doctor por la Universidad de París.

Gustavo Chapela. Director general del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, es ingeniero químico egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México; obtuvo su Doctorado en Ingeniería Química por el Colegio Imperial de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Londres, y realizó la Maestría en Ingeniería Química en la Universidad Rice, de Houston, Texas.

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2.30 – 4:40pm SEMINARIO

Colaboración Científica y Tecnológica Unión Europea – América Latina

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Daniel Pagliano. Es originario de Uruguay. Obtuvo su título de ingeniero agrónomo en la Universidad de la República. Posee una Maestría de Biología Molecular de la Universidad Libre de Bruselas, en Bélgica. Actualmente es director de las empresas Nideplant, S.A. y de Nidevital, S.A., del grupo Nidetec, dedicadas a Biotecnología, Genética y Plantaciones Comerciales de Frutas de Exportación.

Carlos Azambuja. Es doctor en Medicina y Tecnología Veterinaria por la Universidad de la República de Uruguay, y tiene estudios de posgrado en Biotecnología Moderna en la Universidad Federal de Río Grande del Sur, en Brasil. Es presidente de GENIA – Genética molecular, laboratorio dedicado a la biología molecular, y ha sido investigador invitado en Biología Molecular de Tumores por el Instituto Curié de París.

Octavi Quintana Trias. El doctor Quintana Trias es director de Salud, de la Dirección General para la Investigación y el Desarrollo Tecnológico de la Comisión Europea. Es médico, y tiene un Doctorado con Especialidad en Cuidado Crítico. Ha trabajado como médico en una unidad hospitalaria de cuidados intensivos durante ocho años. Ha servido como director del Hospital Regional de Málaga, y posteriormente trabajó como asesor en el Ministerio de Salud, de España.

Alfredo Aguilar Romanillos. Actualmente es funcionario de la Dirección de Alimentos, Agricultura y Biotecnología de la Comisión Europea, y es jefe de la unidad de “Fábrica Celular” de la misma institución.

Pierrick Fillon-Ashida. Se desempeña en la Dirección de Relaciones Internacionales de DG Research, Comisión Europea. Fue jefe de Asuntos Científicos de la delegación en Tokio de la Comisión Europea. Tiene un diplomado de ingeniero biomédico de la Universidad de Tecnología de Compiègne, un diplomado en Informática de la Universidad Técnica de Berlín y estudios de posgrado en Cómputo en la Universidad de Dirham, Reino Unido.

Claudio Ricciardi. Director de Relaciones Internacionales del Congreso “Bio Monterrey 2006”. Bajo su gestión se logró la participación de importantes empresas italianas y conferencistas europeos dentro del programa de la BioFeria y en general del Congreso.

María de Lourdes Dieck Assad. Es licenciada y maestra en Economía. Obtuvo el grado de doctora en Economía por la Universidad de Texas, en Austin, con concentración en Métodos Cuantitativos (Econometría) y Teoría y Política Monetaria. Su disertación la realizó como investigadora en la Brookings Institution en Washington, D.C. Actualmente es embajadora de México ante la Unión Europea, Reino de Bélgica y Ducado de Luxemburgo.

Rosalinda Contreras Theurel. Doctora en Química, por la Universidad Paul Sabatier, de Tolosa, Francia, es directora general del Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados; profesora investigadora Nivel, F del Departamento de Química desde hace 29 años, e investigadora nacional nivel III. En el CINVESTAV, ha ocupado varios cargos de administración académica. Tiene 122 publicaciones en revistas internacionales del mayor prestigio.

Albert Sasson. Doctor en Ciencias Naturales por la Universidad de París, es un prominente investigador en el campo de la biotecnología, y se especializa en estudios de microbiología. Trabajó en la Facultad de Ciencias de Rabat, en Marruecos, y ocupó el cargo de subdirector general de la UNESCO.

Carlos Malpica Lizarzaburu. Secretario general de BioEuroLatina, asociación sin ánimo de lucro, para la promoción de la cooperación entre Europa y Latinoamérica en biociencias, es ingeniero agrónomo del Instituto Agronómico Paris-Grignon y doctor por la Universidad de París.

Gustavo Chapela. Director general del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, es ingeniero químico egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México; obtuvo su Doctorado en Ingeniería Química por el Colegio Imperial de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Londres, y realizó la Maestría en Ingeniería Química en la Universidad Rice, de Houston, Texas.

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2.30 – 4:40pm SEMINARIO

Colaboración Científica y Tecnológica Unión Europea – América Latina

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a un soporte). Una vez decidido el tipo de bio-reactor, se encara la decisión de los detalles geométricos del bio-reactor (volumen, diámetro, altura, número de agitadores, espacio entre ellos) y cómo operarlo (en qué condiciones de temperatura, nivel de agitación, pH, nivel de aereación, etcétera.)

Los bio-reactores actualmente utilizados en aplicaciones industriales son mayormente empleados para cultivo de bacterias aerobias, hongos o levaduras. Su diseño deriva directamente de los reactores químicos convencionales, tanques agitados con una o varias turbinas o impulsores de alta potencia que permitirían dispersar los nutrientes y/o el oxígeno necesario para sostener la actividad microbiana. Dado que las células bacterianas y de levaduras son pequeñas y sus paredes celulares son altamente resistentes al estrés inducido por agitación mecánica, este diseño básico ha funcionado relativamente bien a lo largo de los años, bajo la premisa de agitar a una velocidad suficientemente alta (régimen turbulento, donde el mezclado y correcta dispersión de materiales no debería ser un problema). Aun así, el “tradicional” diseño de bio-reactor presente en casi cualquier laboratorio de biotecnología industrial del mundo (Figura 1a) requiere de especial atención ingenieril cuando se desea escalar algún bioproceso del laboratorio a la escala comercial.

Figura 1. Bio-reactores: (a) bio-reactor tipo tanque agitado de 5L, de New-

Brunswick Scientific (Edison, N.J), el bio-reactor más popular en los laboratorios

de Biotecnología Industrial alrededor del mundo; (b) bio-reactor de 75 L para

cultivo de células de mamífero (planta piloto del Centro de Biotecnología,

Tecnológico de Monterrey).

Figura 2. Experimentos de

caracterización de mezclado

en reactores biológicos. (a)

Visualización de patrones de

mezclado en un bio-reactor

laminar de nueva generación; (b)

experimento para caracterizar

un birreactor típico, operado

a altas velocidades, en cuanto

a su capacidad para crear área

de contacto entre dos líquidos;

(c) visualización de patrones de

mezclado en la zona cercana

al impulsor en un bio-reactor

tanque de tres impulsores.

El antecesor de la firma farmacéutica estadounidense Merck.Considerado por muchos como el padre de la Ingeniería Bioquímica.

A B

Diversas reglas o recomendaciones de escalamiento se consideran típicamente para escalar un proceso en un tanque agitado. Por ejemplo, se recomienda que al escalar, tanto el tanque pequeño como el grande tengan las mismas relaciones geométricas (por ejemplo la misma relación entre el diámetro del impulsor y el diámetro del tanque, el mismo número y tipo de impulsores, etcétera). Se recomienda también buscar que las condiciones dinámicas en el bio-reactor grande sean las mismas que en el tanque pequeño (mismas condiciones de tiempos para mezclado, niveles de estrés mecánico, intensidad de mezclado, transferencia de oxígeno). Esta última condición impone toda una serie de retos.

NUEVOS BIO-REACTORES PARA NUEVOS PRODUCTOSLa mayoría de los Bioprocesos reactivos hoy en desarrollo en la Industria Farmacéutica y Biotecnológica están basados en el cultivo de células sensibles a estrés mecánico, particularmente células de recombinantes de mamífero, vegetales, y de insecto. Este tipo de células, no necesariamente tolerarían las condiciones de agitación intensa de un cultivo de bacterias o levaduras. El principal reto de su diseño está en mezclar convenientemente para asegurar la distribución adecuada de nutrientes, pero a baja velocidad (en condiciones laminares) tal que no se induzca algún tipo de daño o estrés a las células bajo cultivo (Figura 2). Esta proposición de mezclar “intensamente” pero “suavemente”, parece contradictoria. Sin embargo, ciertamente los bio-reactores de nueva generación tendrán que cristalizar en diseño esa idea aparentemente poco factible.

También, estos reactores de nueva generación responden a la necesidad de producir compuestos y materiales de alto valor agregado, o bien producir compuestos de moderado precio de venta pero de forma que se asegure máxima rentabilidad. Ambos escenarios conducen a una conjetura similar: los nuevos bio-reactores deben ser más compactos, más eficientes, más automatizados, y por tanto su ingeniería mucho más “inteligente”. Estos atributos a su vez se pueden traducir en necesidades concretas de construcción: sistemas de flujo continuo, que operen a altas concentraciones celulares o velocidades. Más retador aún el diseño de bio-reactores, ya no para producir substancias de interés o células aisladas, sino tejidos. Con el advenimiento de la Ingeniería de Tejidos, la ingeniería de reactores para “crecer nuevos órganos” encara un desafío importante.

Y aun dentro de la definición de un bio-reactor, aparecen en el espectro experimental (y pronto en el mundo de la aplicación comercial) plantas y animales transgénicos que hoy día son utilizados para ensayar la producción de fármacos (en leche de bovino o caprino) o vacunas (en plantas tales como caña de azúcar, plátanos, papa o alfalfa).

En el ámbito de cooperación en ciencia y tecnología, la embajadora Dieck Assad ha expuesto la necesidad de coordinar con la Cancillería y con el CONACYT, gestiones para la adopción de un programa de trabajo bilateral que contribuya a la instrumentación del Acuerdo Sectorial firmado este año; promover la realización de visitas a México de funcionarios de la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea; realizar gestiones para el establecimiento del Comité Directivo Bilateral previsto en el Acuerdo Sectorial y promover un Mecanismo de Coordinación Conjunto con los países latinoamericanos que tienen suscritos acuerdos sectoriales en ciencia y tecnología con la UE.

La embajadora Dieck Assad habló en lo que se refiere a un Acuerdo de Concertación Política, Asociación Económica y Cooperación México–Unión Europea: la Experiencia Mexicana, en donde se remarca trabajar fuertemente en el Acuerdo Sectorial de Ciencia y Tecnología: Firmado entre ambas partes en febrero de 2004 y recientemente aprobado por el Parlamento Europeo, pues lo anterior permitirá la participación de México en programas de investigación de alta tecnología impulsados por la UE.

DESTACADO PAPEL DE MÉXICODesde la primera reunión cumbre de la Unión Europea, América Latina y el Caribe, celebrada en Río de Janeiro en 1999, México ha desempeñado un activo papel para la creación de una asociación estratégica regional entre ambas regiones. Junto con Brasil, anfitrión de la primera cumbre, México presidió el comité preparatorio, responsable de organizar la parte latinoamericana y caribeña de la cumbre, y fue presidente del comité que elaboró documentos para negociar con la Unión Europea. En esta forma, México ha jugado un importante papel en el proceso para crear esta sociedad entre ambas regiones.

La primera cumbre bi-regional se caracterizó por una atmósfera de optimismo, derivada del crecimiento económico global, de un Medio Oriente relativamente estable, y del interés especial de Francia y Alemania por ampliar sus mercados e influencia para incluir a la América Latina.

La tercera cumbre se verificó en un ambiente internacional más adverso. En primer lugar, se presentó inestabilidad en el Medio Oriente, particularmente en el caso de Iraq; y la división de la Alianza Atlántica en relación con este conflicto. Empezando con los ataques terroristas del 11 de septiembre, seguidos de los bombazos del 11 de marzo de 2004 en Madrid, la agenda internacional ha sido dominada por asuntos de seguridad militar y la lucha contra el terrorismo. Problemas urgentes, como la lucha contra la pobreza y el hambre, fortalecimiento de la democracia y los procesos de integración regional, así como muchos otros asuntos de la agenda global, relacionados con el medio ambiente, los derechos humanos, la lucha contra el tráfico de drogas y la reforma de las Naciones Unidas se han visto en cierta forma eclipsados por la magnitud de los casos de terrorismo.

LA CUMBRE DE GUADALAJARA: RESULTADOSEl interés de Europa en la cumbre y la aceptación de México como su anfitrión quedó patente por la participación del canciller federal alemán Gerhard Schroder; del presidente

María de Lourdes Dieck AssadEmbajadora de México ante la Unión Europea, el Reino de Bélgica y el Gran Ducado de Luxemburgo

María de Lourdes Dieck Assad.

26 31

¿¿Qué es un bio-reactor? En su definición más general, un bio-reactor es un recipiente en el cual ocurre una reacción bioquímica (Figura 1). Esto incluye desde la célula misma, un bio-reactor muy complejo, en la microescala, hasta un reactor para tratamiento de aguas residuales municipales que pudiera albergar un volumen de 1000 m3. En escalas intermedias encontramos los tanques agitados, vastamente utilizados para la producción de biofármacos, biopesticidas, antibióticos, colorantes, cerveza, yogur, etcétera; también, ciertos tipos de bio-reactores para la producción de tejidos.

En un bio-reactor se pretende propiciar condiciones óptimas de ambiente para que un biocatalizador (una enzima o una célula) pueda realizar reacciones biológicas muy complejas y de alto interés práctico: fermentar azúcares en cerveza o bioetanol, elaborar yogur o queso, producir una molécula de interés terapéutico a partir de compuestos más simples, etcétera. Estas condiciones tienen que ver con la temperatura, los nutrientes disponibles, la concentración de oxígeno, el nivel de pH que requiere la célula o enzima para trabajar apropiadamente. Los bio-reactores son el corazón de un bioproceso industrial, el recinto en donde ocurre(n) la(s) transformación(es) bioquímica(s) que buscamos. Aunque diseñados y operados empíricamente desde tiempos de los sumerios, quienes ya fermentaban caldos de cebada para producir cerveza, fue en fecha mucho más reciente cuando emergió formalmente la disciplina técnica que estudia el diseño, la operación, la optimización y el escalamiento (llevar de una escala pequeña a una de mayor volumen) de un bioproceso reactivo: la Ingeniería de Bio-reacción o de Bio-reactores.

INICIOS DE LA INGENIERÍA DE BIO-REACTORESUna necesidad de mercado motivó el primer ejercicio formal de Diseño e Ingeniería de un bio-reactor. En 1928, Fleming descubrió accidentalmente que el hongo Penicillium notatus era capaz de producir una sustancia que inhibía el crecimiento de bacterias (la penicilina). Varias compañías, primero europeas y americanas después, intentaron escalar el proceso. Merck Chemical Co.1 inclusive ofreció un premio a quien desarrollara económicamente la tecnología para producir penicilina, desencadenando una cascada de investigaciónpara llevar al plano comercial el antibiótico que resultaría crucial durante la Segunda Guerra Mundial. De 1946 a 1948, Elmer Gaden2 trabajó en su tesis doctoral en Ingeniería

Química estudiando la transferencia de masa en reactores agitados y aireados en cultivos para producir penicilina. Esta tesis es el primer trabajo formal en Ingeniería Bioquímica, y particularmente, en Ingeniería de Bio-reactores.

TECNIFICACIÓN DE PROCESOS BIO-REACTIVOSLa Ingeniería de Bio-reactores surge entonces como una respuesta a la necesidad de implementación industrial de un bioproceso. Aunque antes del descubrimiento de la penicilina ya eran comunes otros procesos biológicos industriales (producción de bebidas alcohólicas fermentadas por ejemplo) es una necesidad médica la que desencadena la tecnificación de los procesos de bio-reactivos.

Durante las décadas siguientes, la Ingeniería de Bio-reactores evolucionó discretamente, diversificándose en aplicaciones hacia los ramos de alimentos e ingeniería de tratamiento de aguas y residuos principalmente. En este siglo que comienza, la Ingeniería de Bio-reacción deberá convertirse en pieza central en el desarrollo e implementación de nuevas biotecnologías. Como en sus inicios, (detonado su desarrollo por el descubrimiento de la penicilina) necesidades médicas y descubrimientos con alto potencial farmacológico motivan una nueva etapa y nuevos retos para la Ingeniería de Bio-reacción.

RETOS DE LA INGENIERÍA DE BIO-REACTORESLos bio-reactores son ambientes muy complejos, mucho más complejos que los reactores químicos convencionales. En un bio-reactor típico, coexisten generalmente tres fases: las células (un sólido), un medio de cultivo con los nutrientes apropiados para el desarrollo celular, y burbujas de aire inyectadas para transferir oxígeno cuando el cultivo es aerobio (un gas). Adicionalmente, las células son catalizadores muy específicos y efectivos, pero altamente sensibles a factores varios: variaciones en temperatura, pH, niveles de oxigenación, estrés mecánico, etcétera.

En el diseño de un bio-reactor es necesario considerar las particularidades del microorganismo que se cultivará (por ejemplo, los nutrientes que requiere para reproducirse y para generar el compuesto que demandamos de él). Luego, seleccionar el tipo de “recipiente” conveniente para albergarlo y propiciar una alta productividad del proceso (un tanque agitado operado por lotes o de forma continua, una columna empacada donde el biocatalizador resida adherido

Director del Centro de Biotecnología del Tecnológico de Monterrey

Mario Moisés Álvarez, Ph. D.

francés Jaques Chirac; del recién electo presidente del Consejo Español de Ministros, José Luis Rodríguez Zapatero; el primer ministro de Irlanda y copresidente de la cumbre, Berthie Ahern; el presidente de la Comisión Europea, Romano Prodi y el primer ministro de Austria (anfitrión de la cuarta cumbre Wolfgang Schussel. También estuvieron presentes los ministros de relaciones exteriores de los países antes mencionados.

América Latina estuvo representada por prácticamente todos sus presidentes y titulares de relaciones exteriores. La diplomacia mexicana hizo un esfuerzo especial para facilitar la presencia de la mayor parte de los jefes de estado y/o de gobierno del Caribe. En total asistieron 34 jefes de estado y/o de gobierno de ambas regiones. Cada uno de los 58 países tuvieron representaciones de alto nivel en la cumbre de Guadalajara.

Una de las actividades más importantes en los días previos a la cumbre fue la negociación de la declaración de Guadalajara, que refleja en sus diferentes niveles la corriente dialéctica de la relación entre América Latina y el Caribe y la Unión Europea. Consta de 104 párrafos y expresa el deseo de fortalecer la sociedad estratégica birregional mediante una amplia agenda fundamentada en los pilares que se establecieron en la primera cumbre. El aspecto más novedoso de la declaración es un especial énfasis en el rubro de la cohesión social.

El papel de México como huésped y copresidente de la cumbre consistió en reconciliar las posiciones entre los grupos de los países latinoamericanos y del Caribe con los de la Unión Europea, con el propósito de buscar un consenso en cada uno de los rubros propuestos.

TENDENCIAS REGIONALESFue posible distinguir dos tendencias:Primero, el deseo de unos países especialmente europeos y de la misma Comisión Europea para adoptar medidas concretas para cumplir las metas e iniciativas a fin de concretar la sociedad biregional. En segundo término, según lo expresaron los diferentes países, y especialmente los de América Latina y el Caribe, las necesidades de un texto que reflejara los intereses nacionales y regionales de cada uno como parte integrante de la sociedad. Otro nuevo aspecto que ayudará probablemente a explicar los alcances de la declaración se refiere a las recomendaciones hechas en encuentros previos e incluidas por algunas delegaciones.

La declaración de Guadalajara contiene 31 párrafos sobre multilateralidad. Si le agregamos otros 15 relativos a la agenda económica global, tenemos un total de 46. La idea subyacente, que coincide con la responsabilidad de la primera sociedad biregional es la necesidad fundamental de un orden internacional basado en la ley internacional con un sistema multilateral efectivo centrado en las Naciones Unidas a fin

de alcanzar la paz, la seguridad, el desarrollo sostenido y el progreso social.

En este contexto es especialmente importante concentrarse en un acercamiento multilateral a la seguridad y al fortalecimiento del diálogo y la coordinación entre ambas regiones juntamente con las principales agencias y conferencia de las Naciones Unidas a efecto de definir y presentar posiciones comunes. La declaración encomia la coordinación de posiciones lograda durante la sesión número 47 de la Comisión de Narcóticos de las Naciones Unidas. El mensaje es claro: el peso de 58 votos puede ser una formidable herramienta birregional en los foros internacionales.

El tema de la cohesión social se cubre en doce párrafos, los cuales renuevan el compromiso de las Metas de Desarrollo del Milenio para 1915, y enfatizan la importancia de implementar los compromisos a que se llegó durante la conferencia de Monterrey para financiar el desarrollo. En términos generales se acepta la necesidad de ambas regiones especialmente de

América Latina y el Caribe, de redoblar sus esfuerzos para combatir la extrema pobreza y la exclusión social.

Se enfatiza la necesidad de cada gobierno para asignar suficientes recursos públicos para esta meta, juntamente con inversión social suficiente, y para implementar políticas económicas que impulsen la inversión, la creación de empleos y una mejor distribución del ingreso. Los jefes de estado y/o de gobierno de ambas regiones resolvieron prestar especial atención a los aspectos sociales dentro de la cooperación birregional y dieron su beneplácito por la adopción del Programa Eurosocial que busca promover el intercambio de experiencias, del saber cómo y de las buenas prácticas entre las dos regiones en el campo social.

Diez párrafos se dedican a la sociedad económica. Se reconoce que los acuerdos en vigor y los proyectados entre la Unión Europea y las subregiones de América Latina y el Caribe son parte integral de la sociedad estratégica biregional. La declaración reconoce el progreso que se ha logrado en la negociación del acuerdo de sociedad entre el Mercosur y la Unión Europea.

IMPORTANTES RESULTADOS PARA MÉXICOEsta cumbre dio sustancia a la diversificación de las relaciones políticas económicas y de cooperación de México con una Europa más amplia y con una región de América Latina y del Caribe crecientemente activa y consciente de la importancia de su integración económica y su coordinación política. Los resultados de la cumbre coinciden ampliamente con la visión de México: la defensa de la multilateralidad y la importancia de la agenda social. Los aspectos incluidos en la declaración de Guadalajara son y seguirán siendo de gran relevancia para los retos que enfrentan las sociedades de ambas regiones.

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a un soporte). Una vez decidido el tipo de bio-reactor, se encara la decisión de los detalles geométricos del bio-reactor (volumen, diámetro, altura, número de agitadores, espacio entre ellos) y cómo operarlo (en qué condiciones de temperatura, nivel de agitación, pH, nivel de aereación, etcétera.)

Los bio-reactores actualmente utilizados en aplicaciones industriales son mayormente empleados para cultivo de bacterias aerobias, hongos o levaduras. Su diseño deriva directamente de los reactores químicos convencionales, tanques agitados con una o varias turbinas o impulsores de alta potencia que permitirían dispersar los nutrientes y/o el oxígeno necesario para sostener la actividad microbiana. Dado que las células bacterianas y de levaduras son pequeñas y sus paredes celulares son altamente resistentes al estrés inducido por agitación mecánica, este diseño básico ha funcionado relativamente bien a lo largo de los años, bajo la premisa de agitar a una velocidad suficientemente alta (régimen turbulento, donde el mezclado y correcta dispersión de materiales no debería ser un problema). Aun así, el “tradicional” diseño de bio-reactor presente en casi cualquier laboratorio de biotecnología industrial del mundo (Figura 1a) requiere de especial atención ingenieril cuando se desea escalar algún bioproceso del laboratorio a la escala comercial.

Figura 1. Bio-reactores: (a) bio-reactor tipo tanque agitado de 5L, de New-

Brunswick Scientific (Edison, N.J), el bio-reactor más popular en los laboratorios

de Biotecnología Industrial alrededor del mundo; (b) bio-reactor de 75 L para

cultivo de células de mamífero (planta piloto del Centro de Biotecnología,

Tecnológico de Monterrey).

Figura 2. Experimentos de

caracterización de mezclado

en reactores biológicos. (a)

Visualización de patrones de

mezclado en un bio-reactor

laminar de nueva generación; (b)

experimento para caracterizar

un birreactor típico, operado

a altas velocidades, en cuanto

a su capacidad para crear área

de contacto entre dos líquidos;

(c) visualización de patrones de

mezclado en la zona cercana

al impulsor en un bio-reactor

tanque de tres impulsores.

El antecesor de la firma farmacéutica estadounidense Merck.Considerado por muchos como el padre de la Ingeniería Bioquímica.

A B

Diversas reglas o recomendaciones de escalamiento se consideran típicamente para escalar un proceso en un tanque agitado. Por ejemplo, se recomienda que al escalar, tanto el tanque pequeño como el grande tengan las mismas relaciones geométricas (por ejemplo la misma relación entre el diámetro del impulsor y el diámetro del tanque, el mismo número y tipo de impulsores, etcétera). Se recomienda también buscar que las condiciones dinámicas en el bio-reactor grande sean las mismas que en el tanque pequeño (mismas condiciones de tiempos para mezclado, niveles de estrés mecánico, intensidad de mezclado, transferencia de oxígeno). Esta última condición impone toda una serie de retos.

NUEVOS BIO-REACTORES PARA NUEVOS PRODUCTOSLa mayoría de los Bioprocesos reactivos hoy en desarrollo en la Industria Farmacéutica y Biotecnológica están basados en el cultivo de células sensibles a estrés mecánico, particularmente células de recombinantes de mamífero, vegetales, y de insecto. Este tipo de células, no necesariamente tolerarían las condiciones de agitación intensa de un cultivo de bacterias o levaduras. El principal reto de su diseño está en mezclar convenientemente para asegurar la distribución adecuada de nutrientes, pero a baja velocidad (en condiciones laminares) tal que no se induzca algún tipo de daño o estrés a las células bajo cultivo (Figura 2). Esta proposición de mezclar “intensamente” pero “suavemente”, parece contradictoria. Sin embargo, ciertamente los bio-reactores de nueva generación tendrán que cristalizar en diseño esa idea aparentemente poco factible.

También, estos reactores de nueva generación responden a la necesidad de producir compuestos y materiales de alto valor agregado, o bien producir compuestos de moderado precio de venta pero de forma que se asegure máxima rentabilidad. Ambos escenarios conducen a una conjetura similar: los nuevos bio-reactores deben ser más compactos, más eficientes, más automatizados, y por tanto su ingeniería mucho más “inteligente”. Estos atributos a su vez se pueden traducir en necesidades concretas de construcción: sistemas de flujo continuo, que operen a altas concentraciones celulares o velocidades. Más retador aún el diseño de bio-reactores, ya no para producir substancias de interés o células aisladas, sino tejidos. Con el advenimiento de la Ingeniería de Tejidos, la ingeniería de reactores para “crecer nuevos órganos” encara un desafío importante.

Y aun dentro de la definición de un bio-reactor, aparecen en el espectro experimental (y pronto en el mundo de la aplicación comercial) plantas y animales transgénicos que hoy día son utilizados para ensayar la producción de fármacos (en leche de bovino o caprino) o vacunas (en plantas tales como caña de azúcar, plátanos, papa o alfalfa).

En el ámbito de cooperación en ciencia y tecnología, la embajadora Dieck Assad ha expuesto la necesidad de coordinar con la Cancillería y con el CONACYT, gestiones para la adopción de un programa de trabajo bilateral que contribuya a la instrumentación del Acuerdo Sectorial firmado este año; promover la realización de visitas a México de funcionarios de la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea; realizar gestiones para el establecimiento del Comité Directivo Bilateral previsto en el Acuerdo Sectorial y promover un Mecanismo de Coordinación Conjunto con los países latinoamericanos que tienen suscritos acuerdos sectoriales en ciencia y tecnología con la UE.

La embajadora Dieck Assad habló en lo que se refiere a un Acuerdo de Concertación Política, Asociación Económica y Cooperación México–Unión Europea: la Experiencia Mexicana, en donde se remarca trabajar fuertemente en el Acuerdo Sectorial de Ciencia y Tecnología: Firmado entre ambas partes en febrero de 2004 y recientemente aprobado por el Parlamento Europeo, pues lo anterior permitirá la participación de México en programas de investigación de alta tecnología impulsados por la UE.

DESTACADO PAPEL DE MÉXICODesde la primera reunión cumbre de la Unión Europea, América Latina y el Caribe, celebrada en Río de Janeiro en 1999, México ha desempeñado un activo papel para la creación de una asociación estratégica regional entre ambas regiones. Junto con Brasil, anfitrión de la primera cumbre, México presidió el comité preparatorio, responsable de organizar la parte latinoamericana y caribeña de la cumbre, y fue presidente del comité que elaboró documentos para negociar con la Unión Europea. En esta forma, México ha jugado un importante papel en el proceso para crear esta sociedad entre ambas regiones.

La primera cumbre bi-regional se caracterizó por una atmósfera de optimismo, derivada del crecimiento económico global, de un Medio Oriente relativamente estable, y del interés especial de Francia y Alemania por ampliar sus mercados e influencia para incluir a la América Latina.

La tercera cumbre se verificó en un ambiente internacional más adverso. En primer lugar, se presentó inestabilidad en el Medio Oriente, particularmente en el caso de Iraq; y la división de la Alianza Atlántica en relación con este conflicto. Empezando con los ataques terroristas del 11 de septiembre, seguidos de los bombazos del 11 de marzo de 2004 en Madrid, la agenda internacional ha sido dominada por asuntos de seguridad militar y la lucha contra el terrorismo. Problemas urgentes, como la lucha contra la pobreza y el hambre, fortalecimiento de la democracia y los procesos de integración regional, así como muchos otros asuntos de la agenda global, relacionados con el medio ambiente, los derechos humanos, la lucha contra el tráfico de drogas y la reforma de las Naciones Unidas se han visto en cierta forma eclipsados por la magnitud de los casos de terrorismo.

LA CUMBRE DE GUADALAJARA: RESULTADOSEl interés de Europa en la cumbre y la aceptación de México como su anfitrión quedó patente por la participación del canciller federal alemán Gerhard Schroder; del presidente

María de Lourdes Dieck AssadEmbajadora de México ante la Unión Europea, el Reino de Bélgica y el Gran Ducado de Luxemburgo

María de Lourdes Dieck Assad.

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¿¿Qué es un bio-reactor? En su definición más general, un bio-reactor es un recipiente en el cual ocurre una reacción bioquímica (Figura 1). Esto incluye desde la célula misma, un bio-reactor muy complejo, en la microescala, hasta un reactor para tratamiento de aguas residuales municipales que pudiera albergar un volumen de 1000 m3. En escalas intermedias encontramos los tanques agitados, vastamente utilizados para la producción de biofármacos, biopesticidas, antibióticos, colorantes, cerveza, yogur, etcétera; también, ciertos tipos de bio-reactores para la producción de tejidos.

En un bio-reactor se pretende propiciar condiciones óptimas de ambiente para que un biocatalizador (una enzima o una célula) pueda realizar reacciones biológicas muy complejas y de alto interés práctico: fermentar azúcares en cerveza o bioetanol, elaborar yogur o queso, producir una molécula de interés terapéutico a partir de compuestos más simples, etcétera. Estas condiciones tienen que ver con la temperatura, los nutrientes disponibles, la concentración de oxígeno, el nivel de pH que requiere la célula o enzima para trabajar apropiadamente. Los bio-reactores son el corazón de un bioproceso industrial, el recinto en donde ocurre(n) la(s) transformación(es) bioquímica(s) que buscamos. Aunque diseñados y operados empíricamente desde tiempos de los sumerios, quienes ya fermentaban caldos de cebada para producir cerveza, fue en fecha mucho más reciente cuando emergió formalmente la disciplina técnica que estudia el diseño, la operación, la optimización y el escalamiento (llevar de una escala pequeña a una de mayor volumen) de un bioproceso reactivo: la Ingeniería de Bio-reacción o de Bio-reactores.

INICIOS DE LA INGENIERÍA DE BIO-REACTORESUna necesidad de mercado motivó el primer ejercicio formal de Diseño e Ingeniería de un bio-reactor. En 1928, Fleming descubrió accidentalmente que el hongo Penicillium notatus era capaz de producir una sustancia que inhibía el crecimiento de bacterias (la penicilina). Varias compañías, primero europeas y americanas después, intentaron escalar el proceso. Merck Chemical Co.1 inclusive ofreció un premio a quien desarrollara económicamente la tecnología para producir penicilina, desencadenando una cascada de investigaciónpara llevar al plano comercial el antibiótico que resultaría crucial durante la Segunda Guerra Mundial. De 1946 a 1948, Elmer Gaden2 trabajó en su tesis doctoral en Ingeniería

Química estudiando la transferencia de masa en reactores agitados y aireados en cultivos para producir penicilina. Esta tesis es el primer trabajo formal en Ingeniería Bioquímica, y particularmente, en Ingeniería de Bio-reactores.

TECNIFICACIÓN DE PROCESOS BIO-REACTIVOSLa Ingeniería de Bio-reactores surge entonces como una respuesta a la necesidad de implementación industrial de un bioproceso. Aunque antes del descubrimiento de la penicilina ya eran comunes otros procesos biológicos industriales (producción de bebidas alcohólicas fermentadas por ejemplo) es una necesidad médica la que desencadena la tecnificación de los procesos de bio-reactivos.

Durante las décadas siguientes, la Ingeniería de Bio-reactores evolucionó discretamente, diversificándose en aplicaciones hacia los ramos de alimentos e ingeniería de tratamiento de aguas y residuos principalmente. En este siglo que comienza, la Ingeniería de Bio-reacción deberá convertirse en pieza central en el desarrollo e implementación de nuevas biotecnologías. Como en sus inicios, (detonado su desarrollo por el descubrimiento de la penicilina) necesidades médicas y descubrimientos con alto potencial farmacológico motivan una nueva etapa y nuevos retos para la Ingeniería de Bio-reacción.

RETOS DE LA INGENIERÍA DE BIO-REACTORESLos bio-reactores son ambientes muy complejos, mucho más complejos que los reactores químicos convencionales. En un bio-reactor típico, coexisten generalmente tres fases: las células (un sólido), un medio de cultivo con los nutrientes apropiados para el desarrollo celular, y burbujas de aire inyectadas para transferir oxígeno cuando el cultivo es aerobio (un gas). Adicionalmente, las células son catalizadores muy específicos y efectivos, pero altamente sensibles a factores varios: variaciones en temperatura, pH, niveles de oxigenación, estrés mecánico, etcétera.

En el diseño de un bio-reactor es necesario considerar las particularidades del microorganismo que se cultivará (por ejemplo, los nutrientes que requiere para reproducirse y para generar el compuesto que demandamos de él). Luego, seleccionar el tipo de “recipiente” conveniente para albergarlo y propiciar una alta productividad del proceso (un tanque agitado operado por lotes o de forma continua, una columna empacada donde el biocatalizador resida adherido

Director del Centro de Biotecnología del Tecnológico de Monterrey

Mario Moisés Álvarez, Ph. D.

francés Jaques Chirac; del recién electo presidente del Consejo Español de Ministros, José Luis Rodríguez Zapatero; el primer ministro de Irlanda y copresidente de la cumbre, Berthie Ahern; el presidente de la Comisión Europea, Romano Prodi y el primer ministro de Austria (anfitrión de la cuarta cumbre Wolfgang Schussel. También estuvieron presentes los ministros de relaciones exteriores de los países antes mencionados.

América Latina estuvo representada por prácticamente todos sus presidentes y titulares de relaciones exteriores. La diplomacia mexicana hizo un esfuerzo especial para facilitar la presencia de la mayor parte de los jefes de estado y/o de gobierno del Caribe. En total asistieron 34 jefes de estado y/o de gobierno de ambas regiones. Cada uno de los 58 países tuvieron representaciones de alto nivel en la cumbre de Guadalajara.

Una de las actividades más importantes en los días previos a la cumbre fue la negociación de la declaración de Guadalajara, que refleja en sus diferentes niveles la corriente dialéctica de la relación entre América Latina y el Caribe y la Unión Europea. Consta de 104 párrafos y expresa el deseo de fortalecer la sociedad estratégica birregional mediante una amplia agenda fundamentada en los pilares que se establecieron en la primera cumbre. El aspecto más novedoso de la declaración es un especial énfasis en el rubro de la cohesión social.

El papel de México como huésped y copresidente de la cumbre consistió en reconciliar las posiciones entre los grupos de los países latinoamericanos y del Caribe con los de la Unión Europea, con el propósito de buscar un consenso en cada uno de los rubros propuestos.

TENDENCIAS REGIONALESFue posible distinguir dos tendencias:Primero, el deseo de unos países especialmente europeos y de la misma Comisión Europea para adoptar medidas concretas para cumplir las metas e iniciativas a fin de concretar la sociedad biregional. En segundo término, según lo expresaron los diferentes países, y especialmente los de América Latina y el Caribe, las necesidades de un texto que reflejara los intereses nacionales y regionales de cada uno como parte integrante de la sociedad. Otro nuevo aspecto que ayudará probablemente a explicar los alcances de la declaración se refiere a las recomendaciones hechas en encuentros previos e incluidas por algunas delegaciones.

La declaración de Guadalajara contiene 31 párrafos sobre multilateralidad. Si le agregamos otros 15 relativos a la agenda económica global, tenemos un total de 46. La idea subyacente, que coincide con la responsabilidad de la primera sociedad biregional es la necesidad fundamental de un orden internacional basado en la ley internacional con un sistema multilateral efectivo centrado en las Naciones Unidas a fin

de alcanzar la paz, la seguridad, el desarrollo sostenido y el progreso social.

En este contexto es especialmente importante concentrarse en un acercamiento multilateral a la seguridad y al fortalecimiento del diálogo y la coordinación entre ambas regiones juntamente con las principales agencias y conferencia de las Naciones Unidas a efecto de definir y presentar posiciones comunes. La declaración encomia la coordinación de posiciones lograda durante la sesión número 47 de la Comisión de Narcóticos de las Naciones Unidas. El mensaje es claro: el peso de 58 votos puede ser una formidable herramienta birregional en los foros internacionales.

El tema de la cohesión social se cubre en doce párrafos, los cuales renuevan el compromiso de las Metas de Desarrollo del Milenio para 1915, y enfatizan la importancia de implementar los compromisos a que se llegó durante la conferencia de Monterrey para financiar el desarrollo. En términos generales se acepta la necesidad de ambas regiones especialmente de

América Latina y el Caribe, de redoblar sus esfuerzos para combatir la extrema pobreza y la exclusión social.

Se enfatiza la necesidad de cada gobierno para asignar suficientes recursos públicos para esta meta, juntamente con inversión social suficiente, y para implementar políticas económicas que impulsen la inversión, la creación de empleos y una mejor distribución del ingreso. Los jefes de estado y/o de gobierno de ambas regiones resolvieron prestar especial atención a los aspectos sociales dentro de la cooperación birregional y dieron su beneplácito por la adopción del Programa Eurosocial que busca promover el intercambio de experiencias, del saber cómo y de las buenas prácticas entre las dos regiones en el campo social.

Diez párrafos se dedican a la sociedad económica. Se reconoce que los acuerdos en vigor y los proyectados entre la Unión Europea y las subregiones de América Latina y el Caribe son parte integral de la sociedad estratégica biregional. La declaración reconoce el progreso que se ha logrado en la negociación del acuerdo de sociedad entre el Mercosur y la Unión Europea.

IMPORTANTES RESULTADOS PARA MÉXICOEsta cumbre dio sustancia a la diversificación de las relaciones políticas económicas y de cooperación de México con una Europa más amplia y con una región de América Latina y del Caribe crecientemente activa y consciente de la importancia de su integración económica y su coordinación política. Los resultados de la cumbre coinciden ampliamente con la visión de México: la defensa de la multilateralidad y la importancia de la agenda social. Los aspectos incluidos en la declaración de Guadalajara son y seguirán siendo de gran relevancia para los retos que enfrentan las sociedades de ambas regiones.

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su calidad internacional, que es fruto de la especialización de sus académicos, como son los casos de la Universidad Católica, la Universidad de Chile y la Universidad Austral, en Valdivia. Por ahora, nuestro interés es que otras universidades, como la Católica del Norte y la de Antofagasta - con apoyo nuestro y la inyección de algunos recursos - tengan mayores posibilidades para desarrollar su investigación. Cuando uno se compara con países como Canadá, Sudáfrica y Australia, se da cuenta de que en biotecnología minera no estamos atrasados. Ésa es mi evaluación. Ahora en Chile se ha destacado la biotecnología como un tema prioritario para el país.

Ahora, por suerte, partimos...pero atrasados no...

UNA DE LAS PRIORIDADES DEL PAÍSEntre las prioridades del país, ésta es una de las que ha sido reconocida. Eso hay que hacerlo evidente, pero sabemos que la plata no nos sobra.

Por lo que respeta a Biosigma, nosotros tenemos un plan de negocios que involucra actividades que son de alguna forma en dos ámbitos principales: uno, que implica saber cómo fun-cionan y cómo mejorar la participación de los microorganismos que intervienen en la biolixiviación.

Y el otro aspecto es cómo tomamos esos conocimientos y los ponemos en la minería; y eso es utilizar las fortalezas de nuestros socios, para hacer ese trabajo. En este rubro, tenemos unos planes de negocio. Hay que entender que nuestra misión

es aplicar la Biotecnología en minería, y por lo tanto tenemos que ser capaces de generar esas innovaciones; luego, ver dónde se comercializa, y como cualquier otra empresa, no todas las informaciones son públicas.

POTENCIALIDADES DE LA BIOLIXIVIACIÓNAl analizar algunos planes mineros actuales, vemos que existen zonas de las minas o áreas en una explotación a rajo abierto, en que hay mineral de baja ley, y que en la actualidad no van al beneficio, sino que son un costo de transporte.

Cuando uno mira esos números en la relación de lastre a mineral, que se da en una relación de 2 a 1 o superiores, y que si biolixiviáramos podría explotarse una mayor cantidad del recurso, con mejoras operacionales y medioambiental; entonces, desde el punto de vista comercial, le vemos cientos de beneficios. Y no existen en la actualidad otras mejoras, que una biotecnología para el caso de las calcopiritas.

En ese caso particular, aun cuando la base científica es pequeña, sí es de alta calidad, con especialistas con per-feccionamiento en el extranjero; de otra manera no se explica que, con una base científica tan pequeña, seamos tan destacados a nivel internacional.

Ahora, otra cosa es que esa misma capacidad se transforme en empresa, y esa empresa genere tecnología, que sea reconocida a nivel internacional, y en eso estamos.

Tenemos unos ocho proyectos. Además de los que están involucrados en el proyecto genoma Chile, existe otro número similar que deberemos echar en marcha, y que serán financiados con los propios recursos de la empresa.

Laureano Simón. Es licenciado en Farmacia, por la Universidad de Santiago de Compostela (1989); máster en Biotecnología, por la Universidad de Navarra (1991); máster of Sciences, University of Wisconsin, Madison (USA. 1992); doctor en CC Químicas, por el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) - Universidad Autónoma de Madrid, (1996).

Es promotor de las empresas de Genómica Funcional Progenika Biopharma, S.A. (2000) y Proteomika, S.L. (2002); autor de patentes y artículos en revistas científicas internacionales; Premio Emprendedor Europeo EUROAWARDS (2004); asesor científico de varias fundaciones privadas e instituciones públicas; asesor de la Comisión Europea en creación de empresas de base tecnológica; ponente del Plan de Ciencia y Tecnología 2004-2007 del Gobierno Español y de los Planes de Ciencia y Tecnología 2001-2004 y 2005-2008 del Gobierno Vasco.

Hace algunos años, ingresar en un hospital, sabiendo que el historial clínico se basa en el análisis del genoma de cada paciente, hubiera parecido sacado de una película de

ciencia ficción. En la actualidad, esta idea se convierte en una realidad bastante próxima, y nos ofrece mayor seguridad, mejores posibilidades de tratamiento y unas garantías médicas increíbles.

Unidad de Biología CelularULIEG, Facultad de Medicina / UANL

Doctora Clara E. Díaz-Velásquez Doctor Mauricio A. Salinas-SantanderDoctor Hugo A. Barrera-SaldañaUnidad de Biotecnología MédicaULIEG, Facultad de Medicina / [email protected]

Doctora Hermina G. Martínez-Rodríguez

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Este desarrollo no resulta extraño, tomando como antecedente el crecimien-to que ha experimentado la tecnología minera. Esto se manifiesta en el hecho de que Chile es reconocido mundial-mente como un país de excelencia en la explotación y beneficios de los recursos mineros. Otro aspecto que no podemos dejar de lado son las inmensas reservas que tenemos, y, en un mundo de creciente competitividad, esto debe traducirse en una sustentabilidad en el largo plazo, y ahí hay que ver cómo la industria ha generado un cambio dramático en las curvas de costos. Si uno mira hace unos años, podrá ver que las empresas tenían un costo de producción promedio cercano a los 70 centavos la libra; sin embargo, la curva ha bajado dramáticamente, y en la actualidad vemos cómo la producción de cerca de un 70 por ciento de las empresas están bajo los 60 centavos de dólar, en una tendencia que debe seguir aplanándose. POSITIVOS AVANCESPor supuesto, si uno considera el tema en términos de avances, se puede dar cuenta de que la hidrometalurgia del cobre sólo es aplicable a minerales óxidos o sulfuros secundarios, con algunas restricciones, por lo que el potencial de esa tecnología está reducido a minerales susceptibles de ser lixiviados.

Y justamente esta visión de futuro la tienen Codelco y Nippon, para involucrarse con los recursos lixiviables de cobre, mine-rales de baja ley y los que tienen altos contenidos de cobre primario, como son las calcopiritas, aunque hoy no existe en el mundo tecnología para lixiviar. Ahora bien, lo que sí existe es la propuesta que tiene Codelco con BHPBilliton – Biocop- y que se aplica en un contexto de lixiviación de concentrados y con altos índices de calcopirita.Entonces, existe este vasto escenario de recursos primarios, y ahí vamos nosotros detrás. Sin duda, éstos son temas que van a tomar tiempo; no podemos pensar en desarrollo de un año para otro. INVESTIGACIÓN ECONÓMICAMENTE VIABLEEl negocio de la investigación en sí es un negocio de altísimo riesgo. En el caso de la minería, el principal beneficiado resulta la empresa minera que recibe esta innovación y lo implementa en sus propios planes mineros, de manera de aumentar el valor de sus reservas y generar utilidades; y como tal la investigación es una parte de ese desarrollo y recibe una parte de esos beneficios.

Éste es un tema. El segundo es que nuestro objetivo es apli-car la biotecnología en la minería, que resulta otro desafío de marca mayor; la biotecnología, entendiendo como tal la

producción de bienes y servicios, utilizando seres vivos o los componentes celulares o subcelulares. Entonces, en biotecnología, los esfuerzos e inversiones mundiales son fenomenales. A modo de ejemplo, si uno mira el VI Programa Marco de la Unión Europea, en el puro tema biotecnológico en los próximos cuatro años, vemos una inversión pública de más cuatro billones de dólares, que traen consigo fondos privados similares a ésa.

Ante este panorama, nosotros somos una islita; si bien esta inversión de cuatro billones de dólares pareciera de poca monta a nivel mundial.

CIENCIA DE PRIMER NIVELRespecto de la viabilidad de la investigación, es cuestión de ver las oportunidades que tiene Chile, donde por suerte tenemos una base científica de calidad; a ello se suma el programa de biominería que implementó el Gobierno, a través de los FDI de CORFO y Conycit, que promueven el uso de la ciencia mundial de primer nivel. En eso estamos. Las cosas toman su tiempo, estamos recién empezando. Por lo tanto, considero que no estamos atrasados en minería. Es cosa de mirar a empresas como Codelco y otras extranjeras, y las buenas calificaciones que logran en el mercado inter-nacional.

Ahora bien, cuando se habla de biotecnología, lógicamente tenemos un incipiente desarrollo. Yo creo que debe haber unos tres centros especializados que uno puede reconocer por

Este tipo de información nos permitirá evitar los efectos secundarios producidos por algunos fármacos, o, mejor aún, desarrollar éstos de acuerdo a las necesidades y características genéticas de cada paciente.

En muchos países ya se han dado los primeros pasos de esta revolución en la medicina, todo gracias a los grandes avances conseguidos en los campos de la genética, genómica y proteómica, logrados sobre todo en estos últimos dos campos hacia finales del siglo pasado, y de su perfecta combinación con la información biomédica disponible.

La farmacología juega un papel importante, pues la elección de un medicamento en función del patrón genético del paciente es determinante en las variaciones en la eficacia y los efectos secundarios producidos por el fármaco. La farmacogenética y la farmacogenómica juegan un papel muy relevante en este aspecto. En un sentido más detallado, estos conceptos que a primera vista parecen muy similares tienen sus diferencias:

FARMACOGENÉTICA Y FARMACOGENÓMICALa Farmacogenética es la ciencia que se ocupa de investigar cómo un gen individual puede generar variaciones en la respuesta a fármacos. Este término fue usado por primera vez por Fredrich Vogel en 1959, para describir la nueva disciplina que surgía gracias a la integración de la herencia con diferencias en las velocidades para metabolizar medicamentos. En particular, asocia la observación clínica obtenida a partir de pacientes que presentaban notorias diferencias en las concentraciones de un fármaco en el plasma u orina, con las pruebas bioquímicas y metabólicas, cuyas variaciones tenían un fondo genético. Su enfoque actual es el estudio de los distintos polimorfismos presentes en un sitio (nucleótido) de un gen particular o SNPs (variaciones individuales en la secuencia de ADN que ocurren en los seres humanos y en las poblaciones de modo natural) y cómo éstos influyen en la respuesta final a un determinado tratamiento.

Un ejemplo de la farmacogenética aplicada es la detección de mutaciones en el gen que codifica para la tiopurins-

metiltransferasa (TPMT), enzima encargada del metabolismo de drogas como la tiopurina, mercaptopurina y azatioprina, usadas como inmunosupresores en el tratamiento de la enfermedad de Crohn, lupus eritematoso, así como también en la leucemia linfoblástica aguda. Mutaciones en el gen TPMT resultan en una disminución de la síntesis de la proteína, hecho que se refleja en la acumulación de altas concentraciones de nucleótidos activos de tioguanina en células sanguíneas. En caso de detectar mutaciones en este gen, el tratamiento alternativo consiste en dar dosis reducidas de los fármacos, tan bajas como el 5-10 por ciento de la dosis convencional.

La Farmacogenómica es un término más amplio que identifica un nuevo campo de las ciencias genómicas que busca encontrar la explicación a las diferencias entre los individuos en su respuesta a los fármacos, basada en el análisis de sus genomas. Involucra el estudio de la influencia simultánea de los múltiples sitios del genoma relevantes en dicha respuesta terapéutica. Se enfoca en optimizar el rendimiento de los fármacos, para dirigir el mejor tratamiento posible a cada paciente. Como podemos ver, corresponde a un concepto más amplio que la Farmacogenética.

Un ejemplo de la farmacogenómica se desprendió de observaciones de los pacientes infectados con hepatitis C tratados con el interferón gama (INF�). De éstos, sólo aproximadamente la mitad responde favorablemente al tratamiento. Para abordar esta problemática con la farmacogenómica, la empresa Taiwandesa Vita Genomics se dio a la tarea de identificar los genes involucrados desde la respuesta al INF� hasta aquellos implicados en su metabolización en hígado. Dicha empresa Taiwandesa estudió en 600 pacientes infectados con Hepatitis C marcadores SNPs de genes involucrados en la respuesta al tratamiento con INF�, así como también perfiles de expresión en biopsias de hígado, y estudios de marcadores polimórficos del tipo STRs (de su abreviado en inglés “short tandem repeats” refiriéndose a las repeticiones cortas en tandem). Fue así como se pudieron identificar varios factores de predisposición genética que podrán servir, por una parte como biomarcadores para diferenciar pacientes responsivos o no al tratamiento, pero también al desarrollo de tratamientos alternativos para aquellos que no respondan al INF�.

RESPUESTA AL FÁRMACOAlgunas otras experiencias de nuestro grupo en estas áreas incluyen el estudio de VNTRs en la región 5’ no traducida (UTR) de la timidilato sintasa, enzima que participa en el metabolismo del 5-fluorouracilo utilizado en el tratamiento de cáncer de colon. Se ha observado que el número de secuencias repetidas influye en los niveles de proteína, y como consecuencia, en la respuesta al fármaco.

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su calidad internacional, que es fruto de la especialización de sus académicos, como son los casos de la Universidad Católica, la Universidad de Chile y la Universidad Austral, en Valdivia. Por ahora, nuestro interés es que otras universidades, como la Católica del Norte y la de Antofagasta - con apoyo nuestro y la inyección de algunos recursos - tengan mayores posibilidades para desarrollar su investigación. Cuando uno se compara con países como Canadá, Sudáfrica y Australia, se da cuenta de que en biotecnología minera no estamos atrasados. Ésa es mi evaluación. Ahora en Chile se ha destacado la biotecnología como un tema prioritario para el país.

Ahora, por suerte, partimos...pero atrasados no...

UNA DE LAS PRIORIDADES DEL PAÍSEntre las prioridades del país, ésta es una de las que ha sido reconocida. Eso hay que hacerlo evidente, pero sabemos que la plata no nos sobra.

Por lo que respeta a Biosigma, nosotros tenemos un plan de negocios que involucra actividades que son de alguna forma en dos ámbitos principales: uno, que implica saber cómo fun-cionan y cómo mejorar la participación de los microorganismos que intervienen en la biolixiviación.

Y el otro aspecto es cómo tomamos esos conocimientos y los ponemos en la minería; y eso es utilizar las fortalezas de nuestros socios, para hacer ese trabajo. En este rubro, tenemos unos planes de negocio. Hay que entender que nuestra misión

es aplicar la Biotecnología en minería, y por lo tanto tenemos que ser capaces de generar esas innovaciones; luego, ver dónde se comercializa, y como cualquier otra empresa, no todas las informaciones son públicas.

POTENCIALIDADES DE LA BIOLIXIVIACIÓNAl analizar algunos planes mineros actuales, vemos que existen zonas de las minas o áreas en una explotación a rajo abierto, en que hay mineral de baja ley, y que en la actualidad no van al beneficio, sino que son un costo de transporte.

Cuando uno mira esos números en la relación de lastre a mineral, que se da en una relación de 2 a 1 o superiores, y que si biolixiviáramos podría explotarse una mayor cantidad del recurso, con mejoras operacionales y medioambiental; entonces, desde el punto de vista comercial, le vemos cientos de beneficios. Y no existen en la actualidad otras mejoras, que una biotecnología para el caso de las calcopiritas.

En ese caso particular, aun cuando la base científica es pequeña, sí es de alta calidad, con especialistas con per-feccionamiento en el extranjero; de otra manera no se explica que, con una base científica tan pequeña, seamos tan destacados a nivel internacional.

Ahora, otra cosa es que esa misma capacidad se transforme en empresa, y esa empresa genere tecnología, que sea reconocida a nivel internacional, y en eso estamos.

Tenemos unos ocho proyectos. Además de los que están involucrados en el proyecto genoma Chile, existe otro número similar que deberemos echar en marcha, y que serán financiados con los propios recursos de la empresa.

Laureano Simón. Es licenciado en Farmacia, por la Universidad de Santiago de Compostela (1989); máster en Biotecnología, por la Universidad de Navarra (1991); máster of Sciences, University of Wisconsin, Madison (USA. 1992); doctor en CC Químicas, por el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) - Universidad Autónoma de Madrid, (1996).

Es promotor de las empresas de Genómica Funcional Progenika Biopharma, S.A. (2000) y Proteomika, S.L. (2002); autor de patentes y artículos en revistas científicas internacionales; Premio Emprendedor Europeo EUROAWARDS (2004); asesor científico de varias fundaciones privadas e instituciones públicas; asesor de la Comisión Europea en creación de empresas de base tecnológica; ponente del Plan de Ciencia y Tecnología 2004-2007 del Gobierno Español y de los Planes de Ciencia y Tecnología 2001-2004 y 2005-2008 del Gobierno Vasco.

Hace algunos años, ingresar en un hospital, sabiendo que el historial clínico se basa en el análisis del genoma de cada paciente, hubiera parecido sacado de una película de

ciencia ficción. En la actualidad, esta idea se convierte en una realidad bastante próxima, y nos ofrece mayor seguridad, mejores posibilidades de tratamiento y unas garantías médicas increíbles.

Unidad de Biología CelularULIEG, Facultad de Medicina / UANL

Doctora Clara E. Díaz-Velásquez Doctor Mauricio A. Salinas-SantanderDoctor Hugo A. Barrera-SaldañaUnidad de Biotecnología MédicaULIEG, Facultad de Medicina / [email protected]

Doctora Hermina G. Martínez-Rodríguez

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Este desarrollo no resulta extraño, tomando como antecedente el crecimien-to que ha experimentado la tecnología minera. Esto se manifiesta en el hecho de que Chile es reconocido mundial-mente como un país de excelencia en la explotación y beneficios de los recursos mineros. Otro aspecto que no podemos dejar de lado son las inmensas reservas que tenemos, y, en un mundo de creciente competitividad, esto debe traducirse en una sustentabilidad en el largo plazo, y ahí hay que ver cómo la industria ha generado un cambio dramático en las curvas de costos. Si uno mira hace unos años, podrá ver que las empresas tenían un costo de producción promedio cercano a los 70 centavos la libra; sin embargo, la curva ha bajado dramáticamente, y en la actualidad vemos cómo la producción de cerca de un 70 por ciento de las empresas están bajo los 60 centavos de dólar, en una tendencia que debe seguir aplanándose. POSITIVOS AVANCESPor supuesto, si uno considera el tema en términos de avances, se puede dar cuenta de que la hidrometalurgia del cobre sólo es aplicable a minerales óxidos o sulfuros secundarios, con algunas restricciones, por lo que el potencial de esa tecnología está reducido a minerales susceptibles de ser lixiviados.

Y justamente esta visión de futuro la tienen Codelco y Nippon, para involucrarse con los recursos lixiviables de cobre, mine-rales de baja ley y los que tienen altos contenidos de cobre primario, como son las calcopiritas, aunque hoy no existe en el mundo tecnología para lixiviar. Ahora bien, lo que sí existe es la propuesta que tiene Codelco con BHPBilliton – Biocop- y que se aplica en un contexto de lixiviación de concentrados y con altos índices de calcopirita.Entonces, existe este vasto escenario de recursos primarios, y ahí vamos nosotros detrás. Sin duda, éstos son temas que van a tomar tiempo; no podemos pensar en desarrollo de un año para otro. INVESTIGACIÓN ECONÓMICAMENTE VIABLEEl negocio de la investigación en sí es un negocio de altísimo riesgo. En el caso de la minería, el principal beneficiado resulta la empresa minera que recibe esta innovación y lo implementa en sus propios planes mineros, de manera de aumentar el valor de sus reservas y generar utilidades; y como tal la investigación es una parte de ese desarrollo y recibe una parte de esos beneficios.

Éste es un tema. El segundo es que nuestro objetivo es apli-car la biotecnología en la minería, que resulta otro desafío de marca mayor; la biotecnología, entendiendo como tal la

producción de bienes y servicios, utilizando seres vivos o los componentes celulares o subcelulares. Entonces, en biotecnología, los esfuerzos e inversiones mundiales son fenomenales. A modo de ejemplo, si uno mira el VI Programa Marco de la Unión Europea, en el puro tema biotecnológico en los próximos cuatro años, vemos una inversión pública de más cuatro billones de dólares, que traen consigo fondos privados similares a ésa.

Ante este panorama, nosotros somos una islita; si bien esta inversión de cuatro billones de dólares pareciera de poca monta a nivel mundial.

CIENCIA DE PRIMER NIVELRespecto de la viabilidad de la investigación, es cuestión de ver las oportunidades que tiene Chile, donde por suerte tenemos una base científica de calidad; a ello se suma el programa de biominería que implementó el Gobierno, a través de los FDI de CORFO y Conycit, que promueven el uso de la ciencia mundial de primer nivel. En eso estamos. Las cosas toman su tiempo, estamos recién empezando. Por lo tanto, considero que no estamos atrasados en minería. Es cosa de mirar a empresas como Codelco y otras extranjeras, y las buenas calificaciones que logran en el mercado inter-nacional.

Ahora bien, cuando se habla de biotecnología, lógicamente tenemos un incipiente desarrollo. Yo creo que debe haber unos tres centros especializados que uno puede reconocer por

Este tipo de información nos permitirá evitar los efectos secundarios producidos por algunos fármacos, o, mejor aún, desarrollar éstos de acuerdo a las necesidades y características genéticas de cada paciente.

En muchos países ya se han dado los primeros pasos de esta revolución en la medicina, todo gracias a los grandes avances conseguidos en los campos de la genética, genómica y proteómica, logrados sobre todo en estos últimos dos campos hacia finales del siglo pasado, y de su perfecta combinación con la información biomédica disponible.

La farmacología juega un papel importante, pues la elección de un medicamento en función del patrón genético del paciente es determinante en las variaciones en la eficacia y los efectos secundarios producidos por el fármaco. La farmacogenética y la farmacogenómica juegan un papel muy relevante en este aspecto. En un sentido más detallado, estos conceptos que a primera vista parecen muy similares tienen sus diferencias:

FARMACOGENÉTICA Y FARMACOGENÓMICALa Farmacogenética es la ciencia que se ocupa de investigar cómo un gen individual puede generar variaciones en la respuesta a fármacos. Este término fue usado por primera vez por Fredrich Vogel en 1959, para describir la nueva disciplina que surgía gracias a la integración de la herencia con diferencias en las velocidades para metabolizar medicamentos. En particular, asocia la observación clínica obtenida a partir de pacientes que presentaban notorias diferencias en las concentraciones de un fármaco en el plasma u orina, con las pruebas bioquímicas y metabólicas, cuyas variaciones tenían un fondo genético. Su enfoque actual es el estudio de los distintos polimorfismos presentes en un sitio (nucleótido) de un gen particular o SNPs (variaciones individuales en la secuencia de ADN que ocurren en los seres humanos y en las poblaciones de modo natural) y cómo éstos influyen en la respuesta final a un determinado tratamiento.

Un ejemplo de la farmacogenética aplicada es la detección de mutaciones en el gen que codifica para la tiopurins-

metiltransferasa (TPMT), enzima encargada del metabolismo de drogas como la tiopurina, mercaptopurina y azatioprina, usadas como inmunosupresores en el tratamiento de la enfermedad de Crohn, lupus eritematoso, así como también en la leucemia linfoblástica aguda. Mutaciones en el gen TPMT resultan en una disminución de la síntesis de la proteína, hecho que se refleja en la acumulación de altas concentraciones de nucleótidos activos de tioguanina en células sanguíneas. En caso de detectar mutaciones en este gen, el tratamiento alternativo consiste en dar dosis reducidas de los fármacos, tan bajas como el 5-10 por ciento de la dosis convencional.

La Farmacogenómica es un término más amplio que identifica un nuevo campo de las ciencias genómicas que busca encontrar la explicación a las diferencias entre los individuos en su respuesta a los fármacos, basada en el análisis de sus genomas. Involucra el estudio de la influencia simultánea de los múltiples sitios del genoma relevantes en dicha respuesta terapéutica. Se enfoca en optimizar el rendimiento de los fármacos, para dirigir el mejor tratamiento posible a cada paciente. Como podemos ver, corresponde a un concepto más amplio que la Farmacogenética.

Un ejemplo de la farmacogenómica se desprendió de observaciones de los pacientes infectados con hepatitis C tratados con el interferón gama (INF�). De éstos, sólo aproximadamente la mitad responde favorablemente al tratamiento. Para abordar esta problemática con la farmacogenómica, la empresa Taiwandesa Vita Genomics se dio a la tarea de identificar los genes involucrados desde la respuesta al INF� hasta aquellos implicados en su metabolización en hígado. Dicha empresa Taiwandesa estudió en 600 pacientes infectados con Hepatitis C marcadores SNPs de genes involucrados en la respuesta al tratamiento con INF�, así como también perfiles de expresión en biopsias de hígado, y estudios de marcadores polimórficos del tipo STRs (de su abreviado en inglés “short tandem repeats” refiriéndose a las repeticiones cortas en tandem). Fue así como se pudieron identificar varios factores de predisposición genética que podrán servir, por una parte como biomarcadores para diferenciar pacientes responsivos o no al tratamiento, pero también al desarrollo de tratamientos alternativos para aquellos que no respondan al INF�.

RESPUESTA AL FÁRMACOAlgunas otras experiencias de nuestro grupo en estas áreas incluyen el estudio de VNTRs en la región 5’ no traducida (UTR) de la timidilato sintasa, enzima que participa en el metabolismo del 5-fluorouracilo utilizado en el tratamiento de cáncer de colon. Se ha observado que el número de secuencias repetidas influye en los niveles de proteína, y como consecuencia, en la respuesta al fármaco.

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Ricardo Badilla Ohlbaum. Es director general de la compañía chilena BioSigma, S.A., empresa especializada en incorporar los avances de la Biotecnología en los procesos de la minería. La empresa es una sociedad formada en 2002 por Codelco Chile y Nippon Mining & Metals Co. Ltd.

Es ingeniero químico, formado en la Universidad de Chile (1972); obtuvo su Maestría en la Universidad de Toronto, Canadá (1976), y el Doctorado en el Imperial College del Reino Unido (1979), en la misma especialidad. Durante 16 años fue académico de jornada completa en la Universidad de Chile, donde alcanzó la jerarquía de profesor titular en 1991, en la Facultad de Ingeniería.

Paralelamente con su trabajo de investigación, ha realizado una intensa labor de dirección corporativa en empresas productivas y de servicios, tanto públicas como privadas, incluida la dirección superior de procesos de reingeniería y desarrollo comercial, así como la creación de nuevos negocios, encabezando cambios organizacionales y de culturas imperantes en empresas y centros de investigación, todo ello en función de asumir nuevos desafíos.

Fue director ejecutivo del Centro de Investigación Minera y Metalurgia de Chile 7 (CIMM) entre 1991 y 2000. Es autor y co-autor de más de 50 publicaciones internacionales y patentes de invención.

mportantes avances en el plano de la investigación minera se han dado en los últimos años, entendiendo que el desarrollo de estos ámbitos hará a la industria más rentable y eficiente. En este contexto, la creación de Biosigma, con recursos de Codelco y Nippon Mining, ya dio sus primeros frutos, y por medio de la

participación en los concursos de CORFO, tres proyectos ya cuentan con financiamiento.

Biosigma es una empresa comercial que nace de la alianza entre Nippon Mining y Codelco, para contribuir a generar tecnologías comercialmente aplicables y que usen los avances de la biotecnología. Ésa es nuestra alma mater, y como toda empresa, tenemos objetivos de corto, mediano y largo plazo, y sin duda sustentar la empresa en un futuro no muy lejano, de manera que desarrolle una actividad viable y que pueda sobrevivir en un mundo competitivo.

En otro estudio se hizo un análisis de los alelos de la n-acetiltransferasa tipo II (NAT2), en la población del Noreste de México. Esta enzima participa en el metabolismo de múltiples fármacos, como son la isoniazida, nitrazepam y sulfonamidas, entre otras. La clasificación de alelos se realiza en función de la actividad catalítica de la enzima producida. El resultado de este trabajo mostró que el genotipo acetilador más común en esta población fue el intermedio y el lento. Este estudio demuestra otro enfoque de la farmacogenética, ya que el tratamiento puede dirigirse de forma más eficaz si conocemos la prevalencia de la respuesta de una población determinada.

Para la comunidad clínica, tanto médica como farmacéutica, es bien sabido que cada paciente responde de distintas maneras a la misma medicación. Estas diferencias pueden ser mucho más notorias entre distintas poblaciones, dadas las diferencias genéticas existentes. Incluso, sin ir más lejos, una misma persona durante distintas épocas de su vida puede manifestar una respuesta completamente distinta a un mismo fármaco, ya sea por cambios en la magnitud de la absorción, distribución, metabolización y eliminación de éste (en su conjunto farmacocinética).

El esfuerzo actual de la farmacogenómica es apoyar el desarrollo de nuevos y mejores fármacos con rendimientos superiores, dirigidos a subclases de enfermedades distinguibles por presentar varios marcadores genéticos, para así minimizar los efectos secundarios e incluso la interferencia entre combinaciones de terapias, que más que ayudar al paciente, lo perjudiquen.

EL GRAN APORTE DE LA GENÉTICADesde los primeros descubrimientos sobre la naturaleza de nuestra constitución hereditaria, la genética ha influenciado enormemente a la medicina. Con el Proyecto del Genoma Humano (1990-2003) se logró descubrir el orden de los casi tres mil millones de nucleótidos que componen nuestro material genético.

Gracias a ello, se han podido identificar los cerca de 30 mil genes que constituyen nuestra herencia, e incluso las variaciones que éstos pueden presentar entre los individuos. Este conocimiento

nos conducirá a corto plazo a nuevos modos revolucionarios de diagnosticar, tratar y, un día, prevenir los miles de desórdenes con componente hereditario mayor o menor que nos afectan.

No está por demás agregar que esta misma información aportará nuevas pistas que provean al entendimiento de la biología humana, sobre todo cuando se contrasten con los proyectos genómicos de organismos no humanos actualmente en curso (perro, gorila y macaco) e incluso algunos ya concluidos (rata, ratón y chimpancé).

NUEVAS PRUEBAS DIAGNÓSTICASEn la actualidad, muchas compañías se han abocado al desarrollo de numerosos estuches de diagnóstico genético, sustentados en los avances y el conocimiento logrado sobre nuestro genoma.

Se pueden detectar de manera rápida, ya sea en un hospital o en laboratorios especializados, decenas, si no es que más de un centenar de enfermedades genéticas, basándose en la detección de diferencias relevantes entre el gen analizado en un paciente particular, comparado con el ADN de pacientes sanos.

Los métodos disponibles actualmente permiten detectar virtualmente cualquier mutación en la secuencia del ADN, desde una mutación puntual (en la cual una base nucleotídica es sustituida por otra) hasta cambios más sustanciales, como deleciones, inserciones, duplicaciones o variaciones en el número de copias de secuencias repetitivas de ADN.

Es importante mencionar que estos nuevos “tests genéticos” pueden ir dirigidos hacia el genoma del individuo (para analizarle SNPs), o hacia el transcriptoma (conjunto de RNA mensajeros o RNAms del órgano blanco (como en el caso del cáncer).

Mientras que las primeras abarcan el análisis de la secuencia nucleotídica per se, las segundas abordan el análisis de la expresión génica mediante la cuantificación de los RNAms.

Otros más dirigidos a las proteínas permiten la determinación del perfil proteico (proteoma). E incluso, están desarrollándose otros más con ensayos de tipo funcional para valorar la posible respuesta al tratamiento y poder anticipar su eficacia.

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que destacan enzimas como las amilasas, proteasas, lipasas y celulasas (quita pelusas), tiene una gran aplicación en términos de volumen y de valor, además de estar en continuo desarrollo. Por ejemplo, la estabilidad de las enzimas frente a otros componentes usados en la formulación de los detergentes, que a menudo se convierten en problemas, ya que el trabajo de las enzimas no se realiza en las mismas condiciones que los otros integrantes de la fórmula. Una alternativa sería el uso de nuevas enzimas que fuesen eficientes a bajas temperaturas y a pH alcalino, además de estables. Recientemente se ha introducido en los detergentes una nueva clase de enzimas, las mananasas, que ayudan a remover residuos de comida que contienen goma guar, aditivo comúnmente utilizado en algunos alimentos.

ENZIMAS DE MICROORGANISMOSHasta aquí sólo hemos mencionado unos cuantos ejemplos de enzimas que pueden ser utilizadas en la industria, y podríamos seguir con una lista enorme de ellas. Sin embargo, no quiero dejar de mencionar aquellas enzimas que se obtienen de microorganismos (bacterias y arqueas) que viven en ambientes extremos (extremófilos); esto es, que son capaces de crecer a temperaturas elevadas entre 80 y 1100C.

Estos microorganismos han sido aislados de la tierra, agua dulce y de ambientes marinos, cuyas enzimas poseen características muy especiales; por ejemplo, son termoestables, ya que su temperatura óptima de actividad va desde 70 hasta 1100C. L, siendo las más comunes entre 60 y 800C, en comparación con las enzimas de microorganismos normales que trabajan alrededor de los 400 C.

Estas enzimas, también denominadas termoenzimas, están comprendidas dentro del grupo de las extremoenzimas, que pueden funcionar en condiciones de altos niveles de sal (haloenzima), bajo condiciones muy alcalinas (alcaloenzimas) o bajo condiciones extremas de acidez o de presión. Una de las ventajas que presenta este tipo de

enzimas es que se pueden purificar mediante tratamientos térmicos, y su termoestabilidad está asociada a la resistencia química a ciertos compuestos desnaturalizantes, como algunos solventes orgánicos y a otras sustancias como el clorhidrato de guanidina. Las termoenzimas han encontrado numerosas aplicaciones en varios campos, entre ellos biología molecular. Broca y Col (1969), descubrieron una enzima de Thermos aquaticus que es un microorganismo termófilo que presenta una temperatura óptima de crecimiento a 750 C. Esta enzima, que fue denominada Taq polimerasa, es muy utilizada en las técnicas de PCR.

MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOSLas enzimas de microorganismos extremófilos han servido como modelo para llevar a cabo estudios de evolución, estructura-función y biocatálisis bajo condiciones extremas. El futuro de este campo representa un enorme potencial de estudio, tanto para la ciencia como para su aplicación en una gran variedad de industrias.

En conclusión, podemos decir que en décadas pasadas hubo progresos importantes relacionados con las enzimas, con objeto de atender las necesidades de la industria. Actualmente, se ha utilizado ampliamente el término de ingeniería de enzimas para definir un conjunto de procedimientos moleculares que pueden ser aplicados al diseño y construcción de enzimas con propiedades definidas, que puedan trabajar en condiciones que anteriormente no les eran permitidas.

Esto abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo; en fin, urge la búsqueda de nuevos y eficientes biocatalizadores que incluyan el conocimiento de los mecanismos enzimáticos, que permitan abrir nuevas posibilidades de aplicación de las enzimas y al mismo tiempo eliminar los problemas que se presenten para su utilización en la industria.

LA MEDICINA PERSONALIZADAMuchas enfermedades como el alzhaimer, varios tipos de cánceres y hepatitis, entre tantas, podrán -con el uso de todas estas herramientas diagnósticas- subclasificarse molecularmente de acuerdo con “su perfil genético”.

Con ello se podrán dirigir tratamientos más específicos para el subtipo al que pertenezcan, retroalimentándose del análisis de laboratorio de respuesta fisiológica de cada paciente al fármaco de elección. Así, no es de extrañar escuchar cada día más del uso de microarreglos de DNA en la subclasificación de tumores, en lugar de basarse exclusivamente en la sintomatología y el análisis de biopsias.

Pero la medicina personalizada no sólo consiste en brindar los tratamientos específicos de acuerdo a las necesidades individuales de cada paciente, sino que en un futuro no muy lejano nos permitirá conocer desde nuestro nacimiento el riesgo hereditario a padecer ciertas enfermedades, y ésta será una herramienta de gran utilidad para cambiar hábitos de vida y así minimizar sus impactos.

REFERENCIAS:The Royal Society. Personalised medicines: hopes and realities. Septiembre 2005.http://www.royalsoc.ac.uk/document.asp?id=3780

Ginsburg, G.S., Konstance, R.P., Allsbro, J.S., Schulman, K.A. Implications of pharmacogenomics for drug development and clinical practice. Arch Intern Med 2005; 165: 2331-2336.

Becker, S.L. Clinical relevance of advances in pharmacogenomics. Clinical care options L. Disponible en: http://clinicaloptions.com (con acceso el 19 de noviembre de 2005).

www.vitagenomics.comA follow-up study of asymptomatic HPV positive women.Oscar Fajardo, Juan Francisco González, Geraldina Guerrero, Lezmes Valdez, Ricardo Cerda, Sofía Bernal, Rocío Ortiz Lopez, Augusto Rojas Martinez, Hugo Alberto Barrera Saldaña. (Manuscrito en preparación).

¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO? Si bien parece estar próximo el día en el cual contemos con una terapia personalizada, tenemos que tener claras las preguntas éticas asociadas a este logro. ¿El contar con la información genética es o no una invasión de la privacidad de los pacientes? ¿Contaremos con medidas de seguridad o una legislación adecuada que impida el mal uso de esta información? ¿Estarán o no disponibles para todos las nuevas terapias, los fármacos desarrollados y los avances en la atención médica, o sólo para una minoría capaz de pagar sus elevados costos?

También debemos pasar por una mayor apertura de nuestro criterio y recordar que, si bien la medicina personalizada nos permitirá conocer si una persona va a responder al fármaco de forma efectiva y segura, permitiéndonos evitar aquellos medicamentos ineficaces y peligrosos, los genes no son los únicos que condicionan el éxito de un tratamiento particular, sino que el ambiente también juega un papel muy importante, y el especialista debe tener la capacidad de asociarlo al éxito o falla de su prescripción terapéutica.

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Ricardo Badilla Ohlbaum. Es director general de la compañía chilena BioSigma, S.A., empresa especializada en incorporar los avances de la Biotecnología en los procesos de la minería. La empresa es una sociedad formada en 2002 por Codelco Chile y Nippon Mining & Metals Co. Ltd.

Es ingeniero químico, formado en la Universidad de Chile (1972); obtuvo su Maestría en la Universidad de Toronto, Canadá (1976), y el Doctorado en el Imperial College del Reino Unido (1979), en la misma especialidad. Durante 16 años fue académico de jornada completa en la Universidad de Chile, donde alcanzó la jerarquía de profesor titular en 1991, en la Facultad de Ingeniería.

Paralelamente con su trabajo de investigación, ha realizado una intensa labor de dirección corporativa en empresas productivas y de servicios, tanto públicas como privadas, incluida la dirección superior de procesos de reingeniería y desarrollo comercial, así como la creación de nuevos negocios, encabezando cambios organizacionales y de culturas imperantes en empresas y centros de investigación, todo ello en función de asumir nuevos desafíos.

Fue director ejecutivo del Centro de Investigación Minera y Metalurgia de Chile 7 (CIMM) entre 1991 y 2000. Es autor y co-autor de más de 50 publicaciones internacionales y patentes de invención.

mportantes avances en el plano de la investigación minera se han dado en los últimos años, entendiendo que el desarrollo de estos ámbitos hará a la industria más rentable y eficiente. En este contexto, la creación de Biosigma, con recursos de Codelco y Nippon Mining, ya dio sus primeros frutos, y por medio de la

participación en los concursos de CORFO, tres proyectos ya cuentan con financiamiento.

Biosigma es una empresa comercial que nace de la alianza entre Nippon Mining y Codelco, para contribuir a generar tecnologías comercialmente aplicables y que usen los avances de la biotecnología. Ésa es nuestra alma mater, y como toda empresa, tenemos objetivos de corto, mediano y largo plazo, y sin duda sustentar la empresa en un futuro no muy lejano, de manera que desarrolle una actividad viable y que pueda sobrevivir en un mundo competitivo.

En otro estudio se hizo un análisis de los alelos de la n-acetiltransferasa tipo II (NAT2), en la población del Noreste de México. Esta enzima participa en el metabolismo de múltiples fármacos, como son la isoniazida, nitrazepam y sulfonamidas, entre otras. La clasificación de alelos se realiza en función de la actividad catalítica de la enzima producida. El resultado de este trabajo mostró que el genotipo acetilador más común en esta población fue el intermedio y el lento. Este estudio demuestra otro enfoque de la farmacogenética, ya que el tratamiento puede dirigirse de forma más eficaz si conocemos la prevalencia de la respuesta de una población determinada.

Para la comunidad clínica, tanto médica como farmacéutica, es bien sabido que cada paciente responde de distintas maneras a la misma medicación. Estas diferencias pueden ser mucho más notorias entre distintas poblaciones, dadas las diferencias genéticas existentes. Incluso, sin ir más lejos, una misma persona durante distintas épocas de su vida puede manifestar una respuesta completamente distinta a un mismo fármaco, ya sea por cambios en la magnitud de la absorción, distribución, metabolización y eliminación de éste (en su conjunto farmacocinética).

El esfuerzo actual de la farmacogenómica es apoyar el desarrollo de nuevos y mejores fármacos con rendimientos superiores, dirigidos a subclases de enfermedades distinguibles por presentar varios marcadores genéticos, para así minimizar los efectos secundarios e incluso la interferencia entre combinaciones de terapias, que más que ayudar al paciente, lo perjudiquen.

EL GRAN APORTE DE LA GENÉTICADesde los primeros descubrimientos sobre la naturaleza de nuestra constitución hereditaria, la genética ha influenciado enormemente a la medicina. Con el Proyecto del Genoma Humano (1990-2003) se logró descubrir el orden de los casi tres mil millones de nucleótidos que componen nuestro material genético.

Gracias a ello, se han podido identificar los cerca de 30 mil genes que constituyen nuestra herencia, e incluso las variaciones que éstos pueden presentar entre los individuos. Este conocimiento

nos conducirá a corto plazo a nuevos modos revolucionarios de diagnosticar, tratar y, un día, prevenir los miles de desórdenes con componente hereditario mayor o menor que nos afectan.

No está por demás agregar que esta misma información aportará nuevas pistas que provean al entendimiento de la biología humana, sobre todo cuando se contrasten con los proyectos genómicos de organismos no humanos actualmente en curso (perro, gorila y macaco) e incluso algunos ya concluidos (rata, ratón y chimpancé).

NUEVAS PRUEBAS DIAGNÓSTICASEn la actualidad, muchas compañías se han abocado al desarrollo de numerosos estuches de diagnóstico genético, sustentados en los avances y el conocimiento logrado sobre nuestro genoma.

Se pueden detectar de manera rápida, ya sea en un hospital o en laboratorios especializados, decenas, si no es que más de un centenar de enfermedades genéticas, basándose en la detección de diferencias relevantes entre el gen analizado en un paciente particular, comparado con el ADN de pacientes sanos.

Los métodos disponibles actualmente permiten detectar virtualmente cualquier mutación en la secuencia del ADN, desde una mutación puntual (en la cual una base nucleotídica es sustituida por otra) hasta cambios más sustanciales, como deleciones, inserciones, duplicaciones o variaciones en el número de copias de secuencias repetitivas de ADN.

Es importante mencionar que estos nuevos “tests genéticos” pueden ir dirigidos hacia el genoma del individuo (para analizarle SNPs), o hacia el transcriptoma (conjunto de RNA mensajeros o RNAms del órgano blanco (como en el caso del cáncer).

Mientras que las primeras abarcan el análisis de la secuencia nucleotídica per se, las segundas abordan el análisis de la expresión génica mediante la cuantificación de los RNAms.

Otros más dirigidos a las proteínas permiten la determinación del perfil proteico (proteoma). E incluso, están desarrollándose otros más con ensayos de tipo funcional para valorar la posible respuesta al tratamiento y poder anticipar su eficacia.

22 35

que destacan enzimas como las amilasas, proteasas, lipasas y celulasas (quita pelusas), tiene una gran aplicación en términos de volumen y de valor, además de estar en continuo desarrollo. Por ejemplo, la estabilidad de las enzimas frente a otros componentes usados en la formulación de los detergentes, que a menudo se convierten en problemas, ya que el trabajo de las enzimas no se realiza en las mismas condiciones que los otros integrantes de la fórmula. Una alternativa sería el uso de nuevas enzimas que fuesen eficientes a bajas temperaturas y a pH alcalino, además de estables. Recientemente se ha introducido en los detergentes una nueva clase de enzimas, las mananasas, que ayudan a remover residuos de comida que contienen goma guar, aditivo comúnmente utilizado en algunos alimentos.

ENZIMAS DE MICROORGANISMOSHasta aquí sólo hemos mencionado unos cuantos ejemplos de enzimas que pueden ser utilizadas en la industria, y podríamos seguir con una lista enorme de ellas. Sin embargo, no quiero dejar de mencionar aquellas enzimas que se obtienen de microorganismos (bacterias y arqueas) que viven en ambientes extremos (extremófilos); esto es, que son capaces de crecer a temperaturas elevadas entre 80 y 1100C.

Estos microorganismos han sido aislados de la tierra, agua dulce y de ambientes marinos, cuyas enzimas poseen características muy especiales; por ejemplo, son termoestables, ya que su temperatura óptima de actividad va desde 70 hasta 1100C. L, siendo las más comunes entre 60 y 800C, en comparación con las enzimas de microorganismos normales que trabajan alrededor de los 400 C.

Estas enzimas, también denominadas termoenzimas, están comprendidas dentro del grupo de las extremoenzimas, que pueden funcionar en condiciones de altos niveles de sal (haloenzima), bajo condiciones muy alcalinas (alcaloenzimas) o bajo condiciones extremas de acidez o de presión. Una de las ventajas que presenta este tipo de

enzimas es que se pueden purificar mediante tratamientos térmicos, y su termoestabilidad está asociada a la resistencia química a ciertos compuestos desnaturalizantes, como algunos solventes orgánicos y a otras sustancias como el clorhidrato de guanidina. Las termoenzimas han encontrado numerosas aplicaciones en varios campos, entre ellos biología molecular. Broca y Col (1969), descubrieron una enzima de Thermos aquaticus que es un microorganismo termófilo que presenta una temperatura óptima de crecimiento a 750 C. Esta enzima, que fue denominada Taq polimerasa, es muy utilizada en las técnicas de PCR.

MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOSLas enzimas de microorganismos extremófilos han servido como modelo para llevar a cabo estudios de evolución, estructura-función y biocatálisis bajo condiciones extremas. El futuro de este campo representa un enorme potencial de estudio, tanto para la ciencia como para su aplicación en una gran variedad de industrias.

En conclusión, podemos decir que en décadas pasadas hubo progresos importantes relacionados con las enzimas, con objeto de atender las necesidades de la industria. Actualmente, se ha utilizado ampliamente el término de ingeniería de enzimas para definir un conjunto de procedimientos moleculares que pueden ser aplicados al diseño y construcción de enzimas con propiedades definidas, que puedan trabajar en condiciones que anteriormente no les eran permitidas.

Esto abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo; en fin, urge la búsqueda de nuevos y eficientes biocatalizadores que incluyan el conocimiento de los mecanismos enzimáticos, que permitan abrir nuevas posibilidades de aplicación de las enzimas y al mismo tiempo eliminar los problemas que se presenten para su utilización en la industria.

LA MEDICINA PERSONALIZADAMuchas enfermedades como el alzhaimer, varios tipos de cánceres y hepatitis, entre tantas, podrán -con el uso de todas estas herramientas diagnósticas- subclasificarse molecularmente de acuerdo con “su perfil genético”.

Con ello se podrán dirigir tratamientos más específicos para el subtipo al que pertenezcan, retroalimentándose del análisis de laboratorio de respuesta fisiológica de cada paciente al fármaco de elección. Así, no es de extrañar escuchar cada día más del uso de microarreglos de DNA en la subclasificación de tumores, en lugar de basarse exclusivamente en la sintomatología y el análisis de biopsias.

Pero la medicina personalizada no sólo consiste en brindar los tratamientos específicos de acuerdo a las necesidades individuales de cada paciente, sino que en un futuro no muy lejano nos permitirá conocer desde nuestro nacimiento el riesgo hereditario a padecer ciertas enfermedades, y ésta será una herramienta de gran utilidad para cambiar hábitos de vida y así minimizar sus impactos.

REFERENCIAS:The Royal Society. Personalised medicines: hopes and realities. Septiembre 2005.http://www.royalsoc.ac.uk/document.asp?id=3780

Ginsburg, G.S., Konstance, R.P., Allsbro, J.S., Schulman, K.A. Implications of pharmacogenomics for drug development and clinical practice. Arch Intern Med 2005; 165: 2331-2336.

Becker, S.L. Clinical relevance of advances in pharmacogenomics. Clinical care options L. Disponible en: http://clinicaloptions.com (con acceso el 19 de noviembre de 2005).

www.vitagenomics.comA follow-up study of asymptomatic HPV positive women.Oscar Fajardo, Juan Francisco González, Geraldina Guerrero, Lezmes Valdez, Ricardo Cerda, Sofía Bernal, Rocío Ortiz Lopez, Augusto Rojas Martinez, Hugo Alberto Barrera Saldaña. (Manuscrito en preparación).

¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO? Si bien parece estar próximo el día en el cual contemos con una terapia personalizada, tenemos que tener claras las preguntas éticas asociadas a este logro. ¿El contar con la información genética es o no una invasión de la privacidad de los pacientes? ¿Contaremos con medidas de seguridad o una legislación adecuada que impida el mal uso de esta información? ¿Estarán o no disponibles para todos las nuevas terapias, los fármacos desarrollados y los avances en la atención médica, o sólo para una minoría capaz de pagar sus elevados costos?

También debemos pasar por una mayor apertura de nuestro criterio y recordar que, si bien la medicina personalizada nos permitirá conocer si una persona va a responder al fármaco de forma efectiva y segura, permitiéndonos evitar aquellos medicamentos ineficaces y peligrosos, los genes no son los únicos que condicionan el éxito de un tratamiento particular, sino que el ambiente también juega un papel muy importante, y el especialista debe tener la capacidad de asociarlo al éxito o falla de su prescripción terapéutica.

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de Cristo, se produjo este alimento por primera vez, pero su producción a gran escala no llegó sino hasta que se produjo la revolución industrial y el desarrollo de las ciudades.

El método de fabricación del queso es bastante sencillo, y consiste en fermentar la leche con el llamado cuajo, constituido por una mezcla de enzimas como la quimiosina y pepsina, obtenidas del cuajar de las terneras jóvenes. La combinación de modalidades en la coagulación y maduración, además de la diferente procedencia de la leche, da origen a la enorme variedad de quesos existentes.

Las pectinasas son enzimas que hidrolizan la pectina, sustancia presente en las paredes de las células vegetales. En el procesamiento de jugos de frutas, el producto obtenido es generalmente viscoso y turbio debido a la pectina disuelta. Al adicionar las pectinasas, la viscosidad disminuye y el líquido se clarifica adquiriendo una presentación más atractiva para el consumidor.

La obtención de jarabes fructosados a partir de almidón de maíz es un proceso que representa un caso en la industria en donde el uso de enzimas es esencial. Estos jarabes se utilizan en la elaboración de bebidas refrescantes, repostería, productos lácteos, y actualmente su uso se ha expandido a la industria farmacéutica. Durante el proceso para la obtención de estos jarabes, se involucran varios pasos enzimáticos que utilizan tres enzimas: amilasas, glucoamilasas y glucosa isomerasa, cuyo inconveniente es que las condiciones de operación están limitadas por las propiedades de cada una de ellas, lo cual constituye un problema para la industria, al disminuir la eficiencia y calidad de los productos.

El uso de estrategias de ingeniería de proteínas ha hecho posible el mejoramiento de las capacidades catalíticas de las enzimas volviendo el proceso más rentable. Una alternativa para la obtención de estos jarabes es el empleo de otra enzima, la invertasa, que es capaz de hidrolizar la sacarosa contenida en el jugo de caña para obtener jarabes ricos en fructosa o jarabes invertidos, llamados así porque los productos de hidrólisis invierten la luz polarizada en el sentido contrario al de la sacarosa. En países productores de azúcar, como México, ésta sería una alternativa para dar un valor agregado a la industria de la caña de azúcar.

En la industria de la panificación se ha demostrado que la adición de amilasas y xilanasas mantiene la flexibilidad y elasticidad del pan, al actuar estas enzimas sobre la fracción de almidones y hemicelulosa que constituyen sus sustratos. A medida que se avance en el conocimiento de los mecanismos de reacción enzimática y de las estructuras enzimáticas, surgirán nuevas aplicaciones futuras.

INDUSTRIA PAPELERALa primera aplicación comercial de las xilanasas, enzimas que degradan la xilana fue en la industria papelera, y ha sido considerada como una de las aplicaciones biotecnológicas más importantes. El tratamiento de la pulpa, proveniente del proceso Kraft, con xilanasas de origen fúngico, reduce la demanda de compuestos clorados utilizados para su blanqueo, y además confiere al papel una mejor calidad y brillantez que

la que se logra con los tratamientos químicos tradicionales, tecnologías que ya han sido implementadas industrialmente en países como Canadá, Escandinavia y Chile.

La industria de la pulpa y del papel es una de las más contaminantes, después de la industria azucarera, ya que el agua usada en estos procesos es descargada en los ríos contaminándolos y acabando con la vida acuática, al formarse compuestos tóxicos como los clorados. El uso de xilanasas en estos procesos contribuiría a producir tecnologías limpias, impidiendo que estos compuestos aumenten la contaminación de dichos sitios.

INDUSTRIA AGROPECUARIAOtro de los usos de estas enzimas es en la industria agropecuaria, ya que ayuda a romper la fibra de alimento para ganado bovino, rico en celulosa y hemicelulosa, incrementando la disponibilidad de los nutrientes en carbohidratos fácilmente asimilables, lo que permite que el animal gane más peso. El uso de enzimas adecuadas en nutrición aviar, pollos y gallinas hace bajar el consumo de grano, logrando un ahorro considerable para el productor, además de un mejor aprovechamiento de las dietas. Dado el potencial de aplicación de las xilanasas, cabe mencionar que nuestro grupo de investigación se está enfocando al estudio de estos sistemas xilanolíticos en bacterias (inducción, producción bajo diferentes condiciones, purificación, caracterización, clonación y expresión molecular) con objeto de lograr un uso más eficiente dentro de estas industrias.

INDUSTRIA DE LOS DETERGENTESEl uso de aditivos en la industria de los detergentes, entre los

Mayra de la Torre Martínez. La doctora De la Torre Martínez es investigadora titular del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, en Hermosillo, Sonora, México.

Estudió la Licenciatura en Ingeniería Bioquímica y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en Microbiología de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional de México.

Sus áreas de investigación comprenden la ingeniería de bioprocesos (cinética de fermentaciones, síntesis de procesos), el control biológico de plagas y enfermedades agrícolas con microorganismos y nemátodos entomopatógenos; así como la ingeniería metabólica (efecto de las condiciones de cultivo sobre la expresión de genes y metabolismo en Bacillus thuringiensis).

Es autora de numerosos artículos y publicaciones científicas, y coautora de patentes vinculadas al proceso mejorado de fermentación para la producción de PUC y al proceso de alta concentración celular para la producción de un bioinsecticida a base de Bacillus thuringiensis.

En el año 2003 fue condecorada con el premio otorgado por la Academia de Ciencias del Tercer Mundo en el área de ingeniería.

A)¿Qué es y a dónde nos lleva el Desarrollo Sustentable? Conceptos.

La degradación que presenta en estos momentos el medio ambiente tiene mucho que ver con la expansión de las actividades comerciales e industriales de las empresas en todo el planeta, ya que dentro de sus prioridades no había estado la preocupación por el medio ambiente natural de donde adquieren los

recursos naturales para la producción de sus bienes, ni tampoco el cómo renovarlos. A causa de las consecuencias de la sobreexplotación de estos recursos naturales, muchos negocios han cerrado, y han quedado muchas secuelas del daño ecológico; de aquí que a nivel mundial se haya propuesto desde hace ya algunos años el término Desarrollo Sustentable.

Laboratorio de Genómica y

Bioinformática de la ULIEG / UANL

[email protected]@hotmail.com

Doctora Elva T. Aréchiga Carvajal

Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

20 37

Se sabe que el uso de las enzimas es muy antiguo. Su actividad catalítica ha sido usada por el hombre desde tiempos bíblicos en la elaboración de quesos y en fermentaciones para la obtención de vinagre, vino y cerveza. Todos estos procesos se llevaron a cabo con enzimas producidas por microorganismos que se encontraban presentes de manera natural en los sustratos; posteriormente se empezaron a extraer enzimas muy diversas, que hicieron que su empleo se extendiera a diversas ramas de la industria, como la de detergentes, papelera, textil, farmacéutica, alimentaria, etcétera.

HERRAMIENTAS BIOTECNOLÓGICASDesde la década de los 80, los sistemas enzimáticos han podido ser modificados con ayuda de herramientas usadas en la biotecnología, como la ingeniería de proteínas y, más recientemente, con la evolución dirigida o una combinación de ambas, lo que ha permitido acrecentar la capacidad catalítica de las enzimas, modificando sus estructuras, ph óptimo o su estabilidad, con el fin de hacerlas más eficientes o más controlables, y extender la posibilidad de su aplicación en áreas donde no habían sido utilizadas.

Sin embargo, aunque la cantidad de enzimas que se conoce es muy grande y los avances que han tenido lugar son muchos,

son pocas las que han llegado a cristalizar en procesos industriales. Uno de los campos que en las décadas de los años 40 y 50 tuvo un éxito sin precedentes, desde el punto de vista microbiológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue la transformación de esteroides por vía enzimática, lo que dio lugar a la síntesis de importantes hormonas, como los corticoesteroides.

Desde hace varias décadas se dispone de enzimas relativamente puras; la mayoría de ellas son de acción hidrolítica y han sido utilizadas en la degradación de sustratos naturales; por ejemplo las celulasas, xilanasas, amilasas, y proteasas, que son utilizadas en la industria de la pulpa y el papel, textil, detergentes, alimentaria y, más recientemente, en la industria agropecuaria y en panificación.

A continuación mencionaré algunos ejemplos de enzimas utilizadas en diversas industrias:

INDUSTRIA ALIMENTARIA Las aplicaciones de las enzimas como amilasas, xilanasas, pectinasas, renina, etcétera, en la industria alimentaria son muchas y muy diversas: La fabricación de quesos es una de las industrias más antiguas y con una gran tradición en todas las culturas. Se tienen noticias de que en el año 3000 antes

Glicosil hidrolasas (hemicelulasas)Familia 11

El concepto de sustentabilidad proviene directamente de las Ciencias Biológicas, de la forma de evaluar la conservación o depredación de un recurso. En esta área se trata de incorporar a los criterios de trabajo las características de crecimiento, reproductivas y biológicas en general, de un recurso natural explotable. Existen también fenómenos y reglamentaciones que surgen y operan al margen del concepto de uso sustentable de los recursos naturales, como lo son los programas de protección de los bosques, el cierre de áreas de pastoreo, la implementación de vedas de caza y pesca, y la protección de estos recursos.

Éstos se generan para limitar la exagerada explotación de los recursos naturales, sin prestar mayor importancia al posible daño económico que estas medidas traen a las poblaciones aledañas o que dependen de alguna u otra forma de estas actividades. Lo ideal sería generar programas que promovieran el uso de éstos de manera sustentable. Por un lado, se evitaría la depredación de los recursos, y, por el otro, se mantendrían y/o mejorarían los niveles y condiciones de vida de los habitantes del área.

Ya no se debe pensar sólo en explotar los recursos, sino en obtener el máximo valor agregado sin dañar el acervo existente, debiéndosele tratar como bienes de inversión y no como de consumo. Como se puede ver, la base del desarrollo sustentable está constituida grosso modo por la estructura de incentivos, legislación, gestión y organización de actividades productivas con este enfoque.

Países de Latinoamérica y el Caribe se han venido preocupando por cuidar el medio ambiente y promover su desarrollo económico. En 1996, por iniciativa del Banco Interamericano de Desarrollo y la Organización de Estados Americanos, se creó el “Programa Interamericano para el Desarrollo Sostenible (CIDI)”, que proponía las bases estratégicas para un Desarrollo Sustentable. Con objetivos como apoyar el intercambio de información en los temas del desarrollo sustentable, así como la transferencia directa de experiencias entre los países, instituciones y organizaciones que actúan en estos temas, además de promover la transferencia de tecnología en términos justos y favorables; por otro lado, la identificación de mecanismos apropiados de financiamiento y de una amplia participación de la sociedad.

B)¿Cómo puede la Biotecnología aportar al Desarrollo Sustentable? Ideas. La necesidad de estar al nivel de la competencia lleva a los productores a buscar el mejoramiento de los procesos y la calidad de sus productos. Para ser competitivos en los mercados globalizados, las empresas de la ciencia de la vida reconocen que la Biotecnología juega un papel muy importante para lograr los más altos beneficios. Adentrándonos en el tema de la conservación ambiental de las naciones, siguen a continuación algunos ejemplos de cómo el desarrollo biotecnológico ha mejorado o puede mejorar la transformación productiva y el equilibrio ambiental.

1.- BIOTECNOLOGÍA Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.La mayoría de los procesos productivos de la industria alimentaria generan metros y metros cúbicos de agua

contaminada con residuos orgánicos que son liberados en las corrientes naturales o en los sistemas de drenaje municipales sin tratamiento previo. Éstas, en algunos casos, no poseen microorganismos capaces de degradar la contaminación presente en el agua, debido al uso de detergentes, microbiocidas y desinfectantes en los procesos o a exposiciones a altas temperaturas durante las fases de transformación de los productos. La aplicación de recursos biotecnológicos en estos casos es relativamente sencilla, y por lo regular no se da por falta de conocimiento.

Por ejemplo, ya se han desarrollado diferentes tipos de detergentes biodegradables, menos tóxicos para los microorganismos de los desechos, que son los encargados de degradar la materia orgánica. Por otro lado, existen ya de manera comercial numerosas cepas de bacterias esporuladas, sobre todo del género Bacillus, que han sido seleccionadas por su capacidad de secretar en los medios enzimas capaces de degradar biomoléculas como los lípidos y carbohidratos, que normalmente son abundantes en este tipo de aguas residuales, acelerando así el proceso de biodegradación (en inglés, a este proceso se le conoce como Bioaugmentation).

También, al incrementar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua de desecho, se estimula la degradación aeróbica de los contaminantes, y se inhibe la degradación anaerobia, que es la que produce malos olores y gases nocivos al medio ambiente. La implementación de estos cambios en los procesos y la aplicación de bacterias y enzimas a los procesos productivos tienen múltiples trabas en la actualidad. Existen rezagos en materia de normatividad para la importación de estas tecnologías, tal vez debido a que su uso no se conoce o no ha sido difundido. El avance en éstas tal vez sería el primer paso para el mejor aprovechamiento en México de estas tecnologías ya probadas y accesibles en los mercados internacionales. 2.- BIOTECNOLOGÍA Y EMISIÓN DE GASES NOCIVOS AL MEDIO AMBIENTE.La producción de basura es inevitable, pero se puede reducir mediante cambios sutiles en los procesos de producción industrial. La basura que finalmente es inevitable producir se divide en desechos inorgánicos (que pueden ser reciclados) y los orgánicos, que con el paso del tiempo se van degradando y producen filtraciones contaminantes en los mantos acuíferos y gases nocivos para la salud. ¿Cómo se pueden utilizar estos

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de Cristo, se produjo este alimento por primera vez, pero su producción a gran escala no llegó sino hasta que se produjo la revolución industrial y el desarrollo de las ciudades.

El método de fabricación del queso es bastante sencillo, y consiste en fermentar la leche con el llamado cuajo, constituido por una mezcla de enzimas como la quimiosina y pepsina, obtenidas del cuajar de las terneras jóvenes. La combinación de modalidades en la coagulación y maduración, además de la diferente procedencia de la leche, da origen a la enorme variedad de quesos existentes.

Las pectinasas son enzimas que hidrolizan la pectina, sustancia presente en las paredes de las células vegetales. En el procesamiento de jugos de frutas, el producto obtenido es generalmente viscoso y turbio debido a la pectina disuelta. Al adicionar las pectinasas, la viscosidad disminuye y el líquido se clarifica adquiriendo una presentación más atractiva para el consumidor.

La obtención de jarabes fructosados a partir de almidón de maíz es un proceso que representa un caso en la industria en donde el uso de enzimas es esencial. Estos jarabes se utilizan en la elaboración de bebidas refrescantes, repostería, productos lácteos, y actualmente su uso se ha expandido a la industria farmacéutica. Durante el proceso para la obtención de estos jarabes, se involucran varios pasos enzimáticos que utilizan tres enzimas: amilasas, glucoamilasas y glucosa isomerasa, cuyo inconveniente es que las condiciones de operación están limitadas por las propiedades de cada una de ellas, lo cual constituye un problema para la industria, al disminuir la eficiencia y calidad de los productos.

El uso de estrategias de ingeniería de proteínas ha hecho posible el mejoramiento de las capacidades catalíticas de las enzimas volviendo el proceso más rentable. Una alternativa para la obtención de estos jarabes es el empleo de otra enzima, la invertasa, que es capaz de hidrolizar la sacarosa contenida en el jugo de caña para obtener jarabes ricos en fructosa o jarabes invertidos, llamados así porque los productos de hidrólisis invierten la luz polarizada en el sentido contrario al de la sacarosa. En países productores de azúcar, como México, ésta sería una alternativa para dar un valor agregado a la industria de la caña de azúcar.

En la industria de la panificación se ha demostrado que la adición de amilasas y xilanasas mantiene la flexibilidad y elasticidad del pan, al actuar estas enzimas sobre la fracción de almidones y hemicelulosa que constituyen sus sustratos. A medida que se avance en el conocimiento de los mecanismos de reacción enzimática y de las estructuras enzimáticas, surgirán nuevas aplicaciones futuras.

INDUSTRIA PAPELERALa primera aplicación comercial de las xilanasas, enzimas que degradan la xilana fue en la industria papelera, y ha sido considerada como una de las aplicaciones biotecnológicas más importantes. El tratamiento de la pulpa, proveniente del proceso Kraft, con xilanasas de origen fúngico, reduce la demanda de compuestos clorados utilizados para su blanqueo, y además confiere al papel una mejor calidad y brillantez que

la que se logra con los tratamientos químicos tradicionales, tecnologías que ya han sido implementadas industrialmente en países como Canadá, Escandinavia y Chile.

La industria de la pulpa y del papel es una de las más contaminantes, después de la industria azucarera, ya que el agua usada en estos procesos es descargada en los ríos contaminándolos y acabando con la vida acuática, al formarse compuestos tóxicos como los clorados. El uso de xilanasas en estos procesos contribuiría a producir tecnologías limpias, impidiendo que estos compuestos aumenten la contaminación de dichos sitios.

INDUSTRIA AGROPECUARIAOtro de los usos de estas enzimas es en la industria agropecuaria, ya que ayuda a romper la fibra de alimento para ganado bovino, rico en celulosa y hemicelulosa, incrementando la disponibilidad de los nutrientes en carbohidratos fácilmente asimilables, lo que permite que el animal gane más peso. El uso de enzimas adecuadas en nutrición aviar, pollos y gallinas hace bajar el consumo de grano, logrando un ahorro considerable para el productor, además de un mejor aprovechamiento de las dietas. Dado el potencial de aplicación de las xilanasas, cabe mencionar que nuestro grupo de investigación se está enfocando al estudio de estos sistemas xilanolíticos en bacterias (inducción, producción bajo diferentes condiciones, purificación, caracterización, clonación y expresión molecular) con objeto de lograr un uso más eficiente dentro de estas industrias.

INDUSTRIA DE LOS DETERGENTESEl uso de aditivos en la industria de los detergentes, entre los

Mayra de la Torre Martínez. La doctora De la Torre Martínez es investigadora titular del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, en Hermosillo, Sonora, México.

Estudió la Licenciatura en Ingeniería Bioquímica y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en Microbiología de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional de México.

Sus áreas de investigación comprenden la ingeniería de bioprocesos (cinética de fermentaciones, síntesis de procesos), el control biológico de plagas y enfermedades agrícolas con microorganismos y nemátodos entomopatógenos; así como la ingeniería metabólica (efecto de las condiciones de cultivo sobre la expresión de genes y metabolismo en Bacillus thuringiensis).

Es autora de numerosos artículos y publicaciones científicas, y coautora de patentes vinculadas al proceso mejorado de fermentación para la producción de PUC y al proceso de alta concentración celular para la producción de un bioinsecticida a base de Bacillus thuringiensis.

En el año 2003 fue condecorada con el premio otorgado por la Academia de Ciencias del Tercer Mundo en el área de ingeniería.

A)¿Qué es y a dónde nos lleva el Desarrollo Sustentable? Conceptos.

La degradación que presenta en estos momentos el medio ambiente tiene mucho que ver con la expansión de las actividades comerciales e industriales de las empresas en todo el planeta, ya que dentro de sus prioridades no había estado la preocupación por el medio ambiente natural de donde adquieren los

recursos naturales para la producción de sus bienes, ni tampoco el cómo renovarlos. A causa de las consecuencias de la sobreexplotación de estos recursos naturales, muchos negocios han cerrado, y han quedado muchas secuelas del daño ecológico; de aquí que a nivel mundial se haya propuesto desde hace ya algunos años el término Desarrollo Sustentable.

Laboratorio de Genómica y

Bioinformática de la ULIEG / UANL

[email protected]@hotmail.com

Doctora Elva T. Aréchiga Carvajal

Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

20 37

Se sabe que el uso de las enzimas es muy antiguo. Su actividad catalítica ha sido usada por el hombre desde tiempos bíblicos en la elaboración de quesos y en fermentaciones para la obtención de vinagre, vino y cerveza. Todos estos procesos se llevaron a cabo con enzimas producidas por microorganismos que se encontraban presentes de manera natural en los sustratos; posteriormente se empezaron a extraer enzimas muy diversas, que hicieron que su empleo se extendiera a diversas ramas de la industria, como la de detergentes, papelera, textil, farmacéutica, alimentaria, etcétera.

HERRAMIENTAS BIOTECNOLÓGICASDesde la década de los 80, los sistemas enzimáticos han podido ser modificados con ayuda de herramientas usadas en la biotecnología, como la ingeniería de proteínas y, más recientemente, con la evolución dirigida o una combinación de ambas, lo que ha permitido acrecentar la capacidad catalítica de las enzimas, modificando sus estructuras, ph óptimo o su estabilidad, con el fin de hacerlas más eficientes o más controlables, y extender la posibilidad de su aplicación en áreas donde no habían sido utilizadas.

Sin embargo, aunque la cantidad de enzimas que se conoce es muy grande y los avances que han tenido lugar son muchos,

son pocas las que han llegado a cristalizar en procesos industriales. Uno de los campos que en las décadas de los años 40 y 50 tuvo un éxito sin precedentes, desde el punto de vista microbiológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue la transformación de esteroides por vía enzimática, lo que dio lugar a la síntesis de importantes hormonas, como los corticoesteroides.

Desde hace varias décadas se dispone de enzimas relativamente puras; la mayoría de ellas son de acción hidrolítica y han sido utilizadas en la degradación de sustratos naturales; por ejemplo las celulasas, xilanasas, amilasas, y proteasas, que son utilizadas en la industria de la pulpa y el papel, textil, detergentes, alimentaria y, más recientemente, en la industria agropecuaria y en panificación.

A continuación mencionaré algunos ejemplos de enzimas utilizadas en diversas industrias:

INDUSTRIA ALIMENTARIA Las aplicaciones de las enzimas como amilasas, xilanasas, pectinasas, renina, etcétera, en la industria alimentaria son muchas y muy diversas: La fabricación de quesos es una de las industrias más antiguas y con una gran tradición en todas las culturas. Se tienen noticias de que en el año 3000 antes

Glicosil hidrolasas (hemicelulasas)Familia 11

El concepto de sustentabilidad proviene directamente de las Ciencias Biológicas, de la forma de evaluar la conservación o depredación de un recurso. En esta área se trata de incorporar a los criterios de trabajo las características de crecimiento, reproductivas y biológicas en general, de un recurso natural explotable. Existen también fenómenos y reglamentaciones que surgen y operan al margen del concepto de uso sustentable de los recursos naturales, como lo son los programas de protección de los bosques, el cierre de áreas de pastoreo, la implementación de vedas de caza y pesca, y la protección de estos recursos.

Éstos se generan para limitar la exagerada explotación de los recursos naturales, sin prestar mayor importancia al posible daño económico que estas medidas traen a las poblaciones aledañas o que dependen de alguna u otra forma de estas actividades. Lo ideal sería generar programas que promovieran el uso de éstos de manera sustentable. Por un lado, se evitaría la depredación de los recursos, y, por el otro, se mantendrían y/o mejorarían los niveles y condiciones de vida de los habitantes del área.

Ya no se debe pensar sólo en explotar los recursos, sino en obtener el máximo valor agregado sin dañar el acervo existente, debiéndosele tratar como bienes de inversión y no como de consumo. Como se puede ver, la base del desarrollo sustentable está constituida grosso modo por la estructura de incentivos, legislación, gestión y organización de actividades productivas con este enfoque.

Países de Latinoamérica y el Caribe se han venido preocupando por cuidar el medio ambiente y promover su desarrollo económico. En 1996, por iniciativa del Banco Interamericano de Desarrollo y la Organización de Estados Americanos, se creó el “Programa Interamericano para el Desarrollo Sostenible (CIDI)”, que proponía las bases estratégicas para un Desarrollo Sustentable. Con objetivos como apoyar el intercambio de información en los temas del desarrollo sustentable, así como la transferencia directa de experiencias entre los países, instituciones y organizaciones que actúan en estos temas, además de promover la transferencia de tecnología en términos justos y favorables; por otro lado, la identificación de mecanismos apropiados de financiamiento y de una amplia participación de la sociedad.

B)¿Cómo puede la Biotecnología aportar al Desarrollo Sustentable? Ideas. La necesidad de estar al nivel de la competencia lleva a los productores a buscar el mejoramiento de los procesos y la calidad de sus productos. Para ser competitivos en los mercados globalizados, las empresas de la ciencia de la vida reconocen que la Biotecnología juega un papel muy importante para lograr los más altos beneficios. Adentrándonos en el tema de la conservación ambiental de las naciones, siguen a continuación algunos ejemplos de cómo el desarrollo biotecnológico ha mejorado o puede mejorar la transformación productiva y el equilibrio ambiental.

1.- BIOTECNOLOGÍA Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.La mayoría de los procesos productivos de la industria alimentaria generan metros y metros cúbicos de agua

contaminada con residuos orgánicos que son liberados en las corrientes naturales o en los sistemas de drenaje municipales sin tratamiento previo. Éstas, en algunos casos, no poseen microorganismos capaces de degradar la contaminación presente en el agua, debido al uso de detergentes, microbiocidas y desinfectantes en los procesos o a exposiciones a altas temperaturas durante las fases de transformación de los productos. La aplicación de recursos biotecnológicos en estos casos es relativamente sencilla, y por lo regular no se da por falta de conocimiento.

Por ejemplo, ya se han desarrollado diferentes tipos de detergentes biodegradables, menos tóxicos para los microorganismos de los desechos, que son los encargados de degradar la materia orgánica. Por otro lado, existen ya de manera comercial numerosas cepas de bacterias esporuladas, sobre todo del género Bacillus, que han sido seleccionadas por su capacidad de secretar en los medios enzimas capaces de degradar biomoléculas como los lípidos y carbohidratos, que normalmente son abundantes en este tipo de aguas residuales, acelerando así el proceso de biodegradación (en inglés, a este proceso se le conoce como Bioaugmentation).

También, al incrementar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua de desecho, se estimula la degradación aeróbica de los contaminantes, y se inhibe la degradación anaerobia, que es la que produce malos olores y gases nocivos al medio ambiente. La implementación de estos cambios en los procesos y la aplicación de bacterias y enzimas a los procesos productivos tienen múltiples trabas en la actualidad. Existen rezagos en materia de normatividad para la importación de estas tecnologías, tal vez debido a que su uso no se conoce o no ha sido difundido. El avance en éstas tal vez sería el primer paso para el mejor aprovechamiento en México de estas tecnologías ya probadas y accesibles en los mercados internacionales. 2.- BIOTECNOLOGÍA Y EMISIÓN DE GASES NOCIVOS AL MEDIO AMBIENTE.La producción de basura es inevitable, pero se puede reducir mediante cambios sutiles en los procesos de producción industrial. La basura que finalmente es inevitable producir se divide en desechos inorgánicos (que pueden ser reciclados) y los orgánicos, que con el paso del tiempo se van degradando y producen filtraciones contaminantes en los mantos acuíferos y gases nocivos para la salud. ¿Cómo se pueden utilizar estos

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Mary Lopretti. La doctora Lopretti es profesora investigadora del Departamento de Bioquímica y Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República del Uruguay, y directora del Departamento de Biotecnología del Laboratorio Tecnológico Uruguayo (LATU).

Estudió biología y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en la misma disciplina, en la Facultad de Humanidades y Ciencias, de la Universidad de la República. Ha realizado estudios de posgrado en Biotecnología en la Universidad de Caixias do Sul, en Brasil, y posee un posdoctorado del Instituto Politécnico Nacional en Grenoble, Francia.

Ha impartido cátedra en los Departamentos de Biofísica y Bioquímica de la Facultad de Humanidades y Ciencias, así como en la Facultad de Veterinaria. Además de sus actividades de enseñanza de biotecnología a nivel maestría, participa como jurado en exámenes de oposición para catedráticos, así como de tesis de doctorado en la Universidad de Porto, en Portugal.

Ha participado en 20 proyectos internacionales de investigación y/o desarrollo, publicado tres libros, escrito en 40 publicaciones y recibido diversos premios y condecoraciones.

La enzimología o ciencia encargada del estudio de las enzimas ha experimentado grandes avances, al igual que sus aplicaciones en la industria, y juega un papel muy importante en el desarrollo de la biotecnología. Las enzimas se encuentran en todos los organismos vivientes, desde las bacterias, hongos,

levaduras, micro y macro algas, así como en plantas como la papaya (papaína), piña (ananasa), etcétera, y órganos de algunos animales (renina), y llevan a cabo una gran variedad de transformaciones metabólicas en condiciones muy suaves, y además son altamente selectivas y estereoespecíficas .

Se abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo

Investigadora / CINVESTAV / MéxicoDoctora María del Carmen Montes Horcasitas

desechos para producir un bien? En muchos países (incluido México) se están utilizando para producir composta, útil para abonar la tierra y para producir gas metano (cuando éstos son degradados de manera anaeróbica controlada). Al implementar este tipo de procesos, se reducen los efectos contaminantes de estos residuos, se generan nuevas fuentes de trabajo y se generan productos útiles a través de la biotecnología.

3.- BIOTECNOLOGÍA Y EFICIENCIA EN EL USO DE RECURSOS FORESTALES.a.- La industria papelera. La fabricación de pasta, papel y derivados del papel alcanza cifras que sitúan a esta industria entre las más grandes del mundo. La principal fuente de fibra para la producción de pasta en este siglo ha sido la madera procedente de los bosques de coníferas, aunque más recientemente ha aumentado la utilización de bosques tropicales y boreales. Mas allá de hablar del uso cauteloso de estos recursos, habría que referirse a las aplicaciones de la biotecnología que se han investigado para la mejora de los procesos de producción de papel. La lignina representa entre un 16 y un 33 por ciento del peso total, según el tipo de madera.

Se trata de una molécula muy particular y difícil de degradar. Industrialmente, es necesario quitar la lignina de la madera para elaborar el papel u otros productos derivados, y cuando ésta se separa de la pulpa, resulta un producto molesto. En la naturaleza, existen diferentes microorganismos asociados a la descomposición de la madera, pero hasta ahora los únicos capaces de degradar la lignina son los hongos basidiomicetos llamados de la “pudrición blanca” (Phanerochaete, Coriolus). Se ha investigado desde hace tiempo el uso de enzimas obtenidas de estos microorganismos que sean capaces de degradar la lignina, como lo son las lacasas, o que ayuden a su remoción como las xilanasas.

Las lacasas pueden ser producidas en grandes cantidades en biorreactores con relativa facilidad; y se ha estado probando, entre otras cosas, su uso en compañía de un mediador para hacer más eficiente el proceso de blanqueo del papel. Diferentes investigaciones han logrado hasta una disminución

del 50 por ciento de la carga de dióxido de cloro (cuyo uso es necesario pero ambientalmente no deseable en el proceso de fabricación de papel) requerido para alcanzar una blancura comercial en pulpas de ciertas maderas como el pino. Las desventajas hasta ahora son: el alto precio de los mediadores y el hecho de que los hongos lignolíticos no son capaces de crecer sobre la lignina cuando ésta es la única fuente de carbono presente en el medio de cultivo.

Los hongos necesitan, inicialmente, un co-sustrato fácilmente degradable, como la glucosa o la celulosa. Sólo entonces estarán en condiciones de degradar la lignina. Todo esto nos deja la expectativa de que los hongos llamados de pudrición blanca, además de deslignificar la madera, son amigables con el medio ambiente y una fuente de negocios y rentabilidad insospechada, ya que con su uso se pueden aumentar las propiedades de los papeles y al mismo tiempo se pueden economizar sus procesos de producción.

EL USO DE LA YUCCA SCHIDIGERAA diferencia del uso de hormonas y enzimas obtenidos mediante la aplicación de la biología molecular, es posible hablar de un caso distinto de aplicación de biotecnología a la industria ganadera. Desde hace más de 20 años se ha utilizado el extracto de Yucca schidigera como aditivo para los alimentos de aves, cerdos, bovinos, mascotas y camarones. Este extracto disminuye notablemente los niveles de reproducción de amoníaco en el abono, tanto metabólico como ambiental, así como del sulfuro de hidrógeno y otros gases nocivos para los animales, así como para mejorar los parámetros productivos de los mismos.

El extracto de yucca (100 por ciento mexicana) posee dos ingredientes activos fundamentales que son los glico-componentes y las saponinas esferoidales. Los primeros son los responsables de abatir los niveles de amoníaco, así como los malos olores en las granjas de producción; y las segundas, por su acción surfactante, hacen más asimilables los alimentos en el tracto digestivo. Como consecuencia de esto último, se mejoran los parámetros productivos, como la conversión alimenticia, la ganancia diaria de peso y el peso final de los animales. Además, mejora las condiciones ambientales de las unidades de producción, baja la incidencia de problemas respiratorios, moscas, así como los índices de mortalidad.

El uso de estos extractos ya ha sido aceptado y regulado en Canadá y en Estados Unidos por la FDA. Esta planta es abundante en las zonas desérticas del país, relativamente fácil de producir, y ofrece una oportunidad de mejorar procesos de engorda de ganado con bajos costos de inversión. De hecho, ya hay compañías mexicanas y norteamericanas que inician la comercialización de este producto, que incluso mejora y mantiene la estabilidad de esta industria con el medio ambiente.

C)¿Cuál es el futuro de la Biotecnología aplicada al Desarrollo Sustentable de México? El futuro de la biotecnología en el desarrollo económico en general del país depende, entre muchas cosas, de la formación de científicos capaces de establecer y mantener

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alimenticia, la tasa de crecimiento, la ganancia de peso y la producción de leche y carne. Más sorprendente ha sido el hallazgo en el que la BGH estimula el crecimiento del salmón y todavía más interesante aún, el que el lactógeno placentario (PL) bovino funciona aún mejor.

NUEVOS PROCESOS BIOTECNOLÓGICOSEn nuestro laboratorio se han construido varias cepas de la levadura Pichia pastoris modificadas por ingeniería genética, productoras de distintas hormonas del crecimiento y proteínas relacionadas con éstas, entre las que podemos mencionar la del crecimiento humano (HGH1) de 22 kDa, su isoforma de 20 kDa (HGH20kDa), su variante placentaria (HGH2), la somatomamotropina coriónica (HCSH) y la prolactina (HPRL).

Además, poseemos un amplio número de cepas productoras de GHs de animales, entre las que se encuentran unas de interés veterinario (GH canina, felina y equina, incluyendo la de aves como gallo, codorniz y pato) y otras de interés pecuario (GH bovina, porcina y caprina). Todas las hormonas son secretadas al medio de cultivo de donde es más fácil recuperarlas y purificarlas. A la fecha, todas las hormonas producidas en esta levadura que han sido probadas presentan actividad biológica y seguimos constantemente actualizando nuestro banco de cepas con nuevas construcciones de diferentes especies, tanto de interés científico como industrial. Es así

como contribuimos con tecnología propia transferible al sector industrial mexicano.

CONCLUSIÓNPor lo anterior, podemos ver cómo día tras día la biotecnología en sus diferentes campos ha estado avanzando a pasos agigantados en áreas tan diversas como lo son la industria agropecuaria, alimentaria, cosmética, farmacéutica, médica, minera y de la bio-remediación, de tal forma que se espera que la biotecnología llegue a ser y se sostenga como la industria más próspera y prominente en el presente siglo.

REFERENCIAS:Ascacio-Martínez J.A. y Barrera-Saldaña H.A. (2004). Production and secretion of biologically active recombinant canine growth hormone by Pichia pastoris. Gene. 340(2):261-266.Barrera-Saldaña H.A. (2001). Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo XXI: Retos y oportunidades. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.Barrera-Saldaña H.A., Ascacio-Martínez Jorge A., Castro Peralta Felipa. (2000). Proyecto Genoma Humano en la UANL. Parte IX. Aplicaciones en la biotecnología animal. CIENCIA UANL. Vol. III, No. 2, Abril-Junio: 182-190.Devlin R.H., Byatt J.C., Maclean E., Yesaki T.Y., Krivi G.G., Jaworski E.G., Clarke W.C. (1994). Bovine placental lactogen is a potent stimulator of growth and displays strong binding to hepatic receptor sites of coho salmon. General and Comparative Endocrinology. 95: 31-41.Escamilla-Treviño L.L.., Viader Salvado J.M., Barrera Saldaña H., Guerrero Olazaran M. (2000). Biosynthesis and secretion of recombinant human growth hormone in Pichia Pastoris. Biotechnology Letter. 22:109-114.Franchi E., Maisano F., Testori S.A, Galli G., Toma S., Parente L., Ferra F.D., y Grandi G. (1991). A new human growth hormone production process using a recombinant Bacillus subtilisstrain. J. Biotechnology. 18: 41-54. Goeddel D.V., Heyneker H.L., Hozumi T., Arentzen R., Itakura K., Yansura D.G., Ross M.J., Miozarri G., Crea R., Seeburg P. (1979). Direct expression in Escherichia coli of a DNA sequence coding for human growth hormone. Nature.

281(5732): 544-548. http://www.fao.org/http://www.genegenie.com.au/http://www.goldenrice.org/index.htmlhttp://www.protheon.com/hgh-yeast.htm.http://www.syngentafoundation.org/Juskevich J.C., Guyer C.G. (1990). Bovine growth hormone: human food safety evaluation. Science. 24: 249(4971): 875-884. Kerr D.E., Liang F., Bondioli K.R., Zhao H., Kreibich G., Wall R.J., Sun T.T. (1997). The bladder as a bioreactor: Urothelium production and secretion of growth hormone into urine. Nature Biotechnology. 16: 75-78. Pavlakis G.N., Hizuka N., Gorden P., Seburg P.H., Hamer D.H. (1981). Expression of two human growth hormone genes in monkey cell infected by simian virus 40 recombinants. Proc. Natl. Acad. Sci.78: 7398-7402. Peel C.J., Bauman D.E. (1987). Somatotropin and lactation. J. Dairy Sci. 70: 474-486. Reyes-Ruiz, J.M., Ascacio-Martinez, J.A., Barrera-Saldana, H.A. (2006). Derivation of a growth hormone gene cassette for goat by mutagenesis of the corresponding bovine construct and its expression in Pichia pastoris.Biotechnol Lett. 28(13):1019-25.Saad I., Castañón R., Solleiro J.L., Orte P., Morales V. (2000). Hormonas del crecimiento: Clonación y evaluación de sus propiedades en la biotecnología médica, veterinaria, pecuaria y piscícola. Justificación Socioeconómica, Cambiotec, S.A. de C.V.

relación con la industria y los organismos encargados de la reglamentación y regulación del uso de estas herramientas en los procesos productivos. Esto es un poco difícil (mas no imposible) en nuestro país, ya que son pocas las oportunidades, en un inicio, para los científicos, de formarse como tales; y menos aún son las industrias con disposición de invertir en la renovación o conservación de sus fuentes de materia prima naturales. Esto puede mejorar con la creación de buenos modelos de gestión que, aun cuando respeten las características propias de cada industria, sean transferibles a cualquier situación. Se deben implementar políticas en donde la liberación y expansión de la industria y las iniciativas de explotación de recursos naturales sean compatibles con la protección del medio ambiente y del Desarrollo Sustentable.

MAYOR EFICIENCIA DEL MERCADOÉstas también deben privilegiar las tecnologías limpias y

las mejoras en los procesos industriales ya existentes, más que las técnicas de limpieza, y abandonar el proteccionismo para poder aumentar la eficiencia del mercado. Para ello, la incorporación de los conceptos aquí tratados y todos aquéllos que tienen que ver con el Desarrollo Sustentable en la educación básica del país, es fundamental. Diferentes miembros de nuestro grupo de trabajo hemos tenido la grata experiencia de poder aplicar estrategias biotecnológicas para la mejora de procesos industriales y tratamiento de aguas residuales; por ello, creemos que esta área del desarrollo científico representa una gran herramienta para alcanzar un desarrollo sustentable en el país.

Finalmente, he aquí una frase del Informe Brundtland, en 1990, que hizo famosas las palabras Desarrollo Sustentable. El desarrollo económico en un área específica es sostenible si la reserva total local de recursos no decrece con el tiempo.

REFERENCIAS:Naciones Unidas, Centro de Información. México, Cuba y República Dominicana. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas.

División de Desarrollo Sustentable.

http://www.cinu.org.mx/temas/des_sost.htm.

http://www.cidi.oas.org/prosustspa.asp#1.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bioaugmentation.

http://www.obio.com/bioaugvsbiostim.htm.

http://www.freepatentsonline.com/6660503.html.

Nitrogen excretion and ammonia emissions from pigs fed modified diets. 2006. Panetta, D.M. Powers, W.J. Xin, H. Kerr, B.J. and Stalder, K.J. J. environ. Qual.

35:1297- 1308.

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Mary Lopretti. La doctora Lopretti es profesora investigadora del Departamento de Bioquímica y Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República del Uruguay, y directora del Departamento de Biotecnología del Laboratorio Tecnológico Uruguayo (LATU).

Estudió biología y obtuvo los grados de Maestría y Doctorado en la misma disciplina, en la Facultad de Humanidades y Ciencias, de la Universidad de la República. Ha realizado estudios de posgrado en Biotecnología en la Universidad de Caixias do Sul, en Brasil, y posee un posdoctorado del Instituto Politécnico Nacional en Grenoble, Francia.

Ha impartido cátedra en los Departamentos de Biofísica y Bioquímica de la Facultad de Humanidades y Ciencias, así como en la Facultad de Veterinaria. Además de sus actividades de enseñanza de biotecnología a nivel maestría, participa como jurado en exámenes de oposición para catedráticos, así como de tesis de doctorado en la Universidad de Porto, en Portugal.

Ha participado en 20 proyectos internacionales de investigación y/o desarrollo, publicado tres libros, escrito en 40 publicaciones y recibido diversos premios y condecoraciones.

La enzimología o ciencia encargada del estudio de las enzimas ha experimentado grandes avances, al igual que sus aplicaciones en la industria, y juega un papel muy importante en el desarrollo de la biotecnología. Las enzimas se encuentran en todos los organismos vivientes, desde las bacterias, hongos,

levaduras, micro y macro algas, así como en plantas como la papaya (papaína), piña (ananasa), etcétera, y órganos de algunos animales (renina), y llevan a cabo una gran variedad de transformaciones metabólicas en condiciones muy suaves, y además son altamente selectivas y estereoespecíficas .

Se abre la posibilidad de que la humanidad tenga acceso a alimentos mejores y abundantes, a una agricultura eficiente, a tecnologías limpias, a mejores productos farmacéuticos de bajo costo

Investigadora / CINVESTAV / MéxicoDoctora María del Carmen Montes Horcasitas

desechos para producir un bien? En muchos países (incluido México) se están utilizando para producir composta, útil para abonar la tierra y para producir gas metano (cuando éstos son degradados de manera anaeróbica controlada). Al implementar este tipo de procesos, se reducen los efectos contaminantes de estos residuos, se generan nuevas fuentes de trabajo y se generan productos útiles a través de la biotecnología.

3.- BIOTECNOLOGÍA Y EFICIENCIA EN EL USO DE RECURSOS FORESTALES.a.- La industria papelera. La fabricación de pasta, papel y derivados del papel alcanza cifras que sitúan a esta industria entre las más grandes del mundo. La principal fuente de fibra para la producción de pasta en este siglo ha sido la madera procedente de los bosques de coníferas, aunque más recientemente ha aumentado la utilización de bosques tropicales y boreales. Mas allá de hablar del uso cauteloso de estos recursos, habría que referirse a las aplicaciones de la biotecnología que se han investigado para la mejora de los procesos de producción de papel. La lignina representa entre un 16 y un 33 por ciento del peso total, según el tipo de madera.

Se trata de una molécula muy particular y difícil de degradar. Industrialmente, es necesario quitar la lignina de la madera para elaborar el papel u otros productos derivados, y cuando ésta se separa de la pulpa, resulta un producto molesto. En la naturaleza, existen diferentes microorganismos asociados a la descomposición de la madera, pero hasta ahora los únicos capaces de degradar la lignina son los hongos basidiomicetos llamados de la “pudrición blanca” (Phanerochaete, Coriolus). Se ha investigado desde hace tiempo el uso de enzimas obtenidas de estos microorganismos que sean capaces de degradar la lignina, como lo son las lacasas, o que ayuden a su remoción como las xilanasas.

Las lacasas pueden ser producidas en grandes cantidades en biorreactores con relativa facilidad; y se ha estado probando, entre otras cosas, su uso en compañía de un mediador para hacer más eficiente el proceso de blanqueo del papel. Diferentes investigaciones han logrado hasta una disminución

del 50 por ciento de la carga de dióxido de cloro (cuyo uso es necesario pero ambientalmente no deseable en el proceso de fabricación de papel) requerido para alcanzar una blancura comercial en pulpas de ciertas maderas como el pino. Las desventajas hasta ahora son: el alto precio de los mediadores y el hecho de que los hongos lignolíticos no son capaces de crecer sobre la lignina cuando ésta es la única fuente de carbono presente en el medio de cultivo.

Los hongos necesitan, inicialmente, un co-sustrato fácilmente degradable, como la glucosa o la celulosa. Sólo entonces estarán en condiciones de degradar la lignina. Todo esto nos deja la expectativa de que los hongos llamados de pudrición blanca, además de deslignificar la madera, son amigables con el medio ambiente y una fuente de negocios y rentabilidad insospechada, ya que con su uso se pueden aumentar las propiedades de los papeles y al mismo tiempo se pueden economizar sus procesos de producción.

EL USO DE LA YUCCA SCHIDIGERAA diferencia del uso de hormonas y enzimas obtenidos mediante la aplicación de la biología molecular, es posible hablar de un caso distinto de aplicación de biotecnología a la industria ganadera. Desde hace más de 20 años se ha utilizado el extracto de Yucca schidigera como aditivo para los alimentos de aves, cerdos, bovinos, mascotas y camarones. Este extracto disminuye notablemente los niveles de reproducción de amoníaco en el abono, tanto metabólico como ambiental, así como del sulfuro de hidrógeno y otros gases nocivos para los animales, así como para mejorar los parámetros productivos de los mismos.

El extracto de yucca (100 por ciento mexicana) posee dos ingredientes activos fundamentales que son los glico-componentes y las saponinas esferoidales. Los primeros son los responsables de abatir los niveles de amoníaco, así como los malos olores en las granjas de producción; y las segundas, por su acción surfactante, hacen más asimilables los alimentos en el tracto digestivo. Como consecuencia de esto último, se mejoran los parámetros productivos, como la conversión alimenticia, la ganancia diaria de peso y el peso final de los animales. Además, mejora las condiciones ambientales de las unidades de producción, baja la incidencia de problemas respiratorios, moscas, así como los índices de mortalidad.

El uso de estos extractos ya ha sido aceptado y regulado en Canadá y en Estados Unidos por la FDA. Esta planta es abundante en las zonas desérticas del país, relativamente fácil de producir, y ofrece una oportunidad de mejorar procesos de engorda de ganado con bajos costos de inversión. De hecho, ya hay compañías mexicanas y norteamericanas que inician la comercialización de este producto, que incluso mejora y mantiene la estabilidad de esta industria con el medio ambiente.

C)¿Cuál es el futuro de la Biotecnología aplicada al Desarrollo Sustentable de México? El futuro de la biotecnología en el desarrollo económico en general del país depende, entre muchas cosas, de la formación de científicos capaces de establecer y mantener

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alimenticia, la tasa de crecimiento, la ganancia de peso y la producción de leche y carne. Más sorprendente ha sido el hallazgo en el que la BGH estimula el crecimiento del salmón y todavía más interesante aún, el que el lactógeno placentario (PL) bovino funciona aún mejor.

NUEVOS PROCESOS BIOTECNOLÓGICOSEn nuestro laboratorio se han construido varias cepas de la levadura Pichia pastoris modificadas por ingeniería genética, productoras de distintas hormonas del crecimiento y proteínas relacionadas con éstas, entre las que podemos mencionar la del crecimiento humano (HGH1) de 22 kDa, su isoforma de 20 kDa (HGH20kDa), su variante placentaria (HGH2), la somatomamotropina coriónica (HCSH) y la prolactina (HPRL).

Además, poseemos un amplio número de cepas productoras de GHs de animales, entre las que se encuentran unas de interés veterinario (GH canina, felina y equina, incluyendo la de aves como gallo, codorniz y pato) y otras de interés pecuario (GH bovina, porcina y caprina). Todas las hormonas son secretadas al medio de cultivo de donde es más fácil recuperarlas y purificarlas. A la fecha, todas las hormonas producidas en esta levadura que han sido probadas presentan actividad biológica y seguimos constantemente actualizando nuestro banco de cepas con nuevas construcciones de diferentes especies, tanto de interés científico como industrial. Es así

como contribuimos con tecnología propia transferible al sector industrial mexicano.

CONCLUSIÓNPor lo anterior, podemos ver cómo día tras día la biotecnología en sus diferentes campos ha estado avanzando a pasos agigantados en áreas tan diversas como lo son la industria agropecuaria, alimentaria, cosmética, farmacéutica, médica, minera y de la bio-remediación, de tal forma que se espera que la biotecnología llegue a ser y se sostenga como la industria más próspera y prominente en el presente siglo.

REFERENCIAS:Ascacio-Martínez J.A. y Barrera-Saldaña H.A. (2004). Production and secretion of biologically active recombinant canine growth hormone by Pichia pastoris. Gene. 340(2):261-266.Barrera-Saldaña H.A. (2001). Biotecnología moderna para el desarrollo de México en el siglo XXI: Retos y oportunidades. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.Barrera-Saldaña H.A., Ascacio-Martínez Jorge A., Castro Peralta Felipa. (2000). Proyecto Genoma Humano en la UANL. Parte IX. Aplicaciones en la biotecnología animal. CIENCIA UANL. Vol. III, No. 2, Abril-Junio: 182-190.Devlin R.H., Byatt J.C., Maclean E., Yesaki T.Y., Krivi G.G., Jaworski E.G., Clarke W.C. (1994). Bovine placental lactogen is a potent stimulator of growth and displays strong binding to hepatic receptor sites of coho salmon. General and Comparative Endocrinology. 95: 31-41.Escamilla-Treviño L.L.., Viader Salvado J.M., Barrera Saldaña H., Guerrero Olazaran M. (2000). Biosynthesis and secretion of recombinant human growth hormone in Pichia Pastoris. Biotechnology Letter. 22:109-114.Franchi E., Maisano F., Testori S.A, Galli G., Toma S., Parente L., Ferra F.D., y Grandi G. (1991). A new human growth hormone production process using a recombinant Bacillus subtilisstrain. J. Biotechnology. 18: 41-54. Goeddel D.V., Heyneker H.L., Hozumi T., Arentzen R., Itakura K., Yansura D.G., Ross M.J., Miozarri G., Crea R., Seeburg P. (1979). Direct expression in Escherichia coli of a DNA sequence coding for human growth hormone. Nature.

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relación con la industria y los organismos encargados de la reglamentación y regulación del uso de estas herramientas en los procesos productivos. Esto es un poco difícil (mas no imposible) en nuestro país, ya que son pocas las oportunidades, en un inicio, para los científicos, de formarse como tales; y menos aún son las industrias con disposición de invertir en la renovación o conservación de sus fuentes de materia prima naturales. Esto puede mejorar con la creación de buenos modelos de gestión que, aun cuando respeten las características propias de cada industria, sean transferibles a cualquier situación. Se deben implementar políticas en donde la liberación y expansión de la industria y las iniciativas de explotación de recursos naturales sean compatibles con la protección del medio ambiente y del Desarrollo Sustentable.

MAYOR EFICIENCIA DEL MERCADOÉstas también deben privilegiar las tecnologías limpias y

las mejoras en los procesos industriales ya existentes, más que las técnicas de limpieza, y abandonar el proteccionismo para poder aumentar la eficiencia del mercado. Para ello, la incorporación de los conceptos aquí tratados y todos aquéllos que tienen que ver con el Desarrollo Sustentable en la educación básica del país, es fundamental. Diferentes miembros de nuestro grupo de trabajo hemos tenido la grata experiencia de poder aplicar estrategias biotecnológicas para la mejora de procesos industriales y tratamiento de aguas residuales; por ello, creemos que esta área del desarrollo científico representa una gran herramienta para alcanzar un desarrollo sustentable en el país.

Finalmente, he aquí una frase del Informe Brundtland, en 1990, que hizo famosas las palabras Desarrollo Sustentable. El desarrollo económico en un área específica es sostenible si la reserva total local de recursos no decrece con el tiempo.

REFERENCIAS:Naciones Unidas, Centro de Información. México, Cuba y República Dominicana. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas.

División de Desarrollo Sustentable.

http://www.cinu.org.mx/temas/des_sost.htm.

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35:1297- 1308.

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HORMONAS DEL CRECIMIENTO BOVINO Hace casi 80 años se observó por primera vez que la administración de las hormonas del crecimiento (GHs) a animales estimulaba su crecimiento. La primera GH que se produjo en forma recombinante fue la de origen humano (HGH), y luego le siguió la bovina (BGH). La primera se comercializa para el tratamiento del enanismo hipofisiario, mientras que la segunda, para estimular la producción lechera. Ambas hormonas iniciaron produciéndose y lo siguen haciendo en la bacteria Escherichia coli. La hormona del crecimiento bovino (BGH) o somatotropina bovina mejora la eficiencia de producción de leche (por unidad de alimento consumido) y la producción (peso corporal) y composición (relación músculo-grasa) de la carne. En el caso del ganado lechero, esto permite la reducción del número de animales requeridos para la producción de leche y el consecuente ahorro en el mantenimiento, alimento, agua, medicamentos, etcétera; también se reduce la producción de estiércol, del nitrógeno en la orina y del metano. La leche de vacas tratadas con BGHr no difiere de la de vacas no tratadas. Las características que han sido evaluadas al respecto incluyen el punto de congelación, pH, propiedades térmicas, susceptibilidad a oxidación y características sensoriales, incluyendo el sabor; de hecho, todas sus propiedades organolépticas se conservan. Tampoco se han encontrado diferencias en las propiedades requeridas para producir queso, incluido el crecimiento inicial del cultivo, coagulación, acidificación, producción y composición. La administración de la BGHr se lleva a cabo por vía subcutánea, y la formulación que actualmente se utiliza comercialmente es una suspensión de liberación prolongada que se aplica en un intervalo de tiempo determinado. El sabor de la carne y leche de bovinos tratados con BGHr no es alterado, pero el contenido de grasa en la carne es menor. La hormona del crecimiento caprino (CHGH) también mostró resultados similares para los pequeños rumiantes; existen estudios en cabras en lactación en las que la administración de la BGHr incrementó en 23 por ciento la producción lechera.

HORMONA DEL CRECIMIENTO HUMANOLa hormona del crecimiento humano fue, después de la insulina, el segundo producto de esta nueva tecnología, que arribó a las farmacias a principios de la década de los ochenta. Este producto se desarrolló y comercializó inicialmente por la empresa Genentech y se utilizó en un principio en la clínica para el tratamiento de problemas de crecimiento y enanismo. Además, las hormonas de crecimiento de diferentes especies animales también se han producido en organismos transgénicos y se han empleado en diferentes ejemplos en los sectores pecuario y acuícola.

ALTERNATIVAS DE SISTEMAS HOSPEDEROS PARA LA PRODUCCIÓN DE HGHComo se ha señalado, entre los primeros genes clonados y expresados en la bacteria Escherichia coli se encuentra precisamente el de la HGH. Este sistema de expresión se ha utilizado desde 1985 para la producción de HGH recombinante por la compañía Genentech (protropin), a la

que luego le siguieron Lilly (humatrope), Biotech (biotropin), Novo Nordisk (norditropin), Serono (serostim) y otras más. Existen hospederos biotecnológicos distintos de bacterias como lo es: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Bacillus subtilis, cultivos de células de mamíferos, lo mismo que en animales transgénicos. A excepción de la producción de la HGH recombinante en Saccharomyces cerevisiae para la cual ya se han desarrollado procesos de Biotecnología industrial, de manera que ya se produce a nivel comercial, en el resto de los sistemas la producción aún está en proceso de estudio y desarrollo para ver si es factible su escalamiento industrial.

POTENCIAL BIOTECNLÓGICO DE LAS GHs El potencial biotecnológico de las GHs pudiera ser enorme, pues aparte de su uso en sus especies de origen, se ha demostrado que las GHs de los mamíferos tienen actividad en animales filogenéticamente inferiores. Así, por ejemplo, la BGH y la GH porcina (PGH) han sido utilizadas experimentalmente para el tratamiento del enanismo hipofisiario en perros y en gatos.

En cuanto a animales de granja, los ganados porcino, bovino, caprino y ovino han sido tratados con GH exógena para mejorar la producción, pues aumenta la eficiencia de conversión

La biotecnología -en términos generales-, se puede definir como el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos a partir de organismos vivos para transformarlos en productos de alto valor para el ser humano. La biotecnología es multidisciplinaria, ya que involucra a varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química y medicina, entre otras).

En términos científicos, la biotecnología está relacionada con el ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual, a través de un grupo de instrucciones, hace que las células produzcan proteínas (por ejemplo: hormonas, enzimas, entre otras) que constituyen la base de la vida. A través de muchos años de investigaciones, los científicos han descubierto cómo obtener, manipular y transferir genes de un organismo a otro, con el fin de producir proteína(s), en el cual originalmente no se producían.

BIOTECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTEComo disciplina, la biotecnología se encuentra inmersa entre las más antiguas prácticas de la humanidad, y es utilizada por el hombre desde principios de la historia. Así, éste, desde sus orígenes la utilizó en el cultivo de plantas, labrando tierra y promoviendo la modificación de las características genéticas de los cultivos y de los animales que criaba, obteniendo como resultado plantas mejoradas con mayores rendimientos. Avanzando por la historia, la biotecnología también ha sido y continúa siendo utilizada en la producción de pan, de bebidas alcohólicas y de productos lácteos.

Tradicionalmente, la biotecnología cuenta con muchas aplicaciones, entre las que destacan la industria alimenticia, farmacéutica, además de la medicina, entre otras. Sin embargo, el potencial de la biotecnología va más allá de su uso clínico o de la producción alimentaria. Actualmente, nuestro grupo y

Doctor Jesús Antonio Morlett Chávez Doctor Jorge Ángel I. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera SaldañaUnidad de Laboratorios de Ingeniería y Expresión GenéticaFacultad de Medicina / [email protected]

Doctor Karim Acuña AskarLaboratorio de Biorremediación AmbientalFacultad de Medicina / UANL

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alimentos, degradación de desechos industriales, minería, farmacéutica, medicina y cosmetología. La biotecnolo-gía industrial ha venido aprovechando las nuevas metodologías para la explotación de microorganismos modificados genéticamente, para producir vacunas, antibióticos, interferones, interleucinas, eritropoyetina y otros factores del crecimiento, hormonas del crecimiento y enzimas, entre otras.

La industria agropecuaria también ha sabido incorporar estos avances, y entre los logros recientes más impactantes figuran la generación de nuevas variedades de plantas y animales transgénicos (aquéllos que en el laboratorio se les introdujo un nuevo gen) y la producción en sus fluidos (leche principalmente) de medicamentos por éstos (plantas y animales biorreactores); así como también la explotación comercial de las secuencias génicas generadas por los proyectos genómicos de las principales plantas y animales de interés comercial, mismos que, a disposición de los investigadores, permitirán fabricar en nuevas clases de hospederos biotecnológicos modificados genéticamente, nuevas proteínas de utilidad terapéutica, además de las mencionadas anteriormente.

BIOTECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Dado el crecimiento de la población humana, en la primera mitad de este nuevo siglo se deberá igualar la producción de alimentos generada a lo largo de toda la historia de la humanidad. Actualmente, en el mundo hay más de 800 millones de personas que padecen hambre. La ONU estima que para el año 2030 seremos más de 8 mil millones de habitantes en nuestro planeta. Por lo mismo, si seguimos produciendo de manera similar los alimentos como hasta ahora lo hemos venido haciendo, van a resultar insuficientes para satisfacer las necesidades alimentarias de la humanidad. Comparado con los países desarrollados, el esfuerzo que México debe hacer frente a este enorme reto es aún mayor, pues sus sistemas de producción de alimentos son, en promedio, hasta diez veces menos eficientes que los de las naciones líderes.

Los cultivos agrícolas modificados por ingeniería genética se han comercializado

desde mediados de la década de 1990 y se han estado incrementando sostenidamente desde entonces. Los últimos registros oficiales indican una superficie de 90 millones de hectáreas destinadas al cultivo de vegetales genéticamente modificados, lo que equivale a aproximadamente el cinco por ciento de todos los cultivos en el mundo.

Los cultivos que se comercializan principalmente son los de soya, maíz, tomate y algodón. Uno de los cultivos que está teniendo gran auge recientemente es el llamado arroz dorado (Golden rice) que consiste en una variedad de arroz (Oriza sativa) fortificado genéticamente con vitamina A (beta caroteno), ausente normalmente de este grano. E incluso se está dando un viraje en la generación de vacunas, las cuales ya están siendo producidas en presentaciones comestibles, como parte de frutas como el plátano, o vegetales como el tomate.

BIOTECNOLOGÍA PECUARIA Cada día más personas demandan mayor consumo de carne (derivada principalmente de las ganaderías bovina y porcina), de leche y sus derivados, así como de pollo y huevo. Mientras que estos últimos dos alimentos son el resultado de programas intensos de mejoramiento genético, tecnología y sistemas de producción bastante bien desarrollados y extendidos en nuestro país, las ganaderías bovina y porcina de carne y la bovina de leche aún sufren grandes rezagos.

Para el sector pecuario, este reto reclama un impulso inusitado a la investigación en nuevos sistemas de producción animal, con al menos dos vertientes: incrementar la productividad y mejorar la salud de los animales. En esta última, la investigación se debe extender además a la salud de los animales salvajes en cautiverio y a la de los domesticados de alto rendimiento para competencias deportivas.

Aunque los esfuerzos a favor de la salud humana han sido de tal magnitud que se les reconoce como el motor que conduce a la investigación biomédica, en la salud animal el escenario es otro totalmente distinto. En general, la medicina veterinaria ha centrado sus esfuerzos en la nutrición y la prevención de enfermedades. Sin embargo, urge encontrar nuevos medicamentos que contribuyan a contrarrestar los problemas suscitados por el cautiverio de animales salvajes, por las enfermedades de los de rancho y granja, por el envejecimiento de nuestras mascotas y por los problemas asociados a las exigencias de mejores rendimientos de los animales de competencia.

otros en la UANL y otras instituciones de Educación Superior del país, hemos expandido el uso de la biotecnología hacia campos de innovación tecnológica, en nuestro caso, hacia la restauración ambiental. Nuestro grupo de trabajo realiza investigaciones acerca de cómo mejorar la tecnología para restablecer la calidad de los cuerpos de agua contaminados, incluyendo aguas superficiales (presas, ríos, lagos, etcétera), aguas subterráneas; así como también suelos contaminados y emisiones al aire, a través de filtros biológicos que permitan disminuir los niveles de contaminantes y llevarlos a niveles aceptables por la normatividad ambiental.

MAYORES EXIGENCIAS DE LA POBLACIÓNUno de los problemas que se pueden vaticinar a corto y mediano plazo es el incremento de la población que demanda no sólo mayor cantidad, sino también calidad en el consumo de agua, en el uso y ordenamiento del suelo y, desde luego, un aire lo más libre posible de contaminantes. Otro problema es la escasez del agua en zonas áridas y semi-áridas, que resulta ser claramente un problema. La alta densidad de población que se prevé alcanzar y la contaminación de mantos freáticos sin tratamiento, aumentará el estrés de los recursos ambientales que, sin lugar a dudas, conducirá a una nueva crisis, que de no tomarse las medidas necesarias ahora, costará más a la sociedad al posponerse la aplicación de los tratamientos para su restauración.

La contaminación del medio ambiente tiene sus orígenes en diversas causas, entre las que destacan las naturales y las antropogénicas, por lo que ha existido desde tiempos muy remotos. Los niveles de contaminación en la actualidad hacen peligrar la capacidad de la biosfera para soportar y propiciar la vida. Entre los contaminantes antropogénicos se encuentran los hidrocarburos, pesticidas, organoclorados, organofosforados, residuos farmacéuticos, etcétera.

USO DE MICROORGANISMOS EN LA BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALPara generar soluciones a problemas como el de la contamina-ción de cuerpos de agua, se utilizan microorganismos eficientes en disminuir los niveles de los compuestos tóxicos en las matrices acuosas. Varios procesos han sido diseñados para la remoción de contaminantes; por ejemplo: por métodos físicos (adsorción por carbono activado); químicos (por extracción con solventes y oxidación química), y biológicos (utilizando microorganismos aerobios y/o anaerobios) o usando una combinación de estos métodos. Los procesos microbiológicos, por su versatilidad bioquímica y molecular, así como por razones económicas y de protección ambiental, son la mejor alternativa para la remoción de contaminantes, ya sea en condiciones aerobias, anaerobias o microaerofílicas.

La presencia de los compuestos aromáticos en la biosfera, a través de la historia, explica por qué los microorganismos han adquirido vías metabólicas usando estos compuestos

como sustrato y fuente de energía para su crecimiento, consiguiendo que puedan mineralizar a los contaminantes. La biodegradación de este tipo de compuestos está siendo ampliamente estudiada para comprender la microbiología y los mecanismos relacionados con el desarrollo de tecnologías de biorremediación ambiental.

Las primeras investigaciones acerca de este tema se enfocaban en las condiciones ambientales de supervivencia de los microorganismos que se encontraban en los depósitos de petróleo. Posteriormente, las investigaciones se centraron en discernir los mecanismos del desdoblamiento metabólico en el catabolismo microbiano de los contaminantes. Esto último fue motivado primero por el uso potencial del petróleo hidrocarbonado, como un sustrato para la producción de proteína celular en la industria alimenticia, para resolver los problemas de escasez de alimentos. Luego, como una solución para la necesaria restauración del ambiente impactado por contaminantes.

MICROORGANISMOS AEROBIOS Y ANAEROBIOSEl catabolismo microbiano de los contaminantes constituye una fuente importante de restauración de la calidad de los recursos naturales. La degradación aerobia de contaminantes es un proceso que puede llevarse a cabo en hongos, actinomicetos y bacterias. Estos microorganismos contienen enzimas mono o di-oxigenasas utilizadoras de oxígeno para la activación y ruptura de enlaces. El oxígeno sirve también como aceptor final de electrones para la completa oxidación de estos compuestos.Sin embargo, la reducción drástica del oxígeno disuelto en el ambiente natural disminuye el potencial redox. Esta

reducción provoca condiciones ambientales favorables para el crecimiento de bacterias desnitrificantes, sulfato reductoras o metanogénicas, en las cuales se estimula una cascada de aceptores de electrones como el nitrato, el ión férrico o Mn+4, el sulfato y el CO2. En las últimas dos décadas, ha habido un mayor ímpetu para investigar la habilidad de los microorganismos para biodegradar los compuestos aromáticos en ausencia de oxígeno. Lo anterior puede deberse a que se ha demostrado que el bajo grado de transferencia, la baja solubilidad y el rápido consumo del oxígeno por bacterias son usualmente los parámetros limitantes para la remoción de contaminantes en condiciones aerobias.

Sin embargo, se llegó a creer que estos contaminantes no podían ser degradados por bacterias anaerobias. Esta creencia se debió a que estos energéticos eran favorables para el metabolismo aerobio, pero también se basó en que el oxígeno molecular es a menudo incorporado a la molécula del contaminante por la actividad de las enzimas oxigenasas como el paso inicial en el proceso oxidativo.

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HORMONAS DEL CRECIMIENTO BOVINO Hace casi 80 años se observó por primera vez que la administración de las hormonas del crecimiento (GHs) a animales estimulaba su crecimiento. La primera GH que se produjo en forma recombinante fue la de origen humano (HGH), y luego le siguió la bovina (BGH). La primera se comercializa para el tratamiento del enanismo hipofisiario, mientras que la segunda, para estimular la producción lechera. Ambas hormonas iniciaron produciéndose y lo siguen haciendo en la bacteria Escherichia coli. La hormona del crecimiento bovino (BGH) o somatotropina bovina mejora la eficiencia de producción de leche (por unidad de alimento consumido) y la producción (peso corporal) y composición (relación músculo-grasa) de la carne. En el caso del ganado lechero, esto permite la reducción del número de animales requeridos para la producción de leche y el consecuente ahorro en el mantenimiento, alimento, agua, medicamentos, etcétera; también se reduce la producción de estiércol, del nitrógeno en la orina y del metano. La leche de vacas tratadas con BGHr no difiere de la de vacas no tratadas. Las características que han sido evaluadas al respecto incluyen el punto de congelación, pH, propiedades térmicas, susceptibilidad a oxidación y características sensoriales, incluyendo el sabor; de hecho, todas sus propiedades organolépticas se conservan. Tampoco se han encontrado diferencias en las propiedades requeridas para producir queso, incluido el crecimiento inicial del cultivo, coagulación, acidificación, producción y composición. La administración de la BGHr se lleva a cabo por vía subcutánea, y la formulación que actualmente se utiliza comercialmente es una suspensión de liberación prolongada que se aplica en un intervalo de tiempo determinado. El sabor de la carne y leche de bovinos tratados con BGHr no es alterado, pero el contenido de grasa en la carne es menor. La hormona del crecimiento caprino (CHGH) también mostró resultados similares para los pequeños rumiantes; existen estudios en cabras en lactación en las que la administración de la BGHr incrementó en 23 por ciento la producción lechera.

HORMONA DEL CRECIMIENTO HUMANOLa hormona del crecimiento humano fue, después de la insulina, el segundo producto de esta nueva tecnología, que arribó a las farmacias a principios de la década de los ochenta. Este producto se desarrolló y comercializó inicialmente por la empresa Genentech y se utilizó en un principio en la clínica para el tratamiento de problemas de crecimiento y enanismo. Además, las hormonas de crecimiento de diferentes especies animales también se han producido en organismos transgénicos y se han empleado en diferentes ejemplos en los sectores pecuario y acuícola.

ALTERNATIVAS DE SISTEMAS HOSPEDEROS PARA LA PRODUCCIÓN DE HGHComo se ha señalado, entre los primeros genes clonados y expresados en la bacteria Escherichia coli se encuentra precisamente el de la HGH. Este sistema de expresión se ha utilizado desde 1985 para la producción de HGH recombinante por la compañía Genentech (protropin), a la

que luego le siguieron Lilly (humatrope), Biotech (biotropin), Novo Nordisk (norditropin), Serono (serostim) y otras más. Existen hospederos biotecnológicos distintos de bacterias como lo es: Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Bacillus subtilis, cultivos de células de mamíferos, lo mismo que en animales transgénicos. A excepción de la producción de la HGH recombinante en Saccharomyces cerevisiae para la cual ya se han desarrollado procesos de Biotecnología industrial, de manera que ya se produce a nivel comercial, en el resto de los sistemas la producción aún está en proceso de estudio y desarrollo para ver si es factible su escalamiento industrial.

POTENCIAL BIOTECNLÓGICO DE LAS GHs El potencial biotecnológico de las GHs pudiera ser enorme, pues aparte de su uso en sus especies de origen, se ha demostrado que las GHs de los mamíferos tienen actividad en animales filogenéticamente inferiores. Así, por ejemplo, la BGH y la GH porcina (PGH) han sido utilizadas experimentalmente para el tratamiento del enanismo hipofisiario en perros y en gatos.

En cuanto a animales de granja, los ganados porcino, bovino, caprino y ovino han sido tratados con GH exógena para mejorar la producción, pues aumenta la eficiencia de conversión

La biotecnología -en términos generales-, se puede definir como el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos a partir de organismos vivos para transformarlos en productos de alto valor para el ser humano. La biotecnología es multidisciplinaria, ya que involucra a varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química y medicina, entre otras).

En términos científicos, la biotecnología está relacionada con el ácido desoxirribonucleico (ADN), el cual, a través de un grupo de instrucciones, hace que las células produzcan proteínas (por ejemplo: hormonas, enzimas, entre otras) que constituyen la base de la vida. A través de muchos años de investigaciones, los científicos han descubierto cómo obtener, manipular y transferir genes de un organismo a otro, con el fin de producir proteína(s), en el cual originalmente no se producían.

BIOTECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTEComo disciplina, la biotecnología se encuentra inmersa entre las más antiguas prácticas de la humanidad, y es utilizada por el hombre desde principios de la historia. Así, éste, desde sus orígenes la utilizó en el cultivo de plantas, labrando tierra y promoviendo la modificación de las características genéticas de los cultivos y de los animales que criaba, obteniendo como resultado plantas mejoradas con mayores rendimientos. Avanzando por la historia, la biotecnología también ha sido y continúa siendo utilizada en la producción de pan, de bebidas alcohólicas y de productos lácteos.

Tradicionalmente, la biotecnología cuenta con muchas aplicaciones, entre las que destacan la industria alimenticia, farmacéutica, además de la medicina, entre otras. Sin embargo, el potencial de la biotecnología va más allá de su uso clínico o de la producción alimentaria. Actualmente, nuestro grupo y

Doctor Jesús Antonio Morlett Chávez Doctor Jorge Ángel I. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera SaldañaUnidad de Laboratorios de Ingeniería y Expresión GenéticaFacultad de Medicina / [email protected]

Doctor Karim Acuña AskarLaboratorio de Biorremediación AmbientalFacultad de Medicina / UANL

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alimentos, degradación de desechos industriales, minería, farmacéutica, medicina y cosmetología. La biotecnolo-gía industrial ha venido aprovechando las nuevas metodologías para la explotación de microorganismos modificados genéticamente, para producir vacunas, antibióticos, interferones, interleucinas, eritropoyetina y otros factores del crecimiento, hormonas del crecimiento y enzimas, entre otras.

La industria agropecuaria también ha sabido incorporar estos avances, y entre los logros recientes más impactantes figuran la generación de nuevas variedades de plantas y animales transgénicos (aquéllos que en el laboratorio se les introdujo un nuevo gen) y la producción en sus fluidos (leche principalmente) de medicamentos por éstos (plantas y animales biorreactores); así como también la explotación comercial de las secuencias génicas generadas por los proyectos genómicos de las principales plantas y animales de interés comercial, mismos que, a disposición de los investigadores, permitirán fabricar en nuevas clases de hospederos biotecnológicos modificados genéticamente, nuevas proteínas de utilidad terapéutica, además de las mencionadas anteriormente.

BIOTECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Dado el crecimiento de la población humana, en la primera mitad de este nuevo siglo se deberá igualar la producción de alimentos generada a lo largo de toda la historia de la humanidad. Actualmente, en el mundo hay más de 800 millones de personas que padecen hambre. La ONU estima que para el año 2030 seremos más de 8 mil millones de habitantes en nuestro planeta. Por lo mismo, si seguimos produciendo de manera similar los alimentos como hasta ahora lo hemos venido haciendo, van a resultar insuficientes para satisfacer las necesidades alimentarias de la humanidad. Comparado con los países desarrollados, el esfuerzo que México debe hacer frente a este enorme reto es aún mayor, pues sus sistemas de producción de alimentos son, en promedio, hasta diez veces menos eficientes que los de las naciones líderes.

Los cultivos agrícolas modificados por ingeniería genética se han comercializado

desde mediados de la década de 1990 y se han estado incrementando sostenidamente desde entonces. Los últimos registros oficiales indican una superficie de 90 millones de hectáreas destinadas al cultivo de vegetales genéticamente modificados, lo que equivale a aproximadamente el cinco por ciento de todos los cultivos en el mundo.

Los cultivos que se comercializan principalmente son los de soya, maíz, tomate y algodón. Uno de los cultivos que está teniendo gran auge recientemente es el llamado arroz dorado (Golden rice) que consiste en una variedad de arroz (Oriza sativa) fortificado genéticamente con vitamina A (beta caroteno), ausente normalmente de este grano. E incluso se está dando un viraje en la generación de vacunas, las cuales ya están siendo producidas en presentaciones comestibles, como parte de frutas como el plátano, o vegetales como el tomate.

BIOTECNOLOGÍA PECUARIA Cada día más personas demandan mayor consumo de carne (derivada principalmente de las ganaderías bovina y porcina), de leche y sus derivados, así como de pollo y huevo. Mientras que estos últimos dos alimentos son el resultado de programas intensos de mejoramiento genético, tecnología y sistemas de producción bastante bien desarrollados y extendidos en nuestro país, las ganaderías bovina y porcina de carne y la bovina de leche aún sufren grandes rezagos.

Para el sector pecuario, este reto reclama un impulso inusitado a la investigación en nuevos sistemas de producción animal, con al menos dos vertientes: incrementar la productividad y mejorar la salud de los animales. En esta última, la investigación se debe extender además a la salud de los animales salvajes en cautiverio y a la de los domesticados de alto rendimiento para competencias deportivas.

Aunque los esfuerzos a favor de la salud humana han sido de tal magnitud que se les reconoce como el motor que conduce a la investigación biomédica, en la salud animal el escenario es otro totalmente distinto. En general, la medicina veterinaria ha centrado sus esfuerzos en la nutrición y la prevención de enfermedades. Sin embargo, urge encontrar nuevos medicamentos que contribuyan a contrarrestar los problemas suscitados por el cautiverio de animales salvajes, por las enfermedades de los de rancho y granja, por el envejecimiento de nuestras mascotas y por los problemas asociados a las exigencias de mejores rendimientos de los animales de competencia.

otros en la UANL y otras instituciones de Educación Superior del país, hemos expandido el uso de la biotecnología hacia campos de innovación tecnológica, en nuestro caso, hacia la restauración ambiental. Nuestro grupo de trabajo realiza investigaciones acerca de cómo mejorar la tecnología para restablecer la calidad de los cuerpos de agua contaminados, incluyendo aguas superficiales (presas, ríos, lagos, etcétera), aguas subterráneas; así como también suelos contaminados y emisiones al aire, a través de filtros biológicos que permitan disminuir los niveles de contaminantes y llevarlos a niveles aceptables por la normatividad ambiental.

MAYORES EXIGENCIAS DE LA POBLACIÓNUno de los problemas que se pueden vaticinar a corto y mediano plazo es el incremento de la población que demanda no sólo mayor cantidad, sino también calidad en el consumo de agua, en el uso y ordenamiento del suelo y, desde luego, un aire lo más libre posible de contaminantes. Otro problema es la escasez del agua en zonas áridas y semi-áridas, que resulta ser claramente un problema. La alta densidad de población que se prevé alcanzar y la contaminación de mantos freáticos sin tratamiento, aumentará el estrés de los recursos ambientales que, sin lugar a dudas, conducirá a una nueva crisis, que de no tomarse las medidas necesarias ahora, costará más a la sociedad al posponerse la aplicación de los tratamientos para su restauración.

La contaminación del medio ambiente tiene sus orígenes en diversas causas, entre las que destacan las naturales y las antropogénicas, por lo que ha existido desde tiempos muy remotos. Los niveles de contaminación en la actualidad hacen peligrar la capacidad de la biosfera para soportar y propiciar la vida. Entre los contaminantes antropogénicos se encuentran los hidrocarburos, pesticidas, organoclorados, organofosforados, residuos farmacéuticos, etcétera.

USO DE MICROORGANISMOS EN LA BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALPara generar soluciones a problemas como el de la contamina-ción de cuerpos de agua, se utilizan microorganismos eficientes en disminuir los niveles de los compuestos tóxicos en las matrices acuosas. Varios procesos han sido diseñados para la remoción de contaminantes; por ejemplo: por métodos físicos (adsorción por carbono activado); químicos (por extracción con solventes y oxidación química), y biológicos (utilizando microorganismos aerobios y/o anaerobios) o usando una combinación de estos métodos. Los procesos microbiológicos, por su versatilidad bioquímica y molecular, así como por razones económicas y de protección ambiental, son la mejor alternativa para la remoción de contaminantes, ya sea en condiciones aerobias, anaerobias o microaerofílicas.

La presencia de los compuestos aromáticos en la biosfera, a través de la historia, explica por qué los microorganismos han adquirido vías metabólicas usando estos compuestos

como sustrato y fuente de energía para su crecimiento, consiguiendo que puedan mineralizar a los contaminantes. La biodegradación de este tipo de compuestos está siendo ampliamente estudiada para comprender la microbiología y los mecanismos relacionados con el desarrollo de tecnologías de biorremediación ambiental.

Las primeras investigaciones acerca de este tema se enfocaban en las condiciones ambientales de supervivencia de los microorganismos que se encontraban en los depósitos de petróleo. Posteriormente, las investigaciones se centraron en discernir los mecanismos del desdoblamiento metabólico en el catabolismo microbiano de los contaminantes. Esto último fue motivado primero por el uso potencial del petróleo hidrocarbonado, como un sustrato para la producción de proteína celular en la industria alimenticia, para resolver los problemas de escasez de alimentos. Luego, como una solución para la necesaria restauración del ambiente impactado por contaminantes.

MICROORGANISMOS AEROBIOS Y ANAEROBIOSEl catabolismo microbiano de los contaminantes constituye una fuente importante de restauración de la calidad de los recursos naturales. La degradación aerobia de contaminantes es un proceso que puede llevarse a cabo en hongos, actinomicetos y bacterias. Estos microorganismos contienen enzimas mono o di-oxigenasas utilizadoras de oxígeno para la activación y ruptura de enlaces. El oxígeno sirve también como aceptor final de electrones para la completa oxidación de estos compuestos.Sin embargo, la reducción drástica del oxígeno disuelto en el ambiente natural disminuye el potencial redox. Esta

reducción provoca condiciones ambientales favorables para el crecimiento de bacterias desnitrificantes, sulfato reductoras o metanogénicas, en las cuales se estimula una cascada de aceptores de electrones como el nitrato, el ión férrico o Mn+4, el sulfato y el CO2. En las últimas dos décadas, ha habido un mayor ímpetu para investigar la habilidad de los microorganismos para biodegradar los compuestos aromáticos en ausencia de oxígeno. Lo anterior puede deberse a que se ha demostrado que el bajo grado de transferencia, la baja solubilidad y el rápido consumo del oxígeno por bacterias son usualmente los parámetros limitantes para la remoción de contaminantes en condiciones aerobias.

Sin embargo, se llegó a creer que estos contaminantes no podían ser degradados por bacterias anaerobias. Esta creencia se debió a que estos energéticos eran favorables para el metabolismo aerobio, pero también se basó en que el oxígeno molecular es a menudo incorporado a la molécula del contaminante por la actividad de las enzimas oxigenasas como el paso inicial en el proceso oxidativo.

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Alfredo Aguilar Romanillos. Actualmente es funcionario de la Dirección de Alimentos, Agricultura y Biotecnología de la Comisión Europea, y es jefe de la unidad de “Fábrica Celular” de la misma institución.

La Nueva Biotecnología. Hoy en día, la biotecnología posee la capacidad de manipular el material genético de los microorganismos, plantas y animales para fabricar nuevos productos y procesos que beneficien al hombre. Esto, gracias al perfeccionamiento de las técnicas y nuevas metodologías de

aislamiento, manipulación y transferencia de genes (tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética) inventadas en la década de 1970.

Esto, a su vez, condujo a la creación en esa época de una nueva clase de empresas de Biotecnología Industrial moderna, como Genentech, Amgen, Biogen y Cetus, que hicieron de la producción de proteínas derivadas de la expresión de genes de

Unidad de Biotecnología. Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina Universidad Autónoma de Nuevo Leó[email protected] y [email protected]

Doctor Jorge A. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

origen humano insertados en bacterias, un nuevo y muy próspero negocio en Estados Unidos y Europa.

Con su nuevo arsenal, la biotecnología moderna contribuye en áreas industriales tan diversas como la producción de

NUEVAS TECNOLOGÍAS BASADAS EN BIOPELÍCULAS El tratamiento anaerobio es una de las estrategias de biorremediación sobresalientes, debido a que las condiciones anaerobias prevalecen en una gran variedad de sitios contaminados. Además, tienden a producir menor volumen de lodos en el tratamiento de aguas residuales, y los productos de la fermentación pueden utilizarse en la formación de biogás (metano). Los procesos de biodegradación se pueden inhibir a altas concentraciones de contaminantes; sin embargo, de varios métodos probados para superar la inhibición del sustrato, la inmovilización celular parece ser la técnica más prometedora para superar dicha inhibición. La inmovilización celular, mejor conocida como biopelículas, ha demostrado ser eficiente en la remoción de los compuestos aromáticos en sitios contaminados. Sin embargo, esta tecnología, que está en sus primeros pasos, ya ha demostrado ser competitiva. Por otro lado, también se trabaja en el diseño de biosensores capaces de medir y controlar los niveles de compuestos tóxicos en suelos y sitios contaminados.

USOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAREN LA BIOTECNOLOGÍA El estudio de las bacterias participantes (diversidad) en las estructuras y características de los consorcios sintróficos microbianos (mezclas de microorganismos que cooperan entre sí) durante la biodegradación de los compuestos aromáticos, es un campo de investigación interesante. La degradación de los compuestos aromáticos monocíclicos por cepas puras aisladas de consorcios aerobios, es generalmente bien entendido y en la actualidad se sigue evaluando la diversidad de las bacterias que participan dentro de los consorcios durante la biodegradación; así como las características fisiológicas de las bacterias en respuesta al medio ambiente anóxico.

Sin embargo, las proteínas de las cepas que participan en la incorporación de los hidrocarburos hacia el interior de la célula, así como las proteínas que participan durante la reducción de los anillos aromáticos, han sido poco y/o

superficialmente estudiadas; además, existe un número limitado de reportes que se refieran a los genes que participan en todos y cada uno de los procesos de biodegradación de los hidrocarburos aromáticos monocíclicos bajo condiciones aerobias.

Por lo tanto, se ha incrementado el conocimiento acerca de la diversidad bacteriana gracias al estudio de los genes (por ejemplo del ARN ribosomal 16s), pero como ya se ha mencionado anteriormente, hay limitaciones en la comprensión acerca de los genes que codifican para las proteínas relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos. Con la ayuda de la biología molecular, la identificación de genes y por lo tanto de proteínas de los microorganismos que participan en la biodegradación puede representar un alto potencial. Ese potencial se puede traducir en el descubrimiento de nuevos antibióticos, metabolitos secundarios o vías de degradación de los compuestos aromáticos.

DESARROLLO DE LA BIORREMEDIACIÓNA la fecha, la conciencia sobre la importancia de restablecer los sitios contaminados (biorremediación) está creciendo en México, por lo que es preciso investigar acerca del desarrollo de materiales apropiados y económicos, así como de biotecnologías de bajo costo y viables para países en desarrollo.

En nuestros laboratorios se trabaja en la búsqueda de esos microorganismos que sean capaces de utilizar como única fuente de alimento los contaminantes como la gasolina, el diesel, así como mezclas complejas de hidrocarburos, para su eventual uso en los procesos de biorremediación. Los resultados encontrados a la fecha por nuestro equipo de trabajo han sido satisfactorios, y nos han alentado a seguir adelante.

En el metabolismo celular de los compuestos tóxicos participan grupos de moléculas conocidas como enzimas, las cuales son responsables de transformar los compuestos tóxicos, para eventualmente disminuir su presencia en el ambiente. Por lo anterior, realizamos estudios de tratabilidad y biodegradabilidad con microorganismos, acondicionados en biorreactores, para evaluar la capacidad de utilizarlos a nivel de campo para llevar a cabo la biorremediación de sitios contaminados, además del estudio molecular de la(s) proteína(s) relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos.

En conclusión, la biotecnología es una herramienta muy útil que ayudó a las antiguas civilizaciones a desarrollarse; hoy en día continúa desarrollándose y ayudando a resolver problemas de enfermedades, hambre y los relacionados con la salud pública. En la actualidad no contamos con soluciones inmediatas y sostenibles para este tipo de problemas; por lo tanto, se vislumbra que la biotecnología continuará proporcionando opciones realistas para el mundo en desarrollo. Por otra parte, nada mejor que los microorganismos que son parte de la biosfera nos ayuden a preservar, y dado el caso, a restablecer la calidad del ambiente, alentando la armonía en las relaciones entre el ser humano, las especies y en general, el medio que le rodea.

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INSECTICIDAS ORGANOCLORADOSLos “plaguicidas” también se pueden clasificar por su acción toxicológica. Los insecticidas organoclorados son los que tienen una estructura química que pertenece a los hidrocarburos clorados y sirven para controlar las plagas de insectos (Red de Acción en Plaguicidas y sus Alternativas para América Latina, [RAPAAL], n. d.; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005). Los insecticidas organoclorados se pueden clasificar por grupos: en el grupo del DDT y compuestos relacionados entran el DDT y sus metabolitos DDD y DDE; y el metoxicloro; al grupo de los ciclodienos pertenecen el heptacloro y su metabolito heptacloro epóxido; el aldrín y sus metabolitos dieldrín y endrín; y los metabolitos endrín cetona y endrín aldehído; los isómeros endosulfán I y endosulfán II y su metabolito endosulfán sulfato; al grupo BHC y lindano pertenecen los isómeros alfa-BHC, beta-BHC, gama-BHC (lindano) y delta-BHC (McEwen & Stephenson, 1979; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005).

A pesar de que el DDT ha sido prohibido en gran número de países y el lindano se ha restringido, siguen apareciendo trazas de estos contaminantes en sedimentos y agua, con mayores concentraciones en la parte sólida debido a su afinidad con la misma. Además, podemos observar que es un problema no sólo de las áreas agrícolas, sino que es transportado hasta áreas muy lejanas.

En el caso de México, la poca utilización de agroquímicos en la agricultura del sur del país, fue hasta hace pocos años una “ventaja”, respecto a su contribución como fuente no puntual de contaminantes en el agua. Sin embargo, en la actualidad esta situación ha sufrido cambios, incrementándose la cantidad de productos químicos utilizados en las actividades agrícolas y por ende, aumentando la concentración de diferentes substancias químicas (orgánicos persistentes y metales pesados) en las múltiples unidades hidrográficas de la región, especialmente en el estado de Chiapas. De hecho, los diferentes ríos que conforman la cuenca del río Usumacinta

muestran actualmente un incremento en las concentraciones de diferentes agroquímicos, e incluso de un buen número de compuestos cuyo uso está prohibido en el país.

Una de las principales subcuencas del río Usumacinta es el Río Lacantún y sus tributarios. En un estudio realizado en el río Lacantún sobre la presencia de COP en los tejidos de peces fue detectado el DDT y sus metabolitos (Marines G. V., 2006). Las especies con los valores más altos de DDT fueron: Astyanax aeneus, Rhamdia guatemalensis, Poecilia mexicana, Belonesox belizanus y Atherinella sp. De acuerdo al valor permisible del Criterio de Concentración Continua (CCC) determinado por la EPA, todos los valores encontrados en el estudio rebasan el umbral. En México, la Ley especifica que su uso está prohibido y que sólo en casos excepcionales debe aplicarse; por lo tanto su presencia en el ambiente debe, teóricamente, ser cero. Otra cuenca mexicana estudiada es la de los ríos Salado de Nadadores-Sabinas-río Bravo en el estado de Coahuila (Hernández R. 2005), donde también se encontraron valores altos de los diferentes agroquímicos mencionados, particularmente el DDT y sus metabolitos, los cuales rebasan también los valores umbrales permisibles determinados por la EPA.

Finalmente, es evidente que la respuesta de los organismos en cualquier nivel de la organización del espectro biológico a la presencia de sustancias tóxicas (agroquímicos), es altamente significativa para evaluar y monitorear sus efectos negativos en los seres vivos de manera puntual y en los ecosistemas. Pero en la determinación de la presencia o ausencia de una especie, el éxito de sus procesos fisiológicos o en los problemas de salud en el ser humano asociados a la contaminación por sustancias químicas, es de mayor utilidad el uso de biomarcadores para detectar al agente que provoca la alteración. Esto es, que la escala de trabajo en la evaluación y análisis del efecto de sustancias químicas tiende al plano individual y celular.

Aranda Enrique. 2005. Comunicación personal.EPA. 2004. Environmental Protection Agency [EPA]. National Recommended Water Quality Criteria. 2004. En línea:www.epa.gov/waterscience/criteria/nrwqc-2004.pdf

Hernández-Paz, Rebeca; Juvenal Gutiérrez-Castillo, Raúl Garza-Cuevas, Porfirio Caballero-Mata, Shad D. Nelson, Ricardo Mata-González. 2006. Organochlorine compounds in water and sediments of three tributaries of the Rio Bravo in Coahuila, Mexico. Society For Range Management. 2006. Vancouver, British Columbia, Canada.

La industria de la celulosa y el papel en México (ICP) produce 700 mil toneladas de pasta, y dos millones 900 mil toneladas de papel por año. Aproximadamente la mitad de la producción de celulosa proviene del proceso Kraft. Cerca del 60 por ciento de la industria Kraft son fábricas no integradas; esto es, producen celulosa no blanqueada. La ICP contribuye con un 2.1 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB), y genera 31 mil empleos directos. La capacidad de producción instalada está distribuida entre 67 plantas.

Las descargas de aguas residuales provenientes de la ICP son aproxi-madamente 100 millones de m3/año, lo que significa el 12 por ciento de las descargas residuales totales del sector industrial, y ocupan el segundo lugar en este rubro. Actualmente, los estándares permitidos en México de descargas de aguas residuales de la ICP son más estrictos.La aplicación de tratamientos anaeró-bicos para los efluentes de la industria del papel ha tenido un notable incremento en los últimos veinte años. Esta tecnología, particularmente el reactor anaerobio con biomasa inmovilizada, ofrece claras ventajas sobre los procesos de tratamientos físico-químicos. Investigadores mexicanos, norteamericanos y europeos han obtenido significativos avances en las dos últimas décadas sobre la aplicación de procesos anaeróbicos a una variedad de efluentes de la ICP Uno de los retos más importantes ha sido el tratamiento de aguas residuales contaminadas por licor negro. Estos efluentes son tóxicos a fauna acuática y

microorganismos y contienen considerables cantidades de materia orgánica recalcitrante. La industria mexicana de celulosa ha implementado la recuperación y reutilización del licor negro. Sin embargo, son frecuentes los derrames de los lavados de los digestores y del sistema de recuperación del mismo. Los derrames de licor negro son el principal contaminante del agua en la industria mexicana de celulosa Kraft no integrada, lo que da lugar a un efluente típico denominado licor diluido (LD) en este trabajo. Trabajos previos han demostrado que el licor negro de fibras de cáñamo y el agua residual asociada son recalcitrantes y tóxicos a consorcios anaeróbicos. Sin embargo, se conoce poco acerca de la aplicación de tratamientos anaeróbicos a agua residuales contaminadas con licor negro Kraft de madera de pino.Los hongos pertenecientes a los basidiomicetos (como Trametes versicolor, Phanerochaete chrysosporium) son microorganismos con una demostrada capacidad para degradar lignina, y esto deriva del uso de un potente y diverso grupo de enzimas. Hemos hipotetizado que Trametes versicolor inmovilizado puede ser un alternativa interesante para pos-tratar y degradar la materia orgánica recalcitrante remanente del efluente anaerobio obtenido a la salida del reactor anaeróbico.

Ensayos anaeróbicos en lote. La degradabilidad anaerobia última (DAU) y el ensayo de toxicidad del licor diluido (LD) fueron realizados de acuerdo al proceso descrito en Owen

C. Estrada-Vázquez / A. Ortega-Clemente / F. Esparza-García / H.M. Poggi-VaraldoE-mail: [email protected]. CINVESTAV / Departamento de Biotecnología y Bioingeniería / México

Gustavo Viniegra. El doctor Gustavo Viniegra es profesor titular e investigador del Departamento de Biotecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM)-Unidad Iztapalapa.Obtuvo el grado de Médico Cirujano en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Maestría en Ciencias del CINVESTAV y el Doctorado en Biofísica en la Universidad de California, San Francisco. Su área de especialización involucra la microbiología industrial; las fermentaciones de substratos sólidos por hongos filamentosos; la producción de enzimas por cultivos de Aspergillus Níger y aprovechamiento de los residuos agrícolas y agroindustriales.

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Alfredo Aguilar Romanillos. Actualmente es funcionario de la Dirección de Alimentos, Agricultura y Biotecnología de la Comisión Europea, y es jefe de la unidad de “Fábrica Celular” de la misma institución.

La Nueva Biotecnología. Hoy en día, la biotecnología posee la capacidad de manipular el material genético de los microorganismos, plantas y animales para fabricar nuevos productos y procesos que beneficien al hombre. Esto, gracias al perfeccionamiento de las técnicas y nuevas metodologías de

aislamiento, manipulación y transferencia de genes (tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética) inventadas en la década de 1970.

Esto, a su vez, condujo a la creación en esa época de una nueva clase de empresas de Biotecnología Industrial moderna, como Genentech, Amgen, Biogen y Cetus, que hicieron de la producción de proteínas derivadas de la expresión de genes de

Unidad de Biotecnología. Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina Universidad Autónoma de Nuevo Leó[email protected] y [email protected]

Doctor Jorge A. Ascacio Martínez Doctor Hugo A. Barrera Saldaña

origen humano insertados en bacterias, un nuevo y muy próspero negocio en Estados Unidos y Europa.

Con su nuevo arsenal, la biotecnología moderna contribuye en áreas industriales tan diversas como la producción de

NUEVAS TECNOLOGÍAS BASADAS EN BIOPELÍCULAS El tratamiento anaerobio es una de las estrategias de biorremediación sobresalientes, debido a que las condiciones anaerobias prevalecen en una gran variedad de sitios contaminados. Además, tienden a producir menor volumen de lodos en el tratamiento de aguas residuales, y los productos de la fermentación pueden utilizarse en la formación de biogás (metano). Los procesos de biodegradación se pueden inhibir a altas concentraciones de contaminantes; sin embargo, de varios métodos probados para superar la inhibición del sustrato, la inmovilización celular parece ser la técnica más prometedora para superar dicha inhibición. La inmovilización celular, mejor conocida como biopelículas, ha demostrado ser eficiente en la remoción de los compuestos aromáticos en sitios contaminados. Sin embargo, esta tecnología, que está en sus primeros pasos, ya ha demostrado ser competitiva. Por otro lado, también se trabaja en el diseño de biosensores capaces de medir y controlar los niveles de compuestos tóxicos en suelos y sitios contaminados.

USOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAREN LA BIOTECNOLOGÍA El estudio de las bacterias participantes (diversidad) en las estructuras y características de los consorcios sintróficos microbianos (mezclas de microorganismos que cooperan entre sí) durante la biodegradación de los compuestos aromáticos, es un campo de investigación interesante. La degradación de los compuestos aromáticos monocíclicos por cepas puras aisladas de consorcios aerobios, es generalmente bien entendido y en la actualidad se sigue evaluando la diversidad de las bacterias que participan dentro de los consorcios durante la biodegradación; así como las características fisiológicas de las bacterias en respuesta al medio ambiente anóxico.

Sin embargo, las proteínas de las cepas que participan en la incorporación de los hidrocarburos hacia el interior de la célula, así como las proteínas que participan durante la reducción de los anillos aromáticos, han sido poco y/o

superficialmente estudiadas; además, existe un número limitado de reportes que se refieran a los genes que participan en todos y cada uno de los procesos de biodegradación de los hidrocarburos aromáticos monocíclicos bajo condiciones aerobias.

Por lo tanto, se ha incrementado el conocimiento acerca de la diversidad bacteriana gracias al estudio de los genes (por ejemplo del ARN ribosomal 16s), pero como ya se ha mencionado anteriormente, hay limitaciones en la comprensión acerca de los genes que codifican para las proteínas relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos. Con la ayuda de la biología molecular, la identificación de genes y por lo tanto de proteínas de los microorganismos que participan en la biodegradación puede representar un alto potencial. Ese potencial se puede traducir en el descubrimiento de nuevos antibióticos, metabolitos secundarios o vías de degradación de los compuestos aromáticos.

DESARROLLO DE LA BIORREMEDIACIÓNA la fecha, la conciencia sobre la importancia de restablecer los sitios contaminados (biorremediación) está creciendo en México, por lo que es preciso investigar acerca del desarrollo de materiales apropiados y económicos, así como de biotecnologías de bajo costo y viables para países en desarrollo.

En nuestros laboratorios se trabaja en la búsqueda de esos microorganismos que sean capaces de utilizar como única fuente de alimento los contaminantes como la gasolina, el diesel, así como mezclas complejas de hidrocarburos, para su eventual uso en los procesos de biorremediación. Los resultados encontrados a la fecha por nuestro equipo de trabajo han sido satisfactorios, y nos han alentado a seguir adelante.

En el metabolismo celular de los compuestos tóxicos participan grupos de moléculas conocidas como enzimas, las cuales son responsables de transformar los compuestos tóxicos, para eventualmente disminuir su presencia en el ambiente. Por lo anterior, realizamos estudios de tratabilidad y biodegradabilidad con microorganismos, acondicionados en biorreactores, para evaluar la capacidad de utilizarlos a nivel de campo para llevar a cabo la biorremediación de sitios contaminados, además del estudio molecular de la(s) proteína(s) relacionadas con la degradación de los compuestos tóxicos.

En conclusión, la biotecnología es una herramienta muy útil que ayudó a las antiguas civilizaciones a desarrollarse; hoy en día continúa desarrollándose y ayudando a resolver problemas de enfermedades, hambre y los relacionados con la salud pública. En la actualidad no contamos con soluciones inmediatas y sostenibles para este tipo de problemas; por lo tanto, se vislumbra que la biotecnología continuará proporcionando opciones realistas para el mundo en desarrollo. Por otra parte, nada mejor que los microorganismos que son parte de la biosfera nos ayuden a preservar, y dado el caso, a restablecer la calidad del ambiente, alentando la armonía en las relaciones entre el ser humano, las especies y en general, el medio que le rodea.

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INSECTICIDAS ORGANOCLORADOSLos “plaguicidas” también se pueden clasificar por su acción toxicológica. Los insecticidas organoclorados son los que tienen una estructura química que pertenece a los hidrocarburos clorados y sirven para controlar las plagas de insectos (Red de Acción en Plaguicidas y sus Alternativas para América Latina, [RAPAAL], n. d.; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005). Los insecticidas organoclorados se pueden clasificar por grupos: en el grupo del DDT y compuestos relacionados entran el DDT y sus metabolitos DDD y DDE; y el metoxicloro; al grupo de los ciclodienos pertenecen el heptacloro y su metabolito heptacloro epóxido; el aldrín y sus metabolitos dieldrín y endrín; y los metabolitos endrín cetona y endrín aldehído; los isómeros endosulfán I y endosulfán II y su metabolito endosulfán sulfato; al grupo BHC y lindano pertenecen los isómeros alfa-BHC, beta-BHC, gama-BHC (lindano) y delta-BHC (McEwen & Stephenson, 1979; Aranda E., comunicación personal, Enero 2005).

A pesar de que el DDT ha sido prohibido en gran número de países y el lindano se ha restringido, siguen apareciendo trazas de estos contaminantes en sedimentos y agua, con mayores concentraciones en la parte sólida debido a su afinidad con la misma. Además, podemos observar que es un problema no sólo de las áreas agrícolas, sino que es transportado hasta áreas muy lejanas.

En el caso de México, la poca utilización de agroquímicos en la agricultura del sur del país, fue hasta hace pocos años una “ventaja”, respecto a su contribución como fuente no puntual de contaminantes en el agua. Sin embargo, en la actualidad esta situación ha sufrido cambios, incrementándose la cantidad de productos químicos utilizados en las actividades agrícolas y por ende, aumentando la concentración de diferentes substancias químicas (orgánicos persistentes y metales pesados) en las múltiples unidades hidrográficas de la región, especialmente en el estado de Chiapas. De hecho, los diferentes ríos que conforman la cuenca del río Usumacinta

muestran actualmente un incremento en las concentraciones de diferentes agroquímicos, e incluso de un buen número de compuestos cuyo uso está prohibido en el país.

Una de las principales subcuencas del río Usumacinta es el Río Lacantún y sus tributarios. En un estudio realizado en el río Lacantún sobre la presencia de COP en los tejidos de peces fue detectado el DDT y sus metabolitos (Marines G. V., 2006). Las especies con los valores más altos de DDT fueron: Astyanax aeneus, Rhamdia guatemalensis, Poecilia mexicana, Belonesox belizanus y Atherinella sp. De acuerdo al valor permisible del Criterio de Concentración Continua (CCC) determinado por la EPA, todos los valores encontrados en el estudio rebasan el umbral. En México, la Ley especifica que su uso está prohibido y que sólo en casos excepcionales debe aplicarse; por lo tanto su presencia en el ambiente debe, teóricamente, ser cero. Otra cuenca mexicana estudiada es la de los ríos Salado de Nadadores-Sabinas-río Bravo en el estado de Coahuila (Hernández R. 2005), donde también se encontraron valores altos de los diferentes agroquímicos mencionados, particularmente el DDT y sus metabolitos, los cuales rebasan también los valores umbrales permisibles determinados por la EPA.

Finalmente, es evidente que la respuesta de los organismos en cualquier nivel de la organización del espectro biológico a la presencia de sustancias tóxicas (agroquímicos), es altamente significativa para evaluar y monitorear sus efectos negativos en los seres vivos de manera puntual y en los ecosistemas. Pero en la determinación de la presencia o ausencia de una especie, el éxito de sus procesos fisiológicos o en los problemas de salud en el ser humano asociados a la contaminación por sustancias químicas, es de mayor utilidad el uso de biomarcadores para detectar al agente que provoca la alteración. Esto es, que la escala de trabajo en la evaluación y análisis del efecto de sustancias químicas tiende al plano individual y celular.

Aranda Enrique. 2005. Comunicación personal.EPA. 2004. Environmental Protection Agency [EPA]. National Recommended Water Quality Criteria. 2004. En línea:www.epa.gov/waterscience/criteria/nrwqc-2004.pdf

Hernández-Paz, Rebeca; Juvenal Gutiérrez-Castillo, Raúl Garza-Cuevas, Porfirio Caballero-Mata, Shad D. Nelson, Ricardo Mata-González. 2006. Organochlorine compounds in water and sediments of three tributaries of the Rio Bravo in Coahuila, Mexico. Society For Range Management. 2006. Vancouver, British Columbia, Canada.

La industria de la celulosa y el papel en México (ICP) produce 700 mil toneladas de pasta, y dos millones 900 mil toneladas de papel por año. Aproximadamente la mitad de la producción de celulosa proviene del proceso Kraft. Cerca del 60 por ciento de la industria Kraft son fábricas no integradas; esto es, producen celulosa no blanqueada. La ICP contribuye con un 2.1 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB), y genera 31 mil empleos directos. La capacidad de producción instalada está distribuida entre 67 plantas.

Las descargas de aguas residuales provenientes de la ICP son aproxi-madamente 100 millones de m3/año, lo que significa el 12 por ciento de las descargas residuales totales del sector industrial, y ocupan el segundo lugar en este rubro. Actualmente, los estándares permitidos en México de descargas de aguas residuales de la ICP son más estrictos.La aplicación de tratamientos anaeró-bicos para los efluentes de la industria del papel ha tenido un notable incremento en los últimos veinte años. Esta tecnología, particularmente el reactor anaerobio con biomasa inmovilizada, ofrece claras ventajas sobre los procesos de tratamientos físico-químicos. Investigadores mexicanos, norteamericanos y europeos han obtenido significativos avances en las dos últimas décadas sobre la aplicación de procesos anaeróbicos a una variedad de efluentes de la ICP Uno de los retos más importantes ha sido el tratamiento de aguas residuales contaminadas por licor negro. Estos efluentes son tóxicos a fauna acuática y

microorganismos y contienen considerables cantidades de materia orgánica recalcitrante. La industria mexicana de celulosa ha implementado la recuperación y reutilización del licor negro. Sin embargo, son frecuentes los derrames de los lavados de los digestores y del sistema de recuperación del mismo. Los derrames de licor negro son el principal contaminante del agua en la industria mexicana de celulosa Kraft no integrada, lo que da lugar a un efluente típico denominado licor diluido (LD) en este trabajo. Trabajos previos han demostrado que el licor negro de fibras de cáñamo y el agua residual asociada son recalcitrantes y tóxicos a consorcios anaeróbicos. Sin embargo, se conoce poco acerca de la aplicación de tratamientos anaeróbicos a agua residuales contaminadas con licor negro Kraft de madera de pino.Los hongos pertenecientes a los basidiomicetos (como Trametes versicolor, Phanerochaete chrysosporium) son microorganismos con una demostrada capacidad para degradar lignina, y esto deriva del uso de un potente y diverso grupo de enzimas. Hemos hipotetizado que Trametes versicolor inmovilizado puede ser un alternativa interesante para pos-tratar y degradar la materia orgánica recalcitrante remanente del efluente anaerobio obtenido a la salida del reactor anaeróbico.

Ensayos anaeróbicos en lote. La degradabilidad anaerobia última (DAU) y el ensayo de toxicidad del licor diluido (LD) fueron realizados de acuerdo al proceso descrito en Owen

C. Estrada-Vázquez / A. Ortega-Clemente / F. Esparza-García / H.M. Poggi-VaraldoE-mail: [email protected]. CINVESTAV / Departamento de Biotecnología y Bioingeniería / México

Gustavo Viniegra. El doctor Gustavo Viniegra es profesor titular e investigador del Departamento de Biotecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM)-Unidad Iztapalapa.Obtuvo el grado de Médico Cirujano en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Maestría en Ciencias del CINVESTAV y el Doctorado en Biofísica en la Universidad de California, San Francisco. Su área de especialización involucra la microbiología industrial; las fermentaciones de substratos sólidos por hongos filamentosos; la producción de enzimas por cultivos de Aspergillus Níger y aprovechamiento de los residuos agrícolas y agroindustriales.

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n el estudio de las aguas continentales es imposible disociar el binomio agua-desarrollo, pues el uso de las aguas dulces es un elemento obligado en el desarrollo de las sociedades humanas. Desde tiempo atrás, el uso

del agua ha estado creciendo en forma exponencial con los consecuentes problemas de contaminación.

La contaminación tiene diferentes connotaciones, pero cuando afecta a las aguas dulces, puede ser descrita como la descarga de materiales hacia un cuerpo de agua natural, el cual sufre efectos adversos en la calidad de vida animal y vegetal presente en el sitio, además de cambios en la calidad para propósitos de uso por el ser humano. Por otra parte, el entendimiento del origen de los contaminantes, su tratamiento y su efecto en los ecosistemas acuáticos es, hoy en día, una parte importante de la interpretación de la ecología acuática.

El análisis y evaluación de la calidad del agua ha sido, por tradición, desarrollada con base en métodos soportados por mediciones y determinaciones de las características físicas y químicas. Sin embargo, la inclusión de la respuesta de los organismos en distintas escalas, desde biomarcadores hasta comunidades, es ahora una alternativa y un complemento en la evaluación de la calidad del agua y del ambiente en general. Una de las premisas más importantes de la bioevaluación o biomonitoreo es que los esquemas físico-químicos no son capaces de detectar los daños en las comunidades biológicas.

DETECCIÓN DE SUSTANCIAS TÓXICASLa bioevaluación o biomonitoreo puede revelar impactos o efectos futuros y presentes que están enmascarados, tales como nuevas sustancias tóxicas que han ingresado al ambiente o posibles cambios en las propiedades físicas. Otra ventaja es que pueden ser estudiados los cambios o alteraciones a largo plazo sobre el ecosistema.

Por estas razones, es importante incorporar a los métodos de evaluación de la calidad ambiental y de la integridad de los ecosistemas, mecanismos como los indicadores biológicos que complementen los métodos tradicionales.

Las acciones de los seres humanos afectan ostensiblemente a un sinnúmero de ecosistemas acuáticos, modificando con ello la evolución natural de los mismos en diferentes escalas. En el afán de hacer rendir más las cosechas de los alimentos necesarios para consumo humano, el hombre ha utilizado sustancias para controlar las plagas y malezas de sus cultivos, y resulta innegable que mediante el uso de las mismas, se ha logrado ampliar el horizonte agrícola conforme a la demanda derivada del crecimiento de la población.

El uso de estas sustancias de manera indiscriminada e irresponsable acarrea problemas a diferentes organismos y a sus poblaciones; Esto ocurre desde el proceso químico de la manufactura de las sustancias y la consecuente generación de residuos tóxicos, los cuales, si no tienen un manejo adecuado, constituyen un riesgo para el ambiente y para la salud humana, hasta el uso y la aplicación de sustancias (agroquímicos) y su afectación en la integridad de los atributos ecológicos de los sistemas naturales acuáticos y terrestres.

HERRAMIENTAS ECOLÓGICAS DE EVALUACIÓNEn la actualidad, se han desarrollado diversas técnicas para evaluar los efectos que traen consigo las variadas actividades antropogénicas que presentan un impacto probable en la salud humana y en el ecosistema.

Los diferentes instrumentos de estudio van desde el ámbito de la biotecnología que se basa en la respuesta de las células a la presencia de sustancias tóxicas, como los compuestos orgánicos persistentes (COP), hasta las herramientas ecológicas de evaluación que se basan en la respuesta de los organismos y de las comunidades biológicas a la concentración de dichas sustancias.

La utilización de productos agroquímicos constituye un riesgo para la calidad del agua, debido a la toxicidad potencial de estos compuestos. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (U. S. EPA), define los “pesticidas” (insecticidas, herbicidas y otros) como sustancias químicas usadas para prevenir, destruir, repeler o ejercer cualquier otro tipo de control sobre algunas plagas; éstas pueden ser insectos, roedores u otros animales indeseables, además de hierbas no deseadas, hongos o algunos microorganismos (bacterias o virus). Son sustancias químicamente complejas que, una vez aplicadas al medio ambiente, están sujetas a una serie de transformaciones físicas, químicas y biológicas; estas transformaciones pueden conducir a la generación de metabolitos o a la degradación total de los compuestos.

PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOSEn la actualidad, son miles los productos químicos orgánicos utilizados para control de plagas y de enfermedades que se manifiestan en las actividades agrícolas, ganaderas y de control de diversos problemas sanitarios, los cuales, dependiendo del objetivo para el cual están destinados, pueden clasificarse en:

Insecticidas. Utilizados para la destrucción de insectos. Fungicidas. Destrucción de hongos y prevención de enfermedades en los cultivos.Herbicidas. Eliminación de malas hierbas y plantas indeseables.Rodenticidas. Eliminación de roedores. Nematicidas. Eliminación de gusanos. Moluscicidas. Eliminación de caracoles.

La mayoría de los “plaguicidas” son biodegradables y se hidrolizan en otros productos que no resultan peligrosos; sin embargo, los hidrocarburos clorados son resistentes a la degradación y se hidrolizan con mucha lentitud, razón por la cual han sido denominados plaguicidas persistentes o “duros”.

En cambio, los plaguicidas constituidos a base de carbamatos y los de base de fósforo orgánico, también llamados órgano fosforados, se degradan con mayor rapidez en el medio ambiente, por lo que se les llama “plaguicidas” suaves o “ligeros”; sin embargo, éstos son más tóxicos para el ser humano.

et al. (1979) y Shelton y Tiedje (1983). El LD fue usado tanto como fuente de carbono y de tóxico; los ácidos orgánicos no volátiles fueron adicionados. El inóculo sin aclimatar para los ensayos provinieron de un digestor anaeróbico mesofílico de mezcla completa alimentado con agua residual sintética.

En la figura 1 se presenta un esquema de la configuración del proceso en serie anaeróbico/aeróbico. El agua contaminada con licor negro (llamado aquí licor diluido, LD) fue alimentado a un reactor anaeróbico de lecho fluidizado (RANLEF; Figura 1). El LD fue provisto por una industria mexicana de celulosa Kraft que usa madera de pino. Después de un periodo de aclimatación, el tiempo de retención hidráulico (TRH) fue variado de 5 a 0.5 días en 6 estados seudo-estables consecutivos. La aclimatación previa fue llevada a cabo en 7 etapas de 20 días de duración cada una, alimentando una mezcla de agua residual sintética degradable y una creciente proporción de LD fue alimentada al reactor. El reactor consistió en una columna de vidrio de 3 L de volumen total geométrico con 1 L de carbón activado granular (CAG) malla 30/40 como medio soporte para la colonización por el consorcio microbiano.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL El efluente LD fue un agua residual altamente coloreada y alcalina (pH 8.8). El contenido de materia orgánica fue de 2 255 mg/L como DQO; las concentraciones de sólidos totales, sólidos suspendidos totales y sólidos suspendidos volátiles fueron 2 543, 2, 132, y 128 mg/L, respectivamente. La concentración promedio de los ácidos orgánicos volátiles fue 210 mg/L. El contenido de color y ligninoides fue de 1.03 y 46.3 como absorbancia a 465 y 254 nm, respectivamente.La DAU fue aproximadamente de 55 por ciento de la DQO total, la cual sugiere la presencia de una considerable cantidad de material orgánico recalcitrante (45 por ciento). Esto último fue probablemente debido a sustancias ligninoides originadas durante la digestión química de la madera de pino.

OPERACIÓN DEL REACTOR ANAERÓBICO DE LECHO FLUIDIZADOLos resultados del tratamiento anaeróbico son descritos en la Figura 3. La eficiencia de remoción de DQO (DQO total) varió en el intervalo de 80 a 48 por ciento cuando el TRH fue decreciendo de 5 a 0.5 días, Figura 3A. La reducción de DQO varió en el intervalo de 87 a 96 por ciento, expresada como DQO biodegradable a TRH cortos de 0.5 y 0.75 días. Las altas remociones de DQO durante la última etapa de aclimatación y el primer TRH pudieron ser parcialmente debidas a la capacidad de adsorción del CAG utilizado como medio soporte del consorcio en el reactor anaeróbico. Como el experimento continuó a bajos TRH

s, la capacidad de adsorción pudo haberse agotado y sólo el 48 por ciento remanente es la remoción biológica de DQO.

CONCLUSIONESEl tratamiento continuo anaeróbico (RANLEF) de aguas residuales contaminadas con licor diluido fue factible a velocidades de carga de moderadas (1 a 10 g DQO/[L

FB*día]) con una remoción total de DQO de 80-40% y la reducción de DQO biodegradable de 96-87% (a alta velocidad de carga). El RANLEF fue capaz de operar en un régimen metanogénico estable a pesar de indicaciones de toxicidad sub-óptima

del licor diluido impuestas al consorcio metanogénico. Las remociones de color y ligninoides también decrecieron con la disminución del TRH. Aunque el reactor metanogénico de lecho fluidizado proveyó un efectivo tratamiento para la materia orgánica degradable, todavía restan en el efluente anaeróbico concentraciones importantes de materia orgánica recalcitrante y color.

Un reactor aeróbico, empacado con Trametes versicolor inmovilizado sobre cubos de madera fue alimentado con efluente anaeróbico del RANLEF. La remoción de materia orgánica promedio del reactor fue de 30 y 32% en base a DQO, durante las corridas de 60 días a 5días de TRH y 35 días a 2.5 días de TRH, respectivamente. Los contenidos de color y ligninoides fueron removidos en porcentajes superiores (69% y 54% respectivamente). No hubo diferencia significativa en la operación del reactor a 5 y 2.5 días de TRH. Se encontró una correlación positiva entre la eficiencia de remoción de contaminante y la actividad de lacasa en el licor centrifugado del reactor fúngico durante buena parte del primer período de operación a 5 d TRH, aunque la actividad de manganeso-peroxidasa estuvo presente durante toda la operación del biorreactor fúngico. Muy importante, nuestro trabajo demostró que un reactor fúngico puede operar efectivamente por un largo periodo (cerca de 100 días) y sin necesidad de suplementar costosas fuentes de carbono soluble como glucosa, maltosa, etc.

El tratamiento serie global alcanzó aproximadamente un 78 por ciento de remoción de la materia orgánica original del licor diluido (en base a DQO). El proceso serie parece ser un paso hacia el desarrollo de una alternativa biológica para el tratamiento efectivo de efluentes recalcitrantes de la industria de la celulosa y el papel.

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Doctor Raúl Antonio Garza CuevasProfesor Investigador / ITESM

Por Ivy Nevares conceptos de Keith Raniere

H ay algo extrañamente perturbador acerca de la última adaptación al cine de la novela de H.G. Wells La guerra de los mundos (1898). Quizás tenga que ver con un

sentido de impotencia, una pérdida total de control: imagine la Tierra de pronto devastada por extraterrestres. La invasión es imprevista sin causa o razón aparente, los ataques son desastrosos e impredecibles, y la respuesta y medios de defensa humanos inadecuados en yuxtaposición a los del agresor. Aún cuando se acerca el tiempo de la resolución, la humanidad es un observador al igual que durante el ataque inicial: el medio para nuestra salvación no es de manera alguna producto directo del ingenio humano... ¿o sí?

Viendo la película o leyendo la novela, puede Ud. también llegar a una conclusión similar: el medio para finalmente vencer a la invasión está más allá de los confines humanos. Sin embargo, ¿podría el diminuto organismo vencer al ejército invasor sin la existencia de la humanidad? Si los humanos jamás hubieran habitado este planeta, ¿existiría de la misma forma ese organismo? ¿O existiría del todo?

Para examinar más este punto, reflexione simplemente sobre las siguientes cuestiones: si uno de sus padres jamás hubiera existido, ¿se vería Ud. igual, sería igual y tendría las mismas experiencias? Y si Ud. jamás hubiera existido, ¿sus padres se verían iguales, serían iguales y tendrían las mismas experiencias?

Si examinamos a la Tierra como un sistema, eventualmente encontramos que todos los elementos en ella se interconectan y afectan mutuamente. Dado este principio de interconexión, ¿es posible para cualquier elemento existir exactamente como lo hace ahora si otro elemento del sistema cambiara o fuera

eliminado? Similarmente, ¿pudiera cualquiera de los otros elementos existir exactamente como lo hace ahora si el elemento en cuestión fuera diferente o ya no existiera? Por ejemplo, si toda el agua de la Tierra fuera reemplazada por otra sustancia o retirada por completo, ¿habría algún sistema en el planeta que no se viera afectado?

Considere a la penicilina, el antibiótico más utilizado hasta hoy. Inicialmente, la penicilina fue aclamada una droga milagrosa, ya que permitía el tratamiento de infecciones antes incurables. Tan sólo cuatro años después de que la penicilina tuviera amplia disponibilidad, fueron observados casos de resistencia a los antibióticos. Conforme los microbios empezaron a resistir la penicilina, los investigadores médicos respondieron introduciendo variaciones naturales

y sintéticas del antibiótico, al igual que otros substitutos químicos. En consecuencia, más y más microbios empezaron a resistir los nuevos tratamientos. Hace algunos meses, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los Estados Unidos reportó que más del 70% de las bacterias que causan infecciones en los hospitales son resistentes a por lo menos uno de los antibióticos más comúnmente usados para tratarlas. Aunque hoy algunas dosis de antibióticos pueden

Desde el momento que los invasores arribaron, respiraron nuestro aire, comieron y bebieron, estaban condenados. Fueron aniquilados, destruidos, después de que todas las armas y dispositivos del hombre habían fallado, por las más diminutas criaturas que Dios, en su sabiduría, puso en esta tierra. Por el precio de mil millones de muertes, el hombre se había ganado esta inmunidad, este derecho a sobrevivir entre los infinitos organismos de este planeta. Y ese derecho es nuestro contra todo reto. Porque los hombres ni viven ni mueren en vano.

–del filme “La guerra de los mundos“ (2005) (guión cinematográfico de Josh Friedman y David Koepp)

Especial para Conocimiento

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n el estudio de las aguas continentales es imposible disociar el binomio agua-desarrollo, pues el uso de las aguas dulces es un elemento obligado en el desarrollo de las sociedades humanas. Desde tiempo atrás, el uso

del agua ha estado creciendo en forma exponencial con los consecuentes problemas de contaminación.

La contaminación tiene diferentes connotaciones, pero cuando afecta a las aguas dulces, puede ser descrita como la descarga de materiales hacia un cuerpo de agua natural, el cual sufre efectos adversos en la calidad de vida animal y vegetal presente en el sitio, además de cambios en la calidad para propósitos de uso por el ser humano. Por otra parte, el entendimiento del origen de los contaminantes, su tratamiento y su efecto en los ecosistemas acuáticos es, hoy en día, una parte importante de la interpretación de la ecología acuática.

El análisis y evaluación de la calidad del agua ha sido, por tradición, desarrollada con base en métodos soportados por mediciones y determinaciones de las características físicas y químicas. Sin embargo, la inclusión de la respuesta de los organismos en distintas escalas, desde biomarcadores hasta comunidades, es ahora una alternativa y un complemento en la evaluación de la calidad del agua y del ambiente en general. Una de las premisas más importantes de la bioevaluación o biomonitoreo es que los esquemas físico-químicos no son capaces de detectar los daños en las comunidades biológicas.

DETECCIÓN DE SUSTANCIAS TÓXICASLa bioevaluación o biomonitoreo puede revelar impactos o efectos futuros y presentes que están enmascarados, tales como nuevas sustancias tóxicas que han ingresado al ambiente o posibles cambios en las propiedades físicas. Otra ventaja es que pueden ser estudiados los cambios o alteraciones a largo plazo sobre el ecosistema.

Por estas razones, es importante incorporar a los métodos de evaluación de la calidad ambiental y de la integridad de los ecosistemas, mecanismos como los indicadores biológicos que complementen los métodos tradicionales.

Las acciones de los seres humanos afectan ostensiblemente a un sinnúmero de ecosistemas acuáticos, modificando con ello la evolución natural de los mismos en diferentes escalas. En el afán de hacer rendir más las cosechas de los alimentos necesarios para consumo humano, el hombre ha utilizado sustancias para controlar las plagas y malezas de sus cultivos, y resulta innegable que mediante el uso de las mismas, se ha logrado ampliar el horizonte agrícola conforme a la demanda derivada del crecimiento de la población.

El uso de estas sustancias de manera indiscriminada e irresponsable acarrea problemas a diferentes organismos y a sus poblaciones; Esto ocurre desde el proceso químico de la manufactura de las sustancias y la consecuente generación de residuos tóxicos, los cuales, si no tienen un manejo adecuado, constituyen un riesgo para el ambiente y para la salud humana, hasta el uso y la aplicación de sustancias (agroquímicos) y su afectación en la integridad de los atributos ecológicos de los sistemas naturales acuáticos y terrestres.

HERRAMIENTAS ECOLÓGICAS DE EVALUACIÓNEn la actualidad, se han desarrollado diversas técnicas para evaluar los efectos que traen consigo las variadas actividades antropogénicas que presentan un impacto probable en la salud humana y en el ecosistema.

Los diferentes instrumentos de estudio van desde el ámbito de la biotecnología que se basa en la respuesta de las células a la presencia de sustancias tóxicas, como los compuestos orgánicos persistentes (COP), hasta las herramientas ecológicas de evaluación que se basan en la respuesta de los organismos y de las comunidades biológicas a la concentración de dichas sustancias.

La utilización de productos agroquímicos constituye un riesgo para la calidad del agua, debido a la toxicidad potencial de estos compuestos. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (U. S. EPA), define los “pesticidas” (insecticidas, herbicidas y otros) como sustancias químicas usadas para prevenir, destruir, repeler o ejercer cualquier otro tipo de control sobre algunas plagas; éstas pueden ser insectos, roedores u otros animales indeseables, además de hierbas no deseadas, hongos o algunos microorganismos (bacterias o virus). Son sustancias químicamente complejas que, una vez aplicadas al medio ambiente, están sujetas a una serie de transformaciones físicas, químicas y biológicas; estas transformaciones pueden conducir a la generación de metabolitos o a la degradación total de los compuestos.

PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOSEn la actualidad, son miles los productos químicos orgánicos utilizados para control de plagas y de enfermedades que se manifiestan en las actividades agrícolas, ganaderas y de control de diversos problemas sanitarios, los cuales, dependiendo del objetivo para el cual están destinados, pueden clasificarse en:

Insecticidas. Utilizados para la destrucción de insectos. Fungicidas. Destrucción de hongos y prevención de enfermedades en los cultivos.Herbicidas. Eliminación de malas hierbas y plantas indeseables.Rodenticidas. Eliminación de roedores. Nematicidas. Eliminación de gusanos. Moluscicidas. Eliminación de caracoles.

La mayoría de los “plaguicidas” son biodegradables y se hidrolizan en otros productos que no resultan peligrosos; sin embargo, los hidrocarburos clorados son resistentes a la degradación y se hidrolizan con mucha lentitud, razón por la cual han sido denominados plaguicidas persistentes o “duros”.

En cambio, los plaguicidas constituidos a base de carbamatos y los de base de fósforo orgánico, también llamados órgano fosforados, se degradan con mayor rapidez en el medio ambiente, por lo que se les llama “plaguicidas” suaves o “ligeros”; sin embargo, éstos son más tóxicos para el ser humano.

et al. (1979) y Shelton y Tiedje (1983). El LD fue usado tanto como fuente de carbono y de tóxico; los ácidos orgánicos no volátiles fueron adicionados. El inóculo sin aclimatar para los ensayos provinieron de un digestor anaeróbico mesofílico de mezcla completa alimentado con agua residual sintética.

En la figura 1 se presenta un esquema de la configuración del proceso en serie anaeróbico/aeróbico. El agua contaminada con licor negro (llamado aquí licor diluido, LD) fue alimentado a un reactor anaeróbico de lecho fluidizado (RANLEF; Figura 1). El LD fue provisto por una industria mexicana de celulosa Kraft que usa madera de pino. Después de un periodo de aclimatación, el tiempo de retención hidráulico (TRH) fue variado de 5 a 0.5 días en 6 estados seudo-estables consecutivos. La aclimatación previa fue llevada a cabo en 7 etapas de 20 días de duración cada una, alimentando una mezcla de agua residual sintética degradable y una creciente proporción de LD fue alimentada al reactor. El reactor consistió en una columna de vidrio de 3 L de volumen total geométrico con 1 L de carbón activado granular (CAG) malla 30/40 como medio soporte para la colonización por el consorcio microbiano.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL El efluente LD fue un agua residual altamente coloreada y alcalina (pH 8.8). El contenido de materia orgánica fue de 2 255 mg/L como DQO; las concentraciones de sólidos totales, sólidos suspendidos totales y sólidos suspendidos volátiles fueron 2 543, 2, 132, y 128 mg/L, respectivamente. La concentración promedio de los ácidos orgánicos volátiles fue 210 mg/L. El contenido de color y ligninoides fue de 1.03 y 46.3 como absorbancia a 465 y 254 nm, respectivamente.La DAU fue aproximadamente de 55 por ciento de la DQO total, la cual sugiere la presencia de una considerable cantidad de material orgánico recalcitrante (45 por ciento). Esto último fue probablemente debido a sustancias ligninoides originadas durante la digestión química de la madera de pino.

OPERACIÓN DEL REACTOR ANAERÓBICO DE LECHO FLUIDIZADOLos resultados del tratamiento anaeróbico son descritos en la Figura 3. La eficiencia de remoción de DQO (DQO total) varió en el intervalo de 80 a 48 por ciento cuando el TRH fue decreciendo de 5 a 0.5 días, Figura 3A. La reducción de DQO varió en el intervalo de 87 a 96 por ciento, expresada como DQO biodegradable a TRH cortos de 0.5 y 0.75 días. Las altas remociones de DQO durante la última etapa de aclimatación y el primer TRH pudieron ser parcialmente debidas a la capacidad de adsorción del CAG utilizado como medio soporte del consorcio en el reactor anaeróbico. Como el experimento continuó a bajos TRH

s, la capacidad de adsorción pudo haberse agotado y sólo el 48 por ciento remanente es la remoción biológica de DQO.

CONCLUSIONESEl tratamiento continuo anaeróbico (RANLEF) de aguas residuales contaminadas con licor diluido fue factible a velocidades de carga de moderadas (1 a 10 g DQO/[L

FB*día]) con una remoción total de DQO de 80-40% y la reducción de DQO biodegradable de 96-87% (a alta velocidad de carga). El RANLEF fue capaz de operar en un régimen metanogénico estable a pesar de indicaciones de toxicidad sub-óptima

del licor diluido impuestas al consorcio metanogénico. Las remociones de color y ligninoides también decrecieron con la disminución del TRH. Aunque el reactor metanogénico de lecho fluidizado proveyó un efectivo tratamiento para la materia orgánica degradable, todavía restan en el efluente anaeróbico concentraciones importantes de materia orgánica recalcitrante y color.

Un reactor aeróbico, empacado con Trametes versicolor inmovilizado sobre cubos de madera fue alimentado con efluente anaeróbico del RANLEF. La remoción de materia orgánica promedio del reactor fue de 30 y 32% en base a DQO, durante las corridas de 60 días a 5días de TRH y 35 días a 2.5 días de TRH, respectivamente. Los contenidos de color y ligninoides fueron removidos en porcentajes superiores (69% y 54% respectivamente). No hubo diferencia significativa en la operación del reactor a 5 y 2.5 días de TRH. Se encontró una correlación positiva entre la eficiencia de remoción de contaminante y la actividad de lacasa en el licor centrifugado del reactor fúngico durante buena parte del primer período de operación a 5 d TRH, aunque la actividad de manganeso-peroxidasa estuvo presente durante toda la operación del biorreactor fúngico. Muy importante, nuestro trabajo demostró que un reactor fúngico puede operar efectivamente por un largo periodo (cerca de 100 días) y sin necesidad de suplementar costosas fuentes de carbono soluble como glucosa, maltosa, etc.

El tratamiento serie global alcanzó aproximadamente un 78 por ciento de remoción de la materia orgánica original del licor diluido (en base a DQO). El proceso serie parece ser un paso hacia el desarrollo de una alternativa biológica para el tratamiento efectivo de efluentes recalcitrantes de la industria de la celulosa y el papel.

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Doctor Raúl Antonio Garza CuevasProfesor Investigador / ITESM

Por Ivy Nevares conceptos de Keith Raniere

H ay algo extrañamente perturbador acerca de la última adaptación al cine de la novela de H.G. Wells La guerra de los mundos (1898). Quizás tenga que ver con un

sentido de impotencia, una pérdida total de control: imagine la Tierra de pronto devastada por extraterrestres. La invasión es imprevista sin causa o razón aparente, los ataques son desastrosos e impredecibles, y la respuesta y medios de defensa humanos inadecuados en yuxtaposición a los del agresor. Aún cuando se acerca el tiempo de la resolución, la humanidad es un observador al igual que durante el ataque inicial: el medio para nuestra salvación no es de manera alguna producto directo del ingenio humano... ¿o sí?

Viendo la película o leyendo la novela, puede Ud. también llegar a una conclusión similar: el medio para finalmente vencer a la invasión está más allá de los confines humanos. Sin embargo, ¿podría el diminuto organismo vencer al ejército invasor sin la existencia de la humanidad? Si los humanos jamás hubieran habitado este planeta, ¿existiría de la misma forma ese organismo? ¿O existiría del todo?

Para examinar más este punto, reflexione simplemente sobre las siguientes cuestiones: si uno de sus padres jamás hubiera existido, ¿se vería Ud. igual, sería igual y tendría las mismas experiencias? Y si Ud. jamás hubiera existido, ¿sus padres se verían iguales, serían iguales y tendrían las mismas experiencias?

Si examinamos a la Tierra como un sistema, eventualmente encontramos que todos los elementos en ella se interconectan y afectan mutuamente. Dado este principio de interconexión, ¿es posible para cualquier elemento existir exactamente como lo hace ahora si otro elemento del sistema cambiara o fuera

eliminado? Similarmente, ¿pudiera cualquiera de los otros elementos existir exactamente como lo hace ahora si el elemento en cuestión fuera diferente o ya no existiera? Por ejemplo, si toda el agua de la Tierra fuera reemplazada por otra sustancia o retirada por completo, ¿habría algún sistema en el planeta que no se viera afectado?

Considere a la penicilina, el antibiótico más utilizado hasta hoy. Inicialmente, la penicilina fue aclamada una droga milagrosa, ya que permitía el tratamiento de infecciones antes incurables. Tan sólo cuatro años después de que la penicilina tuviera amplia disponibilidad, fueron observados casos de resistencia a los antibióticos. Conforme los microbios empezaron a resistir la penicilina, los investigadores médicos respondieron introduciendo variaciones naturales

y sintéticas del antibiótico, al igual que otros substitutos químicos. En consecuencia, más y más microbios empezaron a resistir los nuevos tratamientos. Hace algunos meses, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los Estados Unidos reportó que más del 70% de las bacterias que causan infecciones en los hospitales son resistentes a por lo menos uno de los antibióticos más comúnmente usados para tratarlas. Aunque hoy algunas dosis de antibióticos pueden

Desde el momento que los invasores arribaron, respiraron nuestro aire, comieron y bebieron, estaban condenados. Fueron aniquilados, destruidos, después de que todas las armas y dispositivos del hombre habían fallado, por las más diminutas criaturas que Dios, en su sabiduría, puso en esta tierra. Por el precio de mil millones de muertes, el hombre se había ganado esta inmunidad, este derecho a sobrevivir entre los infinitos organismos de este planeta. Y ese derecho es nuestro contra todo reto. Porque los hombres ni viven ni mueren en vano.

–del filme “La guerra de los mundos“ (2005) (guión cinematográfico de Josh Friedman y David Koepp)

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realiza de forma integrada, combinando tratamientos físico-químicos y biológicos. Típicamente, el tratamiento incluye (i) tratamiento primario (asentamiento de sólidos y prefiltración), (ii) tratamiento secundario (tratamiento biológico u otro) y (iii) tratamiento terciario (pasos adicionales como decantación, filtración o desinfección).

ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES SUELTOSEl tratamiento secundario es la etapa “clave” del proceso, durante la cual se eliminan los contaminantes disueltos. En la gran mayoría de los casos, este tratamiento se hace biológicamente, utilizando la capacidad que tienen los microorganismos de degradar o acumular contaminantes. Existe un sinfín de tecnologías diferentes y cada una, a su vez, tiene múltiples formas de aplicación. La elección de la tecnología depende principalmente del flujo de agua que se ha de tratar así como del tipo y de la concentración de los contaminantes.

No son los únicos parámetros; también se deben tomar en cuenta condiciones climáticas, disponibilidad de espacio, costo, fuente de energía, legislación, recursos humanos, disponibilidad de materias primas etcétera. El único punto común entre todas estas tecnologías es el uso, en alguna etapa, de organismos vivos. Aunque en algunos procesos se usen plantas superiores, generalmente se usan microorganismos; bacterias, hongos y algas que se desarrollan libremente en comunidades microbianas complejas.

TECNOLOGÍA DE LODOS ACTIVADOSLa tecnología más comúnmente utilizada es la tecnología de “lodos activados”, en la que los contaminantes se ponen en contacto con los microorganismos en un tanque agitado y aireado. En pocas horas, los microorganismos consumen los contaminantes (por ejemplo: azúcares, grasas, carbón orgánico, etcétera) y se reproducen. La reproducción natural de los microorganismos hace que el sistema se mantenga naturalmente y obliga también a eliminar el excedente de microorganismos producido. Este excedente es llamado “lodo” y es el único desecho resultante de la degradación de los contaminantes.

La investigación de nuevos sistemas de tratamiento de agua permite, día a día, mejorar sustancialmente los conocimientos en la materia. Por ejemplo, el número de contaminantes tratados con éxito se amplía rápidamente e incluye ahora compuestos que recientemente estaban todavía considerados no degradables. El campo de aplicación del tratamiento biológico de aguas se amplía con un costo de tratamiento cada vez menor. En el ámbito científico, el esfuerzo se centra actualmente en el desarrollo de procesos más integrados, la degradación de compuestos xenobióticos recalcitrantes y la protección y tratamiento in-situ de los mantos freáticos.

REZAGO EN EL TRATAMIENTO DE AGUASCuriosamente, y a pesar del progreso científico y técnico realizado en la materia, el tratamiento de aguas es todavía un campo que sufre rezago. En la actualidad, la humanidad consume aproximadamente 4 mil km3 de agua por año (Falkenmark y Lindh, 1993). Excluyendo el agua utilizada para

OECD (2005). OECD in Figure, statistics on the member countries, OECD, Paris, ISBN 9264013059.

Semarnat (2005). Informe de la situación del medio ambiente en México. www.semarnat.gob.mx.

UNEP (1992). Convention on biological diversity. United Nations Environment Programme. www.biodiv.org

riego agrícola, aproximadamente mil 200 km3 de agua por año son consumidos por la industria y el sector doméstico. La mayoría de este consumo se transforma en aguas residuales, que deberían ser tratadas antes de disponerse de ellas. No es el caso. De acuerdo con la OCDE, se estima que un poco menos de la mitad de la población mundial tiene acceso a sistemas de tratamiento de aguas residuales. Entre los 30 países miembros de la OCDE, solamente 64 por ciento del agua residual recibe un tratamiento (OCDE, 2005). En México, se estima que solamente 24 por ciento de las aguas residuales reciben tratamiento (Semarnat, 2005).

El tratamiento de aguas es, por lo tanto, todavía un campo en pleno desarrollo. Un esfuerzo económico, político y social deber realizarse para aumentar sustancialmente el porcentaje de agua residual tratada y reducir de esta forma el claro existente entre desarrollo científico y aplicaciones en campo.

ser hasta 100 veces más fuertes, muchas personas temen que ya casi hemos agotado la mayoría de nuestras opciones.

Los efectos de la penicilina no sólo se limitan a organismos directamente expuestos al antibiótico. Al contrario, los organismos resistentes a la penicilina afectan naturalmente a otros organismos, aparentemente sin relación alguna, con los que interactúan. Por lo tanto, en La guerra de los mundos es posible pensar que el organismo responsable de salvar a la humanidad fue afectado directa o indirectamente por una intervención o descubrimiento humano como la penicilina.

Entre la violencia y la inminente amenaza de aniquilación humana, la obra de ciencia ficción de H.G. Wells presenta un punto de vista optimista de la relación entre los humanos, nuestros avances tecnológicos y el ambiente en el que existimos. Como Wells destaca, hemos coexistido con una multitud de organismos por muchos, muchos años; ganándonos cada uno,

mediante nuestra supervivencia, el derecho a existir. Hemos crecido y evolucionado con todos los demás elementos en nuestro sistema y, a su vez, esos elementos han crecido y evolucionado con nosotros. Vistos así, nuestro crecimiento y evolución han sido mutuamente inspiradores.

Pero quizás en esta coexistencia podemos también ganarnos nuestro derecho a morir. Imagine que sí a gotamos todas las posibilidades de tratamiento antibiótico y, en el proceso, damos lugar a bacterias multiresistentes. ¿Están nuestro crecimiento y evolución ultimadamente permitiendo que estos organismos se conviertan en nuestros sucesores evolutivos? ¿O estos organismos nos están simplemente enseñando a ser pensadores orientados a sistemas, y al serlo, nos estamos de hecho ganando nuestro derecho a sobrevivir? ¿Hacia dónde vamos? Ya sea que vivamos o muramos, el resultado dependerá de nuestro aprendizaje.

Cada avance tecnológico trae consigo la posibilidad de grandeza o catástrofe. Por ejemplo, examine el uso de la energía nuclear: en las manos de un líder responsable y humanitario, es una fuente de energía progresista capaz de mejorar la calidad de vida de muchas personas. Sin embargo, la misma tecnología en manos de un misántropo es la más peligrosa de todas las armas. La tecnología es una herramienta y nosotros la portamos. Por lo tanto, nuestras decisiones respecto a la creación, uso y manejo de la tecnología ultimadamente determinan si la posibilidad de grandeza o la de catástrofe será actualizada.

Keith Raniere ha creado un proceso sencillo pero completo de toma de decisiones orientado a sistemas. El proceso utiliza un análisis consciente de los siguientes tres componentes interactivos: la naturaleza y estructura del sistema en sí (lo que es y cómo funciona), las fuerzas impulsoras del sistema (lo que hace y por qué), y el ambiente en el que el sistema existe (lo que el sistema afecta y lo que afecta al sistema). Por ejemplo, si estudio al corazón humano, debo aprender acerca de su anatomía y fisiología (su naturaleza y estructura), su función (lo que hace y lo que lo motiva), y cómo se relaciona con, afecta y es afectado por todos los demás sistemas del cuerpo (ambiente).

El proceso desarrollado por el Sr. Raniere puede ser aplicado al estudio y utilización de cualquier tipo de tecnología, incluyendo la biotecnología. Más específicamente, cualquier decisión que involucre biotecnología debe considerar a la tecnología en sí (naturaleza y estructura), la industria de la cual proviene (lo que hace o su motivación), y el ambiente en el que existe. Una vez que cultivamos un entendimiento más profundo de estos tres componentes y cómo se relacionan, estamos en una posición más ventajosa para tomar decisiones ecológicas con respecto a la biotecnología.

A continuación tenemos una aplicación práctica del proceso de toma de decisiones orientado a sistemas del Sr. Raniere.

(Es importante notar que el proceso no se desarrolla de manera lineal donde A es seguido por B, que es seguido por C, y así sucesivamente. Cada componente individual puede requerir atención especial y, conforme aprendemos de él, el aprendizaje transformará la manera en que vemos a los demás componentes.) Para los fines de este estudio, utilizaremos una aplicación hipotética de un agente biotecnológico ambiental, “atopina”.

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Ludo Diels. Es responsable del Centro de Tecnología y Proceso Ambiental del Instituto Flemish para la Investigación Tecnológica en Bélgica. El doctor Diels tiene más de 18 años de experiencia en Biotecnología Ambiental y es un experto en el desarrollo de tecnologías para remover materiales pesados de aguas residuales y suelos contaminados; tiene cinco patentes en este campo.

Tiene amplia experiencia en la coordinación de temas como ambiente y fábrica de células en proyectos de la Comisión Europea. Trabajó en biosensores (midiendo la bio disponibilidad de metales pesados) y fito remediación y está involucrado en el desarrollo de biobarreras y procesos ‘in situ’ de bio-precipitación para metales pesados.

Es autor de diversos artículos científicos y diversos capítulos de libros. De entre sus numerosas investigaciones destacan publicaciones como: “Nuevos desarrollos en el tratamiento de suelos contaminados por metales pesados” y “El rol de las bacterias en la fito remediación de metales pesados”.

Aunque el uso de microorganismos para la transformación de materia prima es conocido desde hace miles de años, no fue sino hasta finales del siglo 19, gracias a los trabajos de Louis Pasteur y al descubrimiento de los microorganismos, cuando la Biotecnología moderna se desarrolló.

El término Biotecnología fue propuesto por primera vez en 1919 por Karl Ereky, un ingeniero húngaro.

En la actualidad, existen numerosas definiciones de Biotecnología. De acuerdo con las Naciones Unidas, la Biotecnología es “toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (UNEP, 1992).

DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES EN EL AGUAEl tratamiento biológico de aguas residuales consiste en el uso de microorganismos para degradar o extraer contaminantes disueltos en agua. El tratamiento de aguas es, por lo tanto, parte integrante de la Biotecnología y es, de hecho, uno de los primeros campos de aplicación de la Biotecnología moderna.

Aunque existen referencias a manejo de aguas residuales en las civilizaciones asiria, cretense y romana, fue solamente a principios del siglo 20 cuando inició de forma sistemática el tratamiento biológico de aguas residuales.

En la gran mayoría de los casos, el tratamiento de aguas residuales se

Doctor Frédéric ThalassoDepartamento de Biotecnología CINVESTAV

Como científico, Ud. está llevando a cabo un estudio sobre la atopina. ¿Por dónde empezar? Quizás lo más adecuado es definir y entender lo que es la atopina y cómo funciona. Esta parte del proceso, definir el sistema y cómo funciona, es algo físico y mensurable que puede literalmente llevarse a cabo en un laboratorio. En este caso, supongamos que Ud. determina que la atopina es una bacteria que ha sido modificada genéticamente para acelerar los ciclos de carbón y nitrógeno de la tierra, haciendo a las plantas circundantes inusualmente resistentes a diferentes formas de contaminación ambiental.

Conforme empieza usted a entender la estructura y funcionamiento de la ato-pina, naturalmente empieza a determinar lo que la atopina hace. Mientras que la estructura de una cosa o acción es fácilmente mensurable, determinar la motivación detrás de la acción puede requerir mayor consideración. Esta dis-tinción puede compararse con determi-nar la estructura de una acción “colérica” versus determinar la motivación detrás de la acción. Para determinar lo que se hace en un acto se requiere de tiempo, reflexión e hipótesis; es como determinar la intención subyacente de la acción. (Ultimadamente, puede haber diferentes motivaciones posibles detrás de una acción colérica; con el paso del tiempo y la observación podemos más claramente determinar cuál de esas motivaciones es la más acertada).

La estructura y la motivación llegan a conformar un sistema en el cual la estructura determina a la motivación y la motivación determina a la estructura. En este ejemplo, la tecnología determina a la industria y la industria determina a la tecnología. Usted, el científico, puede inicialmente autorizar el uso de la atopina para pruebas en cultivos comerciales. Conforme prueba el agente, puede descubrir que todavía es posible hacer modificaciones para mejorar su desempeño. Una vez que hace los ajustes iniciales (supongamos que compensó excesivamente y ahora la atopina está retrasando el crecimiento de los cultivos), la industria le provee de invaluable retroalimentación para modificar la estructura de la tecnología.

La tercera parte de este proceso de toma de decisiones no es la última; por el contrario, está presente a través de todo el proceso. Aquí Ud. evalúa qué efectos ha tenido la atopina en el ambiente (ya sea que “el ambiente” se refiera a la madre naturaleza o cualquier otro tipo de entorno), y qué efectos ha tenido el ambiente en la atopina. Esta evaluación es importante para reconocer las tendencias naturales de producción y consumo (el vaivén) del ambiente. Puede ser más “holístico” utilizar los elementos ya existentes en un sistema en vez de tratar de imponer esos mismos elementos en otro sistema. Por ejemplo, supongamos que la atopina está ahora autorizada para su uso comercial y Ud. ha determinado que la bacteria prospera mejor en tierra altamente orgánica. Si un colega suyo está por iniciar un negocio agrícola usando atopina y tiene la opción de trabajar con tierra altamente orgánica o de otro tipo, ¿cuál le recomendaría? Es probablemente más ecológico para su colega adquirir la propiedad donde la tierra óptima ya existe, ya que modificar el otro tipo de tierra puede más fácilmente crear desequilibrio en el sistema.

A veces los vaivenes naturales del ambiente no podrán ser usados de la manera más ventajosa; a veces será necesario imponerse a un sistema. Cuando ha determinado claramente que debe imponerse a un sistema, su siguiente pregunta se vuelve, “dada la imposición, ¿cuáles son las ramificaciones?” Idealmente, una industria (aquello que produce) no se impone sobre su ambiente; es óptimo que una industria se desarrolle a partir de tendencias ya existentes en el ambiente, similar a la labor de un buen jardinero.

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realiza de forma integrada, combinando tratamientos físico-químicos y biológicos. Típicamente, el tratamiento incluye (i) tratamiento primario (asentamiento de sólidos y prefiltración), (ii) tratamiento secundario (tratamiento biológico u otro) y (iii) tratamiento terciario (pasos adicionales como decantación, filtración o desinfección).

ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES SUELTOSEl tratamiento secundario es la etapa “clave” del proceso, durante la cual se eliminan los contaminantes disueltos. En la gran mayoría de los casos, este tratamiento se hace biológicamente, utilizando la capacidad que tienen los microorganismos de degradar o acumular contaminantes. Existe un sinfín de tecnologías diferentes y cada una, a su vez, tiene múltiples formas de aplicación. La elección de la tecnología depende principalmente del flujo de agua que se ha de tratar así como del tipo y de la concentración de los contaminantes.

No son los únicos parámetros; también se deben tomar en cuenta condiciones climáticas, disponibilidad de espacio, costo, fuente de energía, legislación, recursos humanos, disponibilidad de materias primas etcétera. El único punto común entre todas estas tecnologías es el uso, en alguna etapa, de organismos vivos. Aunque en algunos procesos se usen plantas superiores, generalmente se usan microorganismos; bacterias, hongos y algas que se desarrollan libremente en comunidades microbianas complejas.

TECNOLOGÍA DE LODOS ACTIVADOSLa tecnología más comúnmente utilizada es la tecnología de “lodos activados”, en la que los contaminantes se ponen en contacto con los microorganismos en un tanque agitado y aireado. En pocas horas, los microorganismos consumen los contaminantes (por ejemplo: azúcares, grasas, carbón orgánico, etcétera) y se reproducen. La reproducción natural de los microorganismos hace que el sistema se mantenga naturalmente y obliga también a eliminar el excedente de microorganismos producido. Este excedente es llamado “lodo” y es el único desecho resultante de la degradación de los contaminantes.

La investigación de nuevos sistemas de tratamiento de agua permite, día a día, mejorar sustancialmente los conocimientos en la materia. Por ejemplo, el número de contaminantes tratados con éxito se amplía rápidamente e incluye ahora compuestos que recientemente estaban todavía considerados no degradables. El campo de aplicación del tratamiento biológico de aguas se amplía con un costo de tratamiento cada vez menor. En el ámbito científico, el esfuerzo se centra actualmente en el desarrollo de procesos más integrados, la degradación de compuestos xenobióticos recalcitrantes y la protección y tratamiento in-situ de los mantos freáticos.

REZAGO EN EL TRATAMIENTO DE AGUASCuriosamente, y a pesar del progreso científico y técnico realizado en la materia, el tratamiento de aguas es todavía un campo que sufre rezago. En la actualidad, la humanidad consume aproximadamente 4 mil km3 de agua por año (Falkenmark y Lindh, 1993). Excluyendo el agua utilizada para

OECD (2005). OECD in Figure, statistics on the member countries, OECD, Paris, ISBN 9264013059.

Semarnat (2005). Informe de la situación del medio ambiente en México. www.semarnat.gob.mx.

UNEP (1992). Convention on biological diversity. United Nations Environment Programme. www.biodiv.org

riego agrícola, aproximadamente mil 200 km3 de agua por año son consumidos por la industria y el sector doméstico. La mayoría de este consumo se transforma en aguas residuales, que deberían ser tratadas antes de disponerse de ellas. No es el caso. De acuerdo con la OCDE, se estima que un poco menos de la mitad de la población mundial tiene acceso a sistemas de tratamiento de aguas residuales. Entre los 30 países miembros de la OCDE, solamente 64 por ciento del agua residual recibe un tratamiento (OCDE, 2005). En México, se estima que solamente 24 por ciento de las aguas residuales reciben tratamiento (Semarnat, 2005).

El tratamiento de aguas es, por lo tanto, todavía un campo en pleno desarrollo. Un esfuerzo económico, político y social deber realizarse para aumentar sustancialmente el porcentaje de agua residual tratada y reducir de esta forma el claro existente entre desarrollo científico y aplicaciones en campo.

ser hasta 100 veces más fuertes, muchas personas temen que ya casi hemos agotado la mayoría de nuestras opciones.

Los efectos de la penicilina no sólo se limitan a organismos directamente expuestos al antibiótico. Al contrario, los organismos resistentes a la penicilina afectan naturalmente a otros organismos, aparentemente sin relación alguna, con los que interactúan. Por lo tanto, en La guerra de los mundos es posible pensar que el organismo responsable de salvar a la humanidad fue afectado directa o indirectamente por una intervención o descubrimiento humano como la penicilina.

Entre la violencia y la inminente amenaza de aniquilación humana, la obra de ciencia ficción de H.G. Wells presenta un punto de vista optimista de la relación entre los humanos, nuestros avances tecnológicos y el ambiente en el que existimos. Como Wells destaca, hemos coexistido con una multitud de organismos por muchos, muchos años; ganándonos cada uno,

mediante nuestra supervivencia, el derecho a existir. Hemos crecido y evolucionado con todos los demás elementos en nuestro sistema y, a su vez, esos elementos han crecido y evolucionado con nosotros. Vistos así, nuestro crecimiento y evolución han sido mutuamente inspiradores.

Pero quizás en esta coexistencia podemos también ganarnos nuestro derecho a morir. Imagine que sí a gotamos todas las posibilidades de tratamiento antibiótico y, en el proceso, damos lugar a bacterias multiresistentes. ¿Están nuestro crecimiento y evolución ultimadamente permitiendo que estos organismos se conviertan en nuestros sucesores evolutivos? ¿O estos organismos nos están simplemente enseñando a ser pensadores orientados a sistemas, y al serlo, nos estamos de hecho ganando nuestro derecho a sobrevivir? ¿Hacia dónde vamos? Ya sea que vivamos o muramos, el resultado dependerá de nuestro aprendizaje.

Cada avance tecnológico trae consigo la posibilidad de grandeza o catástrofe. Por ejemplo, examine el uso de la energía nuclear: en las manos de un líder responsable y humanitario, es una fuente de energía progresista capaz de mejorar la calidad de vida de muchas personas. Sin embargo, la misma tecnología en manos de un misántropo es la más peligrosa de todas las armas. La tecnología es una herramienta y nosotros la portamos. Por lo tanto, nuestras decisiones respecto a la creación, uso y manejo de la tecnología ultimadamente determinan si la posibilidad de grandeza o la de catástrofe será actualizada.

Keith Raniere ha creado un proceso sencillo pero completo de toma de decisiones orientado a sistemas. El proceso utiliza un análisis consciente de los siguientes tres componentes interactivos: la naturaleza y estructura del sistema en sí (lo que es y cómo funciona), las fuerzas impulsoras del sistema (lo que hace y por qué), y el ambiente en el que el sistema existe (lo que el sistema afecta y lo que afecta al sistema). Por ejemplo, si estudio al corazón humano, debo aprender acerca de su anatomía y fisiología (su naturaleza y estructura), su función (lo que hace y lo que lo motiva), y cómo se relaciona con, afecta y es afectado por todos los demás sistemas del cuerpo (ambiente).

El proceso desarrollado por el Sr. Raniere puede ser aplicado al estudio y utilización de cualquier tipo de tecnología, incluyendo la biotecnología. Más específicamente, cualquier decisión que involucre biotecnología debe considerar a la tecnología en sí (naturaleza y estructura), la industria de la cual proviene (lo que hace o su motivación), y el ambiente en el que existe. Una vez que cultivamos un entendimiento más profundo de estos tres componentes y cómo se relacionan, estamos en una posición más ventajosa para tomar decisiones ecológicas con respecto a la biotecnología.

A continuación tenemos una aplicación práctica del proceso de toma de decisiones orientado a sistemas del Sr. Raniere.

(Es importante notar que el proceso no se desarrolla de manera lineal donde A es seguido por B, que es seguido por C, y así sucesivamente. Cada componente individual puede requerir atención especial y, conforme aprendemos de él, el aprendizaje transformará la manera en que vemos a los demás componentes.) Para los fines de este estudio, utilizaremos una aplicación hipotética de un agente biotecnológico ambiental, “atopina”.

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Ludo Diels. Es responsable del Centro de Tecnología y Proceso Ambiental del Instituto Flemish para la Investigación Tecnológica en Bélgica. El doctor Diels tiene más de 18 años de experiencia en Biotecnología Ambiental y es un experto en el desarrollo de tecnologías para remover materiales pesados de aguas residuales y suelos contaminados; tiene cinco patentes en este campo.

Tiene amplia experiencia en la coordinación de temas como ambiente y fábrica de células en proyectos de la Comisión Europea. Trabajó en biosensores (midiendo la bio disponibilidad de metales pesados) y fito remediación y está involucrado en el desarrollo de biobarreras y procesos ‘in situ’ de bio-precipitación para metales pesados.

Es autor de diversos artículos científicos y diversos capítulos de libros. De entre sus numerosas investigaciones destacan publicaciones como: “Nuevos desarrollos en el tratamiento de suelos contaminados por metales pesados” y “El rol de las bacterias en la fito remediación de metales pesados”.

Aunque el uso de microorganismos para la transformación de materia prima es conocido desde hace miles de años, no fue sino hasta finales del siglo 19, gracias a los trabajos de Louis Pasteur y al descubrimiento de los microorganismos, cuando la Biotecnología moderna se desarrolló.

El término Biotecnología fue propuesto por primera vez en 1919 por Karl Ereky, un ingeniero húngaro.

En la actualidad, existen numerosas definiciones de Biotecnología. De acuerdo con las Naciones Unidas, la Biotecnología es “toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos” (UNEP, 1992).

DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES EN EL AGUAEl tratamiento biológico de aguas residuales consiste en el uso de microorganismos para degradar o extraer contaminantes disueltos en agua. El tratamiento de aguas es, por lo tanto, parte integrante de la Biotecnología y es, de hecho, uno de los primeros campos de aplicación de la Biotecnología moderna.

Aunque existen referencias a manejo de aguas residuales en las civilizaciones asiria, cretense y romana, fue solamente a principios del siglo 20 cuando inició de forma sistemática el tratamiento biológico de aguas residuales.

En la gran mayoría de los casos, el tratamiento de aguas residuales se

Doctor Frédéric ThalassoDepartamento de Biotecnología CINVESTAV

Como científico, Ud. está llevando a cabo un estudio sobre la atopina. ¿Por dónde empezar? Quizás lo más adecuado es definir y entender lo que es la atopina y cómo funciona. Esta parte del proceso, definir el sistema y cómo funciona, es algo físico y mensurable que puede literalmente llevarse a cabo en un laboratorio. En este caso, supongamos que Ud. determina que la atopina es una bacteria que ha sido modificada genéticamente para acelerar los ciclos de carbón y nitrógeno de la tierra, haciendo a las plantas circundantes inusualmente resistentes a diferentes formas de contaminación ambiental.

Conforme empieza usted a entender la estructura y funcionamiento de la ato-pina, naturalmente empieza a determinar lo que la atopina hace. Mientras que la estructura de una cosa o acción es fácilmente mensurable, determinar la motivación detrás de la acción puede requerir mayor consideración. Esta dis-tinción puede compararse con determi-nar la estructura de una acción “colérica” versus determinar la motivación detrás de la acción. Para determinar lo que se hace en un acto se requiere de tiempo, reflexión e hipótesis; es como determinar la intención subyacente de la acción. (Ultimadamente, puede haber diferentes motivaciones posibles detrás de una acción colérica; con el paso del tiempo y la observación podemos más claramente determinar cuál de esas motivaciones es la más acertada).

La estructura y la motivación llegan a conformar un sistema en el cual la estructura determina a la motivación y la motivación determina a la estructura. En este ejemplo, la tecnología determina a la industria y la industria determina a la tecnología. Usted, el científico, puede inicialmente autorizar el uso de la atopina para pruebas en cultivos comerciales. Conforme prueba el agente, puede descubrir que todavía es posible hacer modificaciones para mejorar su desempeño. Una vez que hace los ajustes iniciales (supongamos que compensó excesivamente y ahora la atopina está retrasando el crecimiento de los cultivos), la industria le provee de invaluable retroalimentación para modificar la estructura de la tecnología.

La tercera parte de este proceso de toma de decisiones no es la última; por el contrario, está presente a través de todo el proceso. Aquí Ud. evalúa qué efectos ha tenido la atopina en el ambiente (ya sea que “el ambiente” se refiera a la madre naturaleza o cualquier otro tipo de entorno), y qué efectos ha tenido el ambiente en la atopina. Esta evaluación es importante para reconocer las tendencias naturales de producción y consumo (el vaivén) del ambiente. Puede ser más “holístico” utilizar los elementos ya existentes en un sistema en vez de tratar de imponer esos mismos elementos en otro sistema. Por ejemplo, supongamos que la atopina está ahora autorizada para su uso comercial y Ud. ha determinado que la bacteria prospera mejor en tierra altamente orgánica. Si un colega suyo está por iniciar un negocio agrícola usando atopina y tiene la opción de trabajar con tierra altamente orgánica o de otro tipo, ¿cuál le recomendaría? Es probablemente más ecológico para su colega adquirir la propiedad donde la tierra óptima ya existe, ya que modificar el otro tipo de tierra puede más fácilmente crear desequilibrio en el sistema.

A veces los vaivenes naturales del ambiente no podrán ser usados de la manera más ventajosa; a veces será necesario imponerse a un sistema. Cuando ha determinado claramente que debe imponerse a un sistema, su siguiente pregunta se vuelve, “dada la imposición, ¿cuáles son las ramificaciones?” Idealmente, una industria (aquello que produce) no se impone sobre su ambiente; es óptimo que una industria se desarrolle a partir de tendencias ya existentes en el ambiente, similar a la labor de un buen jardinero.

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Jean-Paul Schwitzguebel. Es doctor egresado de la Universidad de Ginebra. Luego de terminar sus estudios en esa institución, trabajó como investigador postdoctoral en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, en Zurich, para posteriormente trabajar en la dependencia de Lausanne como científico permanente.

La mayor parte de su trabajo está dedicado a la investigación y desarrollo en el campo de la biotecnología de plantas y el retiro de componentes contaminantes orgánicos de aguas residuales y zonas contaminadas.

La Fitorremediación ha sido defi-nida como el uso de las plantas verdes y sus microorganismos asociados; las alteraciones del suelo y las técnicas agronómicas para remover, retener o volver inofensivos los contaminantes ambientales. Se describe, con sus limitaciones y ventajas, el posible uso de las plantas para remover los contaminantes orgánicos y metales tóxicos de las aguas residuales y suelos contaminados.

Muchas veces, pensamos en las plantas principalmente como fuente de alimento, energía y fibras. Sin embargo, recientemente se ha reconocido el potencial de las plantas para usarlas como contrapeso a los

cas sintéticas, entre las cuales se incluyen pesticidas, solventes, colorantes, bioproductos de las industrias química y petroquímica son transportados a la vegetación natural y a los cultivos donde bien pueden ser dañinos a la planta misma; total o parcialmente degradados; transformados, o acumulados en los tejidos y los órganos de las plantas.

En el último caso, los xenobióticos se concentran en las cadenas alimentarias y finalmente en el hombre, con posibles efectos en detrimento de su salud. Los repor-tes sobre crecimiento de las plantas en condiciones de contaminación,

sin que resulten perjudicadas seriamen-te, indican que sería posible desintoxicar los contaminantes mediante el uso de procedimientos agrícolas y biotec-nológicos.

procesos de industrialización. A lo largo del último siglo se ha incremen-tado considerablemente el contenido de componentes xenobióticos en los ecosistemas. Muchas sustancias orgáni-

Traducción del inglés, de Félix Ramos Gamiño

Acerca de Executive Success Programs, Inc.

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

Mayores informes: info@nxivm. com

Con nuestro intelecto, podemos guiar a la biotecnología a través de un proceso teórico en el que nos convertimos en el árbitro último, cultivando y diseñando a la medida la herramienta para cumplir nuestro objetivo. Esta habilidad, aunque común para nosotros, parece ser única de nuestra especia (p. ej. un castor no pasa las tardes desarrollando planos ingenieriles para construir el dique más durable posible para las generaciones de castores por venir). Para nosotros, el ambiente es la tierra, la industria es arar la tierra, la biotecnología es la palanca, la herramienta que nos permite arar, para bien o para mal.

Conforme manifestamos ideas en acciones, cultivamos a esta Tierra. Vemos lo que es posible y buscamos darle forma. De manera similar a la penicilina o la atopina, moldeamos nuestra biotecnología, nuestros propios utensilios del diseñador. La Tierra y sus organismos se desarrollan bajo nuestra mano, adaptándose, diversificándose, muriendo y volviendo a crecer. Pero conforme cultivamos a la Tierra, la Tierra nos cultiva; conforme la Tierra se adapta a nosotros, nosotros también nos adaptamos a la Tierra. Como todo organismo, también buscamos sobrevivir, adaptándonos, diversificándonos, muriendo y volviendo a crecer. Como los más diminutos seres, nosotros también somos la biotecnología de la Tierra.

Traducido del inglés por Farouk Rojas

Y en nuestro papel de jardineros, siendo quienes manejamos la biotecnología, podemos inspirar crecimiento y nutrirnos de él. Pero para hacer esto debemos de ser verdaderos jardineros. Un verdadero jardinero no es un objeto reactivo e inanimado; no planta cosas simplemente porque caen al suelo. Un verdadero jardinero utiliza una visión; planta para el futuro, visualizando un jardín construido en su mente. Ningún animal planea como nosotros. Por ejemplo, un abejorro viaja de una flor a la siguiente recolectando polen para producir miel y otros productos. Aunque el abejorro desempeña un papel crucial en la polinización cruzada de las plantas, el pequeño ser no se detiene en su camino para ponderar las formas en las que puede ayudar a todos los abejorros a ser mejores o a desarrollar métodos para multiplicar su producción por diez. El abejorro, impulsado por el instinto, simplemente se mueve de un momento al siguiente de la misma forma reactiva.

Nosotros somos jardineros a un nivel diferente: vemos jardines donde antes no había jardines. Vemos jardines para un propósito que no es inmediato o aparente; vemos jardines impalpables, magníficos en esplendor y posibilidades sin realizar, sólo esperando su máxima expresión a través de la buena labor de las manos humanas.

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y transferencia de embriones principalmente) facilitan su diseminación mundial, e incrementan su representación en la población ganadera. Un ejemplo es el ganado Holstein, el cual históricamente ha sido sometido a una intensa selección, y se ha convertido en la raza lechera predominante en todo el mundo. Esto ha traído como consecuencia una disminución en su diversidad genética, debido a la consanguinidad.

ANTEPASADO COMÚN DE LAS DIFERENTES RAZASEn la década de 1990 empezaron a aparecer los primeros reportes de estudios moleculares basados en la variación genética del ADN en ganado; con éstos se probó que las distintas razas tienen un antepasado común: el Aurochs (Bos primigenius) que fue domesticado para dar lugar al ganado taurino (Bos taurus taurus) y el cebuino (Bos taurus indicus).

El estudio de las razas autóctonas y la descripción de características únicas en el lenguaje de la genética molecular son una guía para la toma de decisiones en el futuro de la biodiversidad de ganado. Por tal razón, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) ha desarrollado e integrado programas para el manejo global de los recursos genéticos.

Durante la última década, en todo el mundo se realizaron una gran cantidad de estudios de diversidad genética en ganado doméstico; todos ellos basados en el uso de marcadores microsatélites. Un examen entre grupos de investigación revela que en la mitad de un total de 87 proyectos están siendo investigadas más de nueve razas, elegidas principalmente debido a su larga historia de aislamiento, ya que contienen cualidades fenotípicas únicas o bien porque han presentado una evolución dentro de un ambiente único.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA VARIACIÓN GENÉTICA?México comparte con pocos países en el mundo el privilegio de contar con una alta variedad de fauna silvestre y doméstica, lo cual representa un campo potencial de estudio para conocer su comportamiento y diversidad genética.

El conocimiento de los patrones de variación genética entre los individuos de una población es de gran importancia, ya que se puede establecer de manera precisa la distribución geográfica de las diferentes poblaciones e identificar las posibles unidades de manejo para el diseño de estrategias de repoblación y/o reproducción.

En América Latina y el Caribe, la mayoría de las introducciones de ganado tuvieron lugar durante los primeros 50 años de la colonización. En México, el ganado de origen español (conocido como criollo) prevaleció como raza única. Para 1896 se realizaron las primeras importaciones de ganado especializado en la producción de carne, principalmente de las razas Hereford y Pardo Suizo, las cuales fueron establecidas en la región norte del país. De 1923 a 1930 se realizaron las primeras importaciones de ganado cebuino y razas taurinas, como la Angus y Charolais. Como puede observarse, en cierta

medida la ganadería mexicana ha dependido de la importación de animales para mejorar la productividad de sus hatos. Esto probablemente ha traído como consecuencia importantes cambios en el caudal genético de las diferentes razas.

MEJORAMIENTO GENÉTICO DE RECURSOS PECUARIOSEn México, el Programa Nacional de Recursos Genéticos Pecuarios tiene la finalidad de promover el mejoramiento genético de dichos recursos, y así garantizar que los sistemas de producción cuenten con solidez y sean competitivos en los mercados internacionales. En este sentido, los estudios de variabilidad genética proporcionan información importante que permite conocer la historia evolutiva y los procesos que han generado patrones de biodiversidad dentro de las poblaciones, ya que se puede establecer de manera precisa el nivel en el que la diversidad genética se está perdiendo o reestructurando en las poblaciones.

Adicionalmente, en las últimas décadas el mejoramiento de las especies con características económicamente importantes, como las de interés pecuario, se ha visto influenciado con la introducción de herramientas para el desarrollo de animales con características que acentúan ciertos rasgos de la especie,

lo cual está directamente asociado a los objetivos de producción. El uso de tecnologías moleculares ha ayudado a resolver algunas limitaciones de los métodos clásicos.

Actualmente, la capacidad de generar información genómica está permitiendo identificar un solo gen o un grupo de genes que actúan coordinadamente para expresar una característica morfológica “dictada” por éstos. Algunos de los ejemplos en los que se han usado estos genes (denominados QTL’s, del Quantitative Trait Loci) para el mejoramiento de un sistema de producción, incluyen la

resistencia a enfermedades, mayor producción y calidad de carne, mayor producción de leche, mejor fenotipo, mejor funcionamiento reproductivo, salud, longevidad, etcétera.

USO DE HERRAMIENTAS MOLECULARESPor tal razón, la implementación y uso de herramientas moleculares para determinar la diversidad genética es una necesidad urgente y una opción viable para el desarrollo sustentable de las especies de interés ganadero con que cuenta nuestro país. En este sentido, en el Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica se han realizado una serie de proyectos enfocados a evaluar la diversidad genética de dos de las principales razas de ganado bovino de carne que se explotan en la región Noreste: Beefmaster y Charolais.

Un análisis realizado en poblaciones de bovinos de esta últi-ma raza, permitió establecer que en ellas existe una variante del gen miostatina, con alto potencial para ser utilizado como marcador de selección de animales con canales más magras, así como también con mayor conversión alimenticia. Éste es sólo un ejemplo del número ilimitado de posibilidades de aplicación de las herramientas moleculares en el estudio de la diversidad genética.

La biotecnología ambiental es una multidisciplina tan amplia como lo es el universo con sus seres vivos. Su tarea, la de controlar los

efectos negativos de la contaminación, entre los cuales se incluyen en primer orden la salud humana y el freno a la pérdida irremediable de diversas especies animales y vegetales, es una labor compleja propia de esta disciplina; empero, ninguno de nosotros podemos excluirnos de ella.

Destinado a la preservación del ambiente, este ramo de la biotecnología utiliza desde microorganismos para la generación de combustibles, hasta vegetales para la absorción de substancias tóxicas.

NOTORIA EVOLUCIÓN EN UN SIGLOSurgida desde hace más de un siglo, cuando en los países industrializados se implementaron plantas para el tratamiento de aguas contaminadas con desechos orgánicos que permiten un reciclaje eficiente y sustentable, su evolución ha sido notoria, sobre todo en el caso de energéticos como el petróleo que, a partir de los 70, emplea almidones generados por microorganismos del maíz, la papa y la yuca, a fin de preparar aditivos destinados a la gasolina utilizada en automóviles.

Esto, en parte, fue posible sobre todo porque a partir de los años 60, cuando se descubrió la función y estructura de los ácidos nucleicos, se pudo distinguir entre la biotecnología antigua y la que hoy se llama de segunda y hasta tercera generación, la cual opera prácticamente con el uso del ADN recombinante.

POSICIÓN DE LA COMUNIDAD CIENTÍFICAHoy en día, tanto la biotecnología

Investigadora / UANL Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez

ambiental como la industrial se esfuerzan por limpiar de la polución nuestras aguas, aire y tierra, porque la comunidad científica asume que no se puede hablar de economía desarrollada o en auge, cuando el costo para el logro de satisfactores materiales, se sustenta en la depredación de nuestro común hábitat.

Hablar de biotecnología ambiental es referirse siempre a nuevas tecnologías que optimizan los procesos industriales y disminuyen simultáneamente la emisión de contaminantes; pero, sobre todo, es referirse a nuevos enfoques filosófico-sociales donde el rol del hombre y su función y espacio en la sociedad tienen nuevas tareas.

Hoy, por ejemplo, resulta inaceptable pensar que el hombre sea el rey de la Creación y, como tal pueda matar indiscriminadamente la flora o la fauna. Hasta las plataformas doctrinales del catolicismo y del cristianismo indican que la Creación, como obra de Dios, es un bien colectivo que pertenece a todos y, en ese sentido, debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones.

Es cierto que las tecnologías del ADN nos brindan oportunidades prodigiosas con el uso industrial de los microorganismos para la fabricación de vacunas recombinantes o medicinas como la insulina, las hormonas o proteínas especiales. Es también un hecho que durante este siglo estaremos llenos de sorpresas en este ramo; pero ello no debe significar que nos reclinemos acomodaticiamente en un sillón y pensemos que sólo los científicos tienen la obligación de velar por nuestro medio ambiente.

La vigilia ecológica es, simplemente, de todos.

Debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones

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Jean-Paul Schwitzguebel. Es doctor egresado de la Universidad de Ginebra. Luego de terminar sus estudios en esa institución, trabajó como investigador postdoctoral en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, en Zurich, para posteriormente trabajar en la dependencia de Lausanne como científico permanente.

La mayor parte de su trabajo está dedicado a la investigación y desarrollo en el campo de la biotecnología de plantas y el retiro de componentes contaminantes orgánicos de aguas residuales y zonas contaminadas.

La Fitorremediación ha sido defi-nida como el uso de las plantas verdes y sus microorganismos asociados; las alteraciones del suelo y las técnicas agronómicas para remover, retener o volver inofensivos los contaminantes ambientales. Se describe, con sus limitaciones y ventajas, el posible uso de las plantas para remover los contaminantes orgánicos y metales tóxicos de las aguas residuales y suelos contaminados.

Muchas veces, pensamos en las plantas principalmente como fuente de alimento, energía y fibras. Sin embargo, recientemente se ha reconocido el potencial de las plantas para usarlas como contrapeso a los

cas sintéticas, entre las cuales se incluyen pesticidas, solventes, colorantes, bioproductos de las industrias química y petroquímica son transportados a la vegetación natural y a los cultivos donde bien pueden ser dañinos a la planta misma; total o parcialmente degradados; transformados, o acumulados en los tejidos y los órganos de las plantas.

En el último caso, los xenobióticos se concentran en las cadenas alimentarias y finalmente en el hombre, con posibles efectos en detrimento de su salud. Los repor-tes sobre crecimiento de las plantas en condiciones de contaminación,

sin que resulten perjudicadas seriamen-te, indican que sería posible desintoxicar los contaminantes mediante el uso de procedimientos agrícolas y biotec-nológicos.

procesos de industrialización. A lo largo del último siglo se ha incremen-tado considerablemente el contenido de componentes xenobióticos en los ecosistemas. Muchas sustancias orgáni-

Traducción del inglés, de Félix Ramos Gamiño

Acerca de Executive Success Programs, Inc.

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

Mayores informes: info@nxivm. com

Con nuestro intelecto, podemos guiar a la biotecnología a través de un proceso teórico en el que nos convertimos en el árbitro último, cultivando y diseñando a la medida la herramienta para cumplir nuestro objetivo. Esta habilidad, aunque común para nosotros, parece ser única de nuestra especia (p. ej. un castor no pasa las tardes desarrollando planos ingenieriles para construir el dique más durable posible para las generaciones de castores por venir). Para nosotros, el ambiente es la tierra, la industria es arar la tierra, la biotecnología es la palanca, la herramienta que nos permite arar, para bien o para mal.

Conforme manifestamos ideas en acciones, cultivamos a esta Tierra. Vemos lo que es posible y buscamos darle forma. De manera similar a la penicilina o la atopina, moldeamos nuestra biotecnología, nuestros propios utensilios del diseñador. La Tierra y sus organismos se desarrollan bajo nuestra mano, adaptándose, diversificándose, muriendo y volviendo a crecer. Pero conforme cultivamos a la Tierra, la Tierra nos cultiva; conforme la Tierra se adapta a nosotros, nosotros también nos adaptamos a la Tierra. Como todo organismo, también buscamos sobrevivir, adaptándonos, diversificándonos, muriendo y volviendo a crecer. Como los más diminutos seres, nosotros también somos la biotecnología de la Tierra.

Traducido del inglés por Farouk Rojas

Y en nuestro papel de jardineros, siendo quienes manejamos la biotecnología, podemos inspirar crecimiento y nutrirnos de él. Pero para hacer esto debemos de ser verdaderos jardineros. Un verdadero jardinero no es un objeto reactivo e inanimado; no planta cosas simplemente porque caen al suelo. Un verdadero jardinero utiliza una visión; planta para el futuro, visualizando un jardín construido en su mente. Ningún animal planea como nosotros. Por ejemplo, un abejorro viaja de una flor a la siguiente recolectando polen para producir miel y otros productos. Aunque el abejorro desempeña un papel crucial en la polinización cruzada de las plantas, el pequeño ser no se detiene en su camino para ponderar las formas en las que puede ayudar a todos los abejorros a ser mejores o a desarrollar métodos para multiplicar su producción por diez. El abejorro, impulsado por el instinto, simplemente se mueve de un momento al siguiente de la misma forma reactiva.

Nosotros somos jardineros a un nivel diferente: vemos jardines donde antes no había jardines. Vemos jardines para un propósito que no es inmediato o aparente; vemos jardines impalpables, magníficos en esplendor y posibilidades sin realizar, sólo esperando su máxima expresión a través de la buena labor de las manos humanas.

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y transferencia de embriones principalmente) facilitan su diseminación mundial, e incrementan su representación en la población ganadera. Un ejemplo es el ganado Holstein, el cual históricamente ha sido sometido a una intensa selección, y se ha convertido en la raza lechera predominante en todo el mundo. Esto ha traído como consecuencia una disminución en su diversidad genética, debido a la consanguinidad.

ANTEPASADO COMÚN DE LAS DIFERENTES RAZASEn la década de 1990 empezaron a aparecer los primeros reportes de estudios moleculares basados en la variación genética del ADN en ganado; con éstos se probó que las distintas razas tienen un antepasado común: el Aurochs (Bos primigenius) que fue domesticado para dar lugar al ganado taurino (Bos taurus taurus) y el cebuino (Bos taurus indicus).

El estudio de las razas autóctonas y la descripción de características únicas en el lenguaje de la genética molecular son una guía para la toma de decisiones en el futuro de la biodiversidad de ganado. Por tal razón, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) ha desarrollado e integrado programas para el manejo global de los recursos genéticos.

Durante la última década, en todo el mundo se realizaron una gran cantidad de estudios de diversidad genética en ganado doméstico; todos ellos basados en el uso de marcadores microsatélites. Un examen entre grupos de investigación revela que en la mitad de un total de 87 proyectos están siendo investigadas más de nueve razas, elegidas principalmente debido a su larga historia de aislamiento, ya que contienen cualidades fenotípicas únicas o bien porque han presentado una evolución dentro de un ambiente único.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA VARIACIÓN GENÉTICA?México comparte con pocos países en el mundo el privilegio de contar con una alta variedad de fauna silvestre y doméstica, lo cual representa un campo potencial de estudio para conocer su comportamiento y diversidad genética.

El conocimiento de los patrones de variación genética entre los individuos de una población es de gran importancia, ya que se puede establecer de manera precisa la distribución geográfica de las diferentes poblaciones e identificar las posibles unidades de manejo para el diseño de estrategias de repoblación y/o reproducción.

En América Latina y el Caribe, la mayoría de las introducciones de ganado tuvieron lugar durante los primeros 50 años de la colonización. En México, el ganado de origen español (conocido como criollo) prevaleció como raza única. Para 1896 se realizaron las primeras importaciones de ganado especializado en la producción de carne, principalmente de las razas Hereford y Pardo Suizo, las cuales fueron establecidas en la región norte del país. De 1923 a 1930 se realizaron las primeras importaciones de ganado cebuino y razas taurinas, como la Angus y Charolais. Como puede observarse, en cierta

medida la ganadería mexicana ha dependido de la importación de animales para mejorar la productividad de sus hatos. Esto probablemente ha traído como consecuencia importantes cambios en el caudal genético de las diferentes razas.

MEJORAMIENTO GENÉTICO DE RECURSOS PECUARIOSEn México, el Programa Nacional de Recursos Genéticos Pecuarios tiene la finalidad de promover el mejoramiento genético de dichos recursos, y así garantizar que los sistemas de producción cuenten con solidez y sean competitivos en los mercados internacionales. En este sentido, los estudios de variabilidad genética proporcionan información importante que permite conocer la historia evolutiva y los procesos que han generado patrones de biodiversidad dentro de las poblaciones, ya que se puede establecer de manera precisa el nivel en el que la diversidad genética se está perdiendo o reestructurando en las poblaciones.

Adicionalmente, en las últimas décadas el mejoramiento de las especies con características económicamente importantes, como las de interés pecuario, se ha visto influenciado con la introducción de herramientas para el desarrollo de animales con características que acentúan ciertos rasgos de la especie,

lo cual está directamente asociado a los objetivos de producción. El uso de tecnologías moleculares ha ayudado a resolver algunas limitaciones de los métodos clásicos.

Actualmente, la capacidad de generar información genómica está permitiendo identificar un solo gen o un grupo de genes que actúan coordinadamente para expresar una característica morfológica “dictada” por éstos. Algunos de los ejemplos en los que se han usado estos genes (denominados QTL’s, del Quantitative Trait Loci) para el mejoramiento de un sistema de producción, incluyen la

resistencia a enfermedades, mayor producción y calidad de carne, mayor producción de leche, mejor fenotipo, mejor funcionamiento reproductivo, salud, longevidad, etcétera.

USO DE HERRAMIENTAS MOLECULARESPor tal razón, la implementación y uso de herramientas moleculares para determinar la diversidad genética es una necesidad urgente y una opción viable para el desarrollo sustentable de las especies de interés ganadero con que cuenta nuestro país. En este sentido, en el Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica se han realizado una serie de proyectos enfocados a evaluar la diversidad genética de dos de las principales razas de ganado bovino de carne que se explotan en la región Noreste: Beefmaster y Charolais.

Un análisis realizado en poblaciones de bovinos de esta últi-ma raza, permitió establecer que en ellas existe una variante del gen miostatina, con alto potencial para ser utilizado como marcador de selección de animales con canales más magras, así como también con mayor conversión alimenticia. Éste es sólo un ejemplo del número ilimitado de posibilidades de aplicación de las herramientas moleculares en el estudio de la diversidad genética.

La biotecnología ambiental es una multidisciplina tan amplia como lo es el universo con sus seres vivos. Su tarea, la de controlar los

efectos negativos de la contaminación, entre los cuales se incluyen en primer orden la salud humana y el freno a la pérdida irremediable de diversas especies animales y vegetales, es una labor compleja propia de esta disciplina; empero, ninguno de nosotros podemos excluirnos de ella.

Destinado a la preservación del ambiente, este ramo de la biotecnología utiliza desde microorganismos para la generación de combustibles, hasta vegetales para la absorción de substancias tóxicas.

NOTORIA EVOLUCIÓN EN UN SIGLOSurgida desde hace más de un siglo, cuando en los países industrializados se implementaron plantas para el tratamiento de aguas contaminadas con desechos orgánicos que permiten un reciclaje eficiente y sustentable, su evolución ha sido notoria, sobre todo en el caso de energéticos como el petróleo que, a partir de los 70, emplea almidones generados por microorganismos del maíz, la papa y la yuca, a fin de preparar aditivos destinados a la gasolina utilizada en automóviles.

Esto, en parte, fue posible sobre todo porque a partir de los años 60, cuando se descubrió la función y estructura de los ácidos nucleicos, se pudo distinguir entre la biotecnología antigua y la que hoy se llama de segunda y hasta tercera generación, la cual opera prácticamente con el uso del ADN recombinante.

POSICIÓN DE LA COMUNIDAD CIENTÍFICAHoy en día, tanto la biotecnología

Investigadora / UANL Doctora Patricia Liliana Cerda Pérez

ambiental como la industrial se esfuerzan por limpiar de la polución nuestras aguas, aire y tierra, porque la comunidad científica asume que no se puede hablar de economía desarrollada o en auge, cuando el costo para el logro de satisfactores materiales, se sustenta en la depredación de nuestro común hábitat.

Hablar de biotecnología ambiental es referirse siempre a nuevas tecnologías que optimizan los procesos industriales y disminuyen simultáneamente la emisión de contaminantes; pero, sobre todo, es referirse a nuevos enfoques filosófico-sociales donde el rol del hombre y su función y espacio en la sociedad tienen nuevas tareas.

Hoy, por ejemplo, resulta inaceptable pensar que el hombre sea el rey de la Creación y, como tal pueda matar indiscriminadamente la flora o la fauna. Hasta las plataformas doctrinales del catolicismo y del cristianismo indican que la Creación, como obra de Dios, es un bien colectivo que pertenece a todos y, en ese sentido, debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones.

Es cierto que las tecnologías del ADN nos brindan oportunidades prodigiosas con el uso industrial de los microorganismos para la fabricación de vacunas recombinantes o medicinas como la insulina, las hormonas o proteínas especiales. Es también un hecho que durante este siglo estaremos llenos de sorpresas en este ramo; pero ello no debe significar que nos reclinemos acomodaticiamente en un sillón y pensemos que sólo los científicos tienen la obligación de velar por nuestro medio ambiente.

La vigilia ecológica es, simplemente, de todos.

Debemos todos asumir una responsabilidad social con nuestras tierras, aguas y aire, como patrimonio que son de futuras generaciones

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animales superiores, con el fin de propagar y conservar sus características. Entre los principales animales que se han domesticado se encuentran los bovinos, porcinos, ovinos y caprinos. Las diversas áreas geográficas en las cuales se ha criado el ganado, así como los múltiples usos que se le ha dado (carne, lechería, ceremonial, etcétera), han originado una gran diversidad de razas; por lo tanto, éstas se consideran como la base de la conservación genética del ganado.

Desarrollar y conservar la diversidad genética de los animales domesticados, además de ser una estrategia de protección de una de las principales fuentes alimenticias, representa para cada país la oportunidad de mantener un patrimonio biológico con potencial para ser utilizado como fuente de variación, que permita a las poblaciones animales cambiar y adaptarse a diferentes ambientes y necesidades productivas.

LA DIVERSIDAD GENÉTICA Y SU ESTUDIOTodos los organismos vivos poseen un genoma, el cual se define como la unidad funcional de la que depende la herencia. La mayoría de los genomas están constituidos de DNA, el cual está formado por cadenas de nucleótidos (guanina, adenina, timina, citocina) que integran los genes (Figura 1). La transmisión y combinación de los genes de los padres a su descendencia es lo que permite a un organismo poseer características visibles (fenotipo) y un genoma único (genotipo).

El estudio de la diversidad puede realizarse a nivel genotípico y fenotípico. El genotipo contiene los códigos de información que definen al individuo, incluyendo detalles de su morfología, desarrollo, comportamiento, potencial y limitaciones biológicas. La expresión del genotipo es denominado fenotipo. Mientras que el genotipo es transmitido de una generación a la siguiente en los eventos reproductivos, el fenotipo es influenciado además de por el componente genético, por el ambiente.

A nivel poblacional, todos los individuos difieren en mayor o menor medida en el genotipo, lo cual afecta diferencialmente a los fenotipos. Por lo tanto, el fenotipo no es necesariamente una buena guía de la variación genética, y los miembros de una raza pueden parecer similares exteriormente, pero ser diametralmente diferentes a nivel genético. Inversamente, aunque dentro de una especie las razas pueden observarse muy diferentes, genéticamente pueden estar muy relacionadas.

En la actualidad, el estudio de la diversidad genética se ha enfocado en la determinación de los patrones de diversidad del genoma de los individuos, haciendo uso de los marcadores moleculares (Figura 2). Con el uso de estas herramientas de Biología Molecular, se han creado mapas genéticos y físicos que muestran la localización y posición de los genes. Asimismo, permiten detectar cambios dentro de genes específicos que se sabe son responsables de la expresión fenotípica diferencial entre dos individuos (Figura 3).

Los métodos moleculares para describir la diversidad dentro de las especies se han empleado en una amplia gama de mamíferos y han generado información valiosa referente a estrategias de conservación. Además, actualmente se está estableciendo el inventario de razas, y aplicando los conceptos formulados originalmente para la cuantificación de la diversidad de la

especie. Las razas conservadas proporcionarán los recursos valiosos para el futuro del sector agropecuario.

ESTUDIOS DE DIVERSIDAD GENÉTICA EN BOVINOSDe las 790 razas de ganado bovino existentes en el mundo, cerca de 270 se localizan en Europa. El aislamiento genético y la separación geográfica practicados desde hace más de 100-200 años, han provocado la divergencia de poblaciones. Las razas de ganado local han sido desplazadas casi totalmente por las razas de ganado comercial altamente productivas, por lo que la diversidad genética del ganado bovino está disminuyendo.

Aunque el número de razas es relativamente pequeño, las innovaciones técnicas en transporte, comunicaciones y sistemas de reproducción (incubadoras, inseminación artificial

Los macadores moleculares son herramientas que permiten detectar variaciones específicas del ADN entre individuos

Tipos de marcadores Moleculares

RFLPs (Restriction Fragment Lenght Polimorphisms)

Micro satélites o STRs (Simple Tanden, Repeat)

SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms)

ESTs (Expressed Sequence Tag)

RAPDs ( Random amplifled polymorphisms)

AFLPs (Amplified Fragment length polymorphisms)

ISSRs (inter Simple Sequence Repeat)

¿Qué es el materail Genético?

Está compuesto por nucleótedos (A,T,G yC) dispuestos

en “pares de bases” y se ensamblan en una doble hélice.

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Diferencias enla secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Director del Centro de Altos Estudios e Investigación Pedagógica

Profesor Ismael Vidales Delgado

Antecedentes

Cuando el doctor Luis Eugenio Todd era rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, tuve la fortuna de conocer al licenciado Ricardo Mier Ayala, un hombre

apasionado por el cuidado y la preservación del ambiente, pero especialmente estudioso de los plásticos no degradables1. Ambos: Todd-Mier editaron un hermoso libro precisamente sobre el tema que hoy nos ocupa, y que fuera pionero en el cuidado y preservación del medio ambiente; el libro estuvo preparado con sólida información científica y extraordinaria calidad de edición. Dedico, con especial reconocimiento y nostalgia, esta colaboración a Ricardo y su obra, anticipados e incomprendidos en su tiempo.mpo.

LA BIOTECNOLOGÍA Y LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLESRecuerdo que cuantas veces se tocaba el tema de los plásticos, Ricardo reaccionaba apasionadamente, preocupado siempre por el daño que éstos ocasionaban al ambiente. Tenía razón: basta pensar un poco en que todo lo que compramos cotidianamente viene en una bolsa de plástico.

La mayor parte de la comida rápida y la envasada, las bebidas gaseosas, los accesorios, los cosméticos, los juguetes, las computadoras, y la mayor parte de las piezas del automóvil son de plástico. Los plásticos protegen al producto, son baratos, atractivos y parece que van a durar per secula seculorum.

Desafortunadamente, esto es casi cierto; la durabilidad de los plásticos es uno de los más graves problemas que enfrenta el medio ambiente; el otro es que provienen del petróleo y sus derivados, que no son renovables.

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animales superiores, con el fin de propagar y conservar sus características. Entre los principales animales que se han domesticado se encuentran los bovinos, porcinos, ovinos y caprinos. Las diversas áreas geográficas en las cuales se ha criado el ganado, así como los múltiples usos que se le ha dado (carne, lechería, ceremonial, etcétera), han originado una gran diversidad de razas; por lo tanto, éstas se consideran como la base de la conservación genética del ganado.

Desarrollar y conservar la diversidad genética de los animales domesticados, además de ser una estrategia de protección de una de las principales fuentes alimenticias, representa para cada país la oportunidad de mantener un patrimonio biológico con potencial para ser utilizado como fuente de variación, que permita a las poblaciones animales cambiar y adaptarse a diferentes ambientes y necesidades productivas.

LA DIVERSIDAD GENÉTICA Y SU ESTUDIOTodos los organismos vivos poseen un genoma, el cual se define como la unidad funcional de la que depende la herencia. La mayoría de los genomas están constituidos de DNA, el cual está formado por cadenas de nucleótidos (guanina, adenina, timina, citocina) que integran los genes (Figura 1). La transmisión y combinación de los genes de los padres a su descendencia es lo que permite a un organismo poseer características visibles (fenotipo) y un genoma único (genotipo).

El estudio de la diversidad puede realizarse a nivel genotípico y fenotípico. El genotipo contiene los códigos de información que definen al individuo, incluyendo detalles de su morfología, desarrollo, comportamiento, potencial y limitaciones biológicas. La expresión del genotipo es denominado fenotipo. Mientras que el genotipo es transmitido de una generación a la siguiente en los eventos reproductivos, el fenotipo es influenciado además de por el componente genético, por el ambiente.

A nivel poblacional, todos los individuos difieren en mayor o menor medida en el genotipo, lo cual afecta diferencialmente a los fenotipos. Por lo tanto, el fenotipo no es necesariamente una buena guía de la variación genética, y los miembros de una raza pueden parecer similares exteriormente, pero ser diametralmente diferentes a nivel genético. Inversamente, aunque dentro de una especie las razas pueden observarse muy diferentes, genéticamente pueden estar muy relacionadas.

En la actualidad, el estudio de la diversidad genética se ha enfocado en la determinación de los patrones de diversidad del genoma de los individuos, haciendo uso de los marcadores moleculares (Figura 2). Con el uso de estas herramientas de Biología Molecular, se han creado mapas genéticos y físicos que muestran la localización y posición de los genes. Asimismo, permiten detectar cambios dentro de genes específicos que se sabe son responsables de la expresión fenotípica diferencial entre dos individuos (Figura 3).

Los métodos moleculares para describir la diversidad dentro de las especies se han empleado en una amplia gama de mamíferos y han generado información valiosa referente a estrategias de conservación. Además, actualmente se está estableciendo el inventario de razas, y aplicando los conceptos formulados originalmente para la cuantificación de la diversidad de la

especie. Las razas conservadas proporcionarán los recursos valiosos para el futuro del sector agropecuario.

ESTUDIOS DE DIVERSIDAD GENÉTICA EN BOVINOSDe las 790 razas de ganado bovino existentes en el mundo, cerca de 270 se localizan en Europa. El aislamiento genético y la separación geográfica practicados desde hace más de 100-200 años, han provocado la divergencia de poblaciones. Las razas de ganado local han sido desplazadas casi totalmente por las razas de ganado comercial altamente productivas, por lo que la diversidad genética del ganado bovino está disminuyendo.

Aunque el número de razas es relativamente pequeño, las innovaciones técnicas en transporte, comunicaciones y sistemas de reproducción (incubadoras, inseminación artificial

Los macadores moleculares son herramientas que permiten detectar variaciones específicas del ADN entre individuos

Tipos de marcadores Moleculares

RFLPs (Restriction Fragment Lenght Polimorphisms)

Micro satélites o STRs (Simple Tanden, Repeat)

SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms)

ESTs (Expressed Sequence Tag)

RAPDs ( Random amplifled polymorphisms)

AFLPs (Amplified Fragment length polymorphisms)

ISSRs (inter Simple Sequence Repeat)

¿Qué es el materail Genético?

Está compuesto por nucleótedos (A,T,G yC) dispuestos

en “pares de bases” y se ensamblan en una doble hélice.

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

..TGTGATGAACACTCCACAGA..

..TGTG___________ACAGA..

Diferencias fenotípicas

Musculaturanormal

DobleMusculaturaDiferencias en

la secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Diferencias enla secuencia nucleotídica

Individuo A

Individuo B

Gen Miostatina comoMarcador molecular

Director del Centro de Altos Estudios e Investigación Pedagógica

Profesor Ismael Vidales Delgado

Antecedentes

Cuando el doctor Luis Eugenio Todd era rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, tuve la fortuna de conocer al licenciado Ricardo Mier Ayala, un hombre

apasionado por el cuidado y la preservación del ambiente, pero especialmente estudioso de los plásticos no degradables1. Ambos: Todd-Mier editaron un hermoso libro precisamente sobre el tema que hoy nos ocupa, y que fuera pionero en el cuidado y preservación del medio ambiente; el libro estuvo preparado con sólida información científica y extraordinaria calidad de edición. Dedico, con especial reconocimiento y nostalgia, esta colaboración a Ricardo y su obra, anticipados e incomprendidos en su tiempo.mpo.

LA BIOTECNOLOGÍA Y LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLESRecuerdo que cuantas veces se tocaba el tema de los plásticos, Ricardo reaccionaba apasionadamente, preocupado siempre por el daño que éstos ocasionaban al ambiente. Tenía razón: basta pensar un poco en que todo lo que compramos cotidianamente viene en una bolsa de plástico.

La mayor parte de la comida rápida y la envasada, las bebidas gaseosas, los accesorios, los cosméticos, los juguetes, las computadoras, y la mayor parte de las piezas del automóvil son de plástico. Los plásticos protegen al producto, son baratos, atractivos y parece que van a durar per secula seculorum.

Desafortunadamente, esto es casi cierto; la durabilidad de los plásticos es uno de los más graves problemas que enfrenta el medio ambiente; el otro es que provienen del petróleo y sus derivados, que no son renovables.

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Patrick Cunningham. Es profesor, desde 1974, del Departamento de Genética Animal en el Trinity College, de Dublín, Irlanda. Dirigió el Grupo de Trabajo sobre Educación Superior de la Real Academia Irlandesa (2004-2005). Fue subdirector de Investigación en An Foras Taluntais (1980-1988); profesor visitante en el Instituto de Desarrollo Económico (Banco Mundial, 1988), y director de la División de Producción Animal y Salud de la FAO (Roma, 1990-1993).

Ha publicado extensivamente sobre genética de los animales domésticos. Entre algunas de sus publicaciones se incluyen: “Genética y Origen del Ganado Bovino Africano”, en Orígenes y Desarrollo del Ganado Africano: Arqueología, Genética, Lingüística y Etnografía, R.M. Blench and K.C. MacDonald, Londres (2000); “Análisis Molecular Genético de Poblaciones de Zebroid Africano”, (mismo libro); y “Determinación de Parentesco y Relación en Salmón del Atlántico de Granja, usando microsatélites”, en Acuacultura (2000) [A.T. Norris, D.G. Bradley, E.P. Cunningham].

Sus principales líneas de investigación versan sobre genética cuantitativa, conservación genética de razas de ganado y uso de métodos moleculares para analizar la historia genética y estructura de poblaciones bovinas y caprinas.

Es cofundador y presidente de la compañía biotecnológica IdentiGEN. Fue electo para la Academia en 1974, y participó en los Consejos de 1979-83 y de 1998-2000.

La diversidad biológica o biodiversidad se define como “la variedad de organismos en todas sus formas, interacciones y niveles”; se le considera también sinónimo de diversidad de especies, diversidad de ecosistemas y diversidad genética. La importancia de la biodiversidad se hace evidente cuando pensamos que nuestros alimentos y otras necesidades básicas de desarrollo y bienestar son resultado

del uso y explotación de esa biodiversidad. Un buen ejemplo de ello son los recursos pecuarios.

Globalmente, la producción ganadera representa aproximadamente el 40 por ciento del valor total de la producción agropecuaria. Desde que empezó la domesticación del ganado hace más de nueve mil años, el hombre ha procurado por varios medios identificar a los

Doctora Ana M. Sifuentes Rincón [email protected] Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico NacionalReynosa, TamaulipasDoctor Hugo A. Barrera Saldaña [email protected] UANL Facultad de Medicina

REFERENCIAS:1También se dice biodegradable y se refiere a que puede ser transformado en sustancias más simples

por la actividad de los organismos descomponedores del suelo y así ser eliminado del medio ambiente.

Un organismo descomponedor generalmente es una bacteria o un hongo, que transforma la materia

orgánica en compuestos químicos más simples, devolviendo así los nutrientes al medio ambiente.

2 El polímero es una molécula larga constituida por muchas unidades pequeñas que se repiten. Por

ejemplo, son polímeros el ADN, las proteínas y los plásticos.

3 La biotecnología se entiende como el empleo de organismos vivos para la obtención de un producto o

servicio útil para el hombre.

Ricardo debe estar mucho mejor enterado que yo, y estará feliz de que, buscando solucionar estos problemas, los científicos e ingenieros ya están desarrollando plásticos biodegradables obtenidos de fuentes renovables, como las plantas y las bacterias.

PLÁSTICOS A PARTIR DE ALMIDÓNEl almidón es un polímero2 natural contenido abundantemente en los cereales, el maíz, y la papa. El almidón puede ser procesado y convertido en un plástico llamado PLA (poliláctido), que se encuentra en el mercado desde 1990, y ha demostrado ser muy bueno en medicina, para implantes, suturas y cápsulas de remedios, debido a su capacidad de disolverse después de poco tiempo.

También se usa para hacer macetas que se plantan directamente y tiempo después se degradan en la tierra. Hay otro tipo de polímeros biodegradables que se producen empleando bacterias que fabrican gránulos de los plásticos llamados polihidroxialcanoato (PHA) y polihidroxibutiratos (PHB). Ambos pueden ser moldeados, fundidos y conformados como los plásticos derivados del petróleo; tienen la misma flexibilidad, con la ventaja de ser biodegradables.

¿CUÁNTO CUESTAN LOS PLÁSTICOS BIODEGRADABLES?Los PLA, PHA y PHB son bastante más caros que los plásticos convencionales, aunque los plásticos derivados del petróleo no contabilizan en su precio los costos de los daños producidos al medio ambiente. Por fortuna, la biotecnología sigue trabajando y seguramente en breve habrá resuelto el problema de costos3.

Biotecnología industrial.- Desde hace varias décadas, las grandes empresas multinacionales dedicadas a la biotecnología tienen puestos sus ojos en las plantas, porque como bien sabemos a través de la herbolaria mexicana tradicional, éstas encierran enormes posibilidades curativas y ahora también representan negocios millonarios.

La empresa norteamericana Pharmagenesis, mediante la utilización de la biología y la informática, está comercializando la planta china llamada Liana del Dios del Trueno, como remedio eficaz contra la artritis y el cáncer.

Monsanto es otra empresa norteamericana, fundada en 1901, que ha fabricado diversos productos que resultaron ser tóxicos, algunos tan letales como el agente naranja que proveyó durante la guerra contra Viet Nam.

En fin, que la biotecnología industrial sigue teniendo dos caras, y eso no se va a quitar como se quita un catarro.

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTALLa biotecnología ambiental es la aplicación de procesos biológicos modernos para proteger y restaurar la calidad del ambiente; por ejemplo, eliminando la polución y limpiando las aguas residuales, así como purificando el aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros.

Ahora se habla mucho de la biorremediación, o sea el uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o la limpieza de los sistemas acuáticos y terrestres, mediante el uso de sistemas biológicos basados en microorganismos y plantas.

Son muchas las empresas industriales que están invirtiendo en el desarrollo de procesos para la prevención, con el fin de reducir el deterioro del ambiente como parte de las acciones que propenden al desarrollo de una sociedad sostenible. La biotecnología puede ayudar mucho en la evaluación del estado de los ecosistemas; para eliminar la toxicidad de algunos contaminantes; en la producción de materiales biodegradables a partir de recursos renovables, y en el desarrollo de procesos de manufactura y manejo de desechos ambientalmente seguros.

Los sueños de Ricardo en el sentido de producir plásticos biodegradables y de cuidar y preservar el medio ambiente no se han cumplido cabalmente, pero en ésas están los biotecnólogos y sus empresas; ojalá que mis ojos lo alcancen a ver.

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aprovechamiento racional y sustentable de esa enorme rique-za de recursos naturales.

Dado que los microorganismos son los organismos más abundantes en la tierra, y a pesar de la enorme relevancia de su participación en el funcionamiento de cualquier ecosistema, la caracterización de la biodiversidad en México se ha realizado principal y casi exclusivamente a nivel de flora y fauna, mientras que la riqueza biológica y genética microbiana nativa de nuestros ecosistemas ha sido poco estudiada. Por ello, el reto científico es implementar los estudios metagenómicos para caracterizar los ecosistemas tan particulares que se presentan en nuestro país. Pero quizá sea más prioritario crear conciencia, tanto en nuestras instituciones como en los empresarios, no sólo de la importancia científica de este tipo de estudios, sino también de su enorme potencial.

1. Handelsman, J. (2004) Metagenomics: application of genomics to uncultured microorganisms. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68:669–6852. Xu, J. (2006) Microbial ecology in the age of genomics and metagenomics: concepts, tools, and recent advances. Mol. Ecol. 15, 1713–1731

Mercadotecnia SocialMaestro Rodrigo Soto

“El mundo se ha vuelto plano”, comenta Thomas L. Friedman, pues las ventajas competitivas cada vez se están acortando y las economías se están moviendo hacia un pilar muy valioso que es “basarse en el conocimiento”, en donde el modelo de innovación descansa sobre llevar las ideas geniales de los científicos al mercado disruptivo de la industria y el libre comercio.

A su vez, gracias a la globalización y competitividad, coordinadas por las telecomunicaciones, donde los consumidores utilizan medios de consulta libres, como Wikipedia en lugar de la tradicional y costosa Enciclopedia Britannia, resulta un rompecabezas definir los nuevos modelos económicos del futuro.

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aprovechamiento racional y sustentable de esa enorme rique-za de recursos naturales.

Dado que los microorganismos son los organismos más abundantes en la tierra, y a pesar de la enorme relevancia de su participación en el funcionamiento de cualquier ecosistema, la caracterización de la biodiversidad en México se ha realizado principal y casi exclusivamente a nivel de flora y fauna, mientras que la riqueza biológica y genética microbiana nativa de nuestros ecosistemas ha sido poco estudiada. Por ello, el reto científico es implementar los estudios metagenómicos para caracterizar los ecosistemas tan particulares que se presentan en nuestro país. Pero quizá sea más prioritario crear conciencia, tanto en nuestras instituciones como en los empresarios, no sólo de la importancia científica de este tipo de estudios, sino también de su enorme potencial.

1. Handelsman, J. (2004) Metagenomics: application of genomics to uncultured microorganisms. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68:669–6852. Xu, J. (2006) Microbial ecology in the age of genomics and metagenomics: concepts, tools, and recent advances. Mol. Ecol. 15, 1713–1731

Mercadotecnia SocialMaestro Rodrigo Soto

“El mundo se ha vuelto plano”, comenta Thomas L. Friedman, pues las ventajas competitivas cada vez se están acortando y las economías se están moviendo hacia un pilar muy valioso que es “basarse en el conocimiento”, en donde el modelo de innovación descansa sobre llevar las ideas geniales de los científicos al mercado disruptivo de la industria y el libre comercio.

A su vez, gracias a la globalización y competitividad, coordinadas por las telecomunicaciones, donde los consumidores utilizan medios de consulta libres, como Wikipedia en lugar de la tradicional y costosa Enciclopedia Britannia, resulta un rompecabezas definir los nuevos modelos económicos del futuro.

secuenciación; es decir, la lectura y análisis del DNA (informa-ción genética) utilizando métodos más eficientes y menos costosos. Sin embargo, la fracción de los microorganismos conocidos y estudiados, respecto a los existentes en los muy diversos hábitats de nuestro planeta, es extremadamente pequeña.

Esto se debe a que la mayoría de los microorganismos que se han estudiado tienen algún grado de interacción con el hombre (como patógenos o que poseen alguna aplicación industrial, farmacéutica o agronómica); de hecho, éstos pertenecen al grupo de microorganismos aislables y cultivables por los métodos microbiológicos de laboratorio utilizados tradicionalmente. Sin embargo, se sabe que la gran mayoría (más del 99 por ciento) de los microorganismos no se pueden estudiar en el laboratorio, por lo que los análisis de diversidad microbiana basados en el aislamiento y cultivo de las especies nativas han descrito de forma muy limitada estas comunidades.

LA METAGENÓMICAEl doctor Jo Handelsman, de la Universidad de Wisconsin, acuñó el término Metagenómica, para hacer referencia a una nueva herramienta de la biología molecular, la cual permite aislar, identificar y caracterizar el material genético total proveniente de muestras de un hábitat particular. Los genomas de toda una comunidad microbiana son estudiados mediante el aislamiento de su DNA, mezclado a partir de muestras tomadas directamente del medio ambiente, sin requerir aislamiento previo de los microorganismos ahí presentes.

La Metagenómica se caracteriza entonces por permitir el estu-dio masivo del conjunto de genomas de los microorganismos presentes en dichas muestras, incluyendo aquéllos que no son cultivables en el laboratorio. De esta manera, es factible caracterizar la diversidad microbiana de un ecosistema como nunca antes. El enfoque empleado para llevar a cabo estos estudios consiste en extraer en conjunto el DNA de la muestra, fragmentándolo en partes pequeñas y uniéndolo a vectores (herramientas genéticas para facilitar su manipulación), integrando estas construcciones, denominadas bibliotecas genómicas, a sistemas bacterianos conocidos para poder analizarlos posteriormente. Sin embargo, las tecnologías utilizadas en secuenciación han progresado de tal manera, que incluso podría evitarse la necesidad de unir estos pequeños fragmentos de DNA a un vector, usando tecnologías de secuenciación de última generación (véase el número 25 de esta revista).

APLICACIONESSe ha caracterizado la secuencia de las clonas de interés que fueron identificadas por manifestar la presencia de genes nuevos que expresan actividades catalíticas importantes y de alto interés biotecnológico. Ejemplos de ello son la obtención de moléculas que participan en la biosíntesis de agentes que confieren actividad farmacológica o antimicrobiana, así como de genes que codifican para enzimas (proteínas) que poseen actividades industriales importantes, que en ocasiones soportan condiciones ambientales extremas (ejemplo: alta temperatura).

En este momento se están llevando a cabo proyectos involucrados en el uso de tecnologías limpias. Uno de ellos tiene como propósito entender mejor y modificar la vía fotosintética de las plantas, para aprovechar la energía de la luz solar e incrementar la producción de hidrógeno. A su vez, se plantea modificar las rutas productoras de enzimas bacterianas para que produzcan etanol, y usar ambos productos como biocombustibles, con un impacto inmediato en la protección del ambiente.

Otros grupos de investigación están interesados en extraer el genoma de una bacteria y sustituirlo por uno artificial, creado en el laboratorio. De esta manera se estaría reprogramando genéticamente al microorganismo para que produzca compuestos químicos, fármacos o como se mencionó en el párrafo anterior, bioenergéticos.

Es tal el potencial de la información generada mediante la Metagenómica, que ha dado lugar a la creación de empresas (como Synthetic Genomics) con base tecnológica, donde participan no sólo actores que han influido de manera determinante en el desarrollo de las ciencias genómicas, como Craig Venter, el controvertido personaje que participó de manera impactante en la secuenciación del genoma humano, sino también de grandes empresarios, incluso mexicanos, como Alfonso Romo.

Por otro lado, mediante la aplicación de la Metagenómica, se ha logrado la identificación de numerosas especies desconocidas y más de un millón de genes nuevos; el ensamble de genomas enteros, incluyendo microorganismos no cultivables, así como la caracterización de la estructura de las comunidades microbianas en ambientes extremos y/o muy complejos, y ¿por qué no?, también para explorar la existencia de seres vivos en otros planetas.

Así, la Metagenómica, además de ser útil para clonar genes con un uso potencial, permite describir de forma más global la diversidad total de los microorganismos nativos de un hábitat determinado e identificar las rutas bioquímicas presentes en dicha comunidad, acercándonos a la comprensión del funcionamiento de tales especies en su ambiente, y conduciéndonos a un nuevo entendimiento de los papeles ecológicos que juegan las comunidades microbianas en su nicho particular.

PERSPECTIVAS EN MEXICOMéxico es un país megadiverso, considerado uno de los cinco países con mayor diversidad biológica en el mundo. Tal diversidad es principalmente debida a los contrastantes y muy variados ecosistemas existentes en nuestro territorio. Para proteger esta biodiversidad, adicionalmente al establecimiento de áreas protegidas, es necesario describir y caracterizar las comunidades biológicas de los ecosistemas: identificar las especies que ahí habitan, caracterizar sus poblaciones, su abundancia y distribución; describir la estructura de sus comunidades, comprender su relación con el medio ambiente e interacción con otros organismos, así como definir su papel dentro del ecosistema. Esta información permitirá diseñar acciones y estrategias de preservación y rescate, y nos facultará incluso para realizar un eventual

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La estrategia de las organizaciones comerciales ha trabajado mediante modelos financieros, y si bien el “jineteo” de los flujos de efectivo, al estilo David Blane (reconocido ilusionista), resulta conveniente para los negocios, realmente no cumple con el objetivo básico de toda empresa de dar valor a nosotros como consumidores y en sí a todos sus stakeholders.

REVOLUCIÓN BIOTECNOLÓGICA INDUSTRIALLa propuesta es contundente: transportándonos a un distinto marco laboral, el nuevo modelo económico estará soportado por una Revolución Biotecnológica Industrial, como lo propone la revista The Economist.

Ahora hablaremos de bioindustrias, las cuales manejan un tipo de finanzas muy peculiar: la de las bacterias y microbios; microorganismos que están generando toda una industria de útiles productos, que prometen cambiar el modo de vida tradicional de todos nosotros.

Científicos guiados por la conocida bacteria E. coli (Escherichia coli) trabajan en las nanobiociencias, para obtener sorprendentes terapias médicas como lo hacen Bio-Technical Resources, Manitowoc, Wisconsin, para producir glocusamina, sustancia que ayuda a las personas con artritis.

CRECIMIENTO LIMITADOEl crecimiento de las bioindustrias ha sido limitado, si lo comparamos con el mercado de los químicos tradicionales; sin embargo, la apuesta es clara, pues el potencial de los productos derivados de la investigación biotecnológica va desde suplementos de aminoácidos y vitamínicos, antibióticos y otros medicamentos, cosméticos, hasta combustibles (etanol) para diversos tipos de transportación.

Por dar algunos ejemplos de los usos microbianos y bacterianos, al igual que las industrias que se forman a partir de sus manipulaciones, tenemos: Escherichia Coli, responsable de la digestión de la comida en nuestro organismo. Pseudomonas putida, la cual trabaja en las plantas de tratamiento de agua para remover desechos. Streptomyces bacteria, que ayuda a la creación de antibióticos para el combate de enfermedades. Lactobacillus acidophilus, encargada de transformar la leche en yogurt. Saccharomyces cerevisiae, conocida como levadura. Arbuscular mycorrhizas, que ayuda a que las cosechas tomen sus nutrientes de la tierra. Bacillus thuringiensis, como pesticida natural en los jardines o en las plantaciones, entre muchas otras.

ARTÍFICES DE LA EVOLUCIÓNLos microbios y bacterias se han convertido en artífices de nuestra evolución sobre la faz de la Tierra, pues aparte de estar desde el principio de la vida en nuestro planeta y conformar la sopa primigenia, han formado parte de diversas civilizaciones para la creación, primordialmente, de alimentos (primeras bioindustrias).

Hoy en día, con la llegada de la Revolución Industrial Biotecnológica, los microorganismos trabajan para nosotros, contribuyen con los movimientos financieros de las empresas, y son base para el desarrollo de negocios.

Las compañías farmacéuticas están descifrando el código genético de diversas bacterias, para utilizarlas como base de creación de medicamentos en su reproducción en serie.

MANIPULACIÓN GENÉTICAA todo esto debemos agregar que estamos manipulando genéticamente a seres vivos y que los productos biotecnológicos industriales obtenidos pueden incorporarse a la tarea de “drug delivery”. Es decir, que pueden encargarse de llevar medicamento a un lugar determinado de nuestro cuerpo, ayudar en la defensa de intrusos a nuestro sistema inmunológico y dividir en moléculas algunas partículas que no podamos procesar correctamente.

Por otro lado los contaminantes petroleros y de otra índole son descompuestos en partículas básicas y simples para ser absorbidos nuevamente por el medio ambiente, gracias a otro tipo de bacterias, así como las “granjas bacterianas” en su proceso de fermentación son utilizadas para productos sustitutos del petróleo, plástico y combustible.

MICROBIOS Y BACTERIAS EN EL DESARROLLO HUMANOUn estudio muy provechoso es, como se ha comentado, analizar la importancia de los microbios y las bacterias en el desarrollo de los seres humanos. En una especie de “línea del tiempo” que iría más lejos de los trabajos de Pasteur, y más allá de pensar en éstos como agentes malignos al ser humano, veremos que tenemos una simbiosis muy directa con ellos y que realmente son ellos los que desde su mundo microscópico dominan este planeta y tal vez muchos otros en los confines del universo.

Pero para efectos prácticos de la sociedad teledirigida hacia el poder de las transacciones comerciales, estos microorganismos representan un potencial muy fructífero para los empresarios, en su afán de crear nuevas ventajas competitivas, generar recursos y crear las mencionadas bioindustrias. Tal vez así el mundo vuelva a ser esférico, y no plano, como lo percibe Friedman.

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Víctor de Lorenzo Prieto. Distinguido en 2001 con el Premio “Rey Jaime I”, en el rubro de Medio Ambiente, el doctor De Lorenzo Prieto es profesor investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de España.

Fue becario predoctoral del Instituto de Enzimología y Patología Molecular de este centro (1980-1983), y posdoctoral en la Unidad de Genética Molecular del Instituto Pasteur, en París (1984); NIH-John Fogarty, en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Berkeley (1984-87); de larga estancia en el Departamento de Bioquímica Médica (Centro Médico Universitario) de la Universidad de Ginebra (Suiza), y en el Departamento de Microbiología del Instituto Federal de Biotecnología (GBF) (1988-1989).

Ha sido colaborador científico (permanente) del Centro de Investigaciones Biológicas en Madrid (1990-1995) así como investigador científico (desde 1996) y subdirector del CNB (1997-1998).

Ha sido miembro de consejos editoriales de revistas como The Journal of Bacteriology, Environmental Microbiology, FEMS Microbiology Ecology, Microbiology y Biodegradation. Participa como miembro de la Organización Europea de Biología Molecular, de Investigación Ambiental, de la OCDE, Comité ad hoc de Expertos Gubernamentales en Biotecnología para la Protección del Medio Ambiente. Igualmente, ha sido delegado nacional en el Comité Permanente de la Vida y Ciencias Medioambientales de la Fundación Europea de la Ciencia.

Las áreas de interés del profesor De Lorenzo incluyen: Microbiología Molecular y Biotecnología; Biodegradación de compuestos xenobióticos; Instrumentación Genética de bacterias Gram-negativas destinadas a liberación medioambiental; Metales en sistemas procarióticos: transporte de hierro, resistencias a metales pesados y metaloadsorpción; Expresión genética en bacterias Gram-negativas con especial atención en Pseudomonas; Regulación de vías catabólicas y promotores s54-dependientes.

Han pasado más de 10 años desde que se dio a conocer la información genética completa (genoma) de un ser vivo. En la actualidad se han descrito una gran variedad de genomas de bacterias, de hongos, así como de organismos más complejos, como arabidopsis, la planta usada como modelo de estudio en vegetales; el del arroz, el del ratón e incluso el del humano.

Esto ha sido posible gracias a los avances tecnológicos en el campo de la genómica, principalmente en el área de

Doctor Francisco Xavier Castellanos-Juárez Investigador Posdoctoral Doctor Alfredo Herrera-Estrella Investigador Titular Langebio / CINVESTAV / Campus Guanajuato

Se define Biotecnología como el uso de organismos vivos o técnicas biológicas para la creación de nuevos productos,

tales como pan, queso, vino y cerveza, lo cual se ha venido haciendo durante siglos. La biotecnología moderna o ingeniería genética se refiere a la transferencia de DNA de un organismo vivo a otro. Algunos ejemplos de biotecnología moderna son antibióticos, insulina, interferón y semillas agrícolas. Comúnmente, a los

organismos que los producen se les llama organismos transgénicos.

En el futuro, los consumidores tendrán acceso a productos de mejor calidad; entre las mejoras podemos mencionar arroz y aceite de canola enriquecido con hierro y vitamina A, manzanas más firmes, plátanos más dulces, huevos con menos colesterol, leche con grasa “buena” no saturada, así como aceites para cocinar con grasa de baja saturación y mayor rendimiento.

MENOS CONTAMINACIÓN AMBIENTALEntre los beneficios ambientales podemos mencionar la disminución del uso de algunos productos químicos agrícolas -los pesticidas- lo cual traerá como consecuencia una menor probabilidad de contaminación por residuos, tanto en los productos como en suelo y agua.

Como se puede ver, se antoja un panorama amplio en el futuro de

Catedrática del Departamento de Comunicación / ITESM

Ingeniera Claudia Ordaz

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la producción agropecuaria, aunque no dejan de surgir interrogantes, como la que abordaré a continuacion, y que crea gran controversia entre los investigadores del mundo. ¿No contaminará otras plantas el polen de cultivos transgénicos?

De acuerdo con la EPA, este asunto ha sido abordado por los acuerdos de los agricultores para construir protecciones alrededor de sus campos y acuerdos para limitar los cultivos hasta que exista más información acerca de las probabilidades de esta situación. Los estudios también demuestran que el polen sobrevive durante un corto período en los suelos y que depende de factores como la velocidad del viento y otros. Por lo tanto, aunque posible, es reducido el peligro de una polinización cruzada inadvertida.

LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICALos medicamentos que produce la industria farmacéutica son obtenidos de diversas maneras. Las moléculas relativamente simples se producen por procesos de síntesis química. Las moléculas más complejas generalmente son extraídas y purificadas a partir de microorganismos, plantas u órganos de animales. Los inconvenientes asociados a esta estrategia son los bajos rendimientos de producción y el riesgo de contaminación del producto con moléculas tóxicas u organismos patógenos (virus, priones).

Es por eso que, en el caso de medicamentos proteicos, la industria farmacéutica ha optado por el camino de la ingeniería genética o metodología del DNA recombinante.Mediante esta metodología es posible obtener enormes cantidades de una proteína, aislada de todos los componentes celulares del organismo de origen. Esto se consigue por

introducción y expresión del gen de interés en un organismo hospedador fácil de cultivar.

Este organismo se denomina entonces “organismo genética-mente modificado” o “transgénico”, y la proteína obtenida, “proteína recombinante”. Actualmente, los organismos empleados con este fin son microorganismos (bacterias y levaduras) y células de mamífero cultivadas in vitro, pero también es posible fabricar proteínas recombinantes en plantas y en la leche de animales como vacas y cabras.

PODEROSA TECNOLOGÍAComo podemos ver, la ingeniería genética es una tecnología poderosa. Si se utiliza de manera apropiada, podría beneficiar bastante a los agricultores, consumidores y al medio ambiente. La controversia es buena cuando es bien intencionada; por un lado, no se puede prohibir arbitrariamente una nueva tecnología, ya que todo el mundo saldría perdiendo los beneficios potenciales de una nueva ciencia; esto frenaría la innovación y la investigación.

Sin embargo, también es buena la atención crítica de la comunidad científica mundial para vigilar el buen uso y la valoración exhaustiva de la misma antes de llegar al consumidor. En México, se tienen contemplados programas de vigilancia a estas tecnologías por las dependencias oficiales correspondientes.

Las políticas sobre el uso y aprobación de estos productos se pueden consultar en las páginas de internet: (www.fda.gov/, www.epa.gov/, www.aphis.gov/usda,www.sagar.gob.mx).

Metagenómica: vanguardia de la ecología microbiana, 3

Diversidad genética ganadera: de la conservación a la explotaciónbiotecnológica, 6

Potencial de la fitorremediación, 9

Biotecnologías para el tratamiento de aguas residuales, 10

La evaluación de la contaminación por agroquímicos en sistemasacuáticos, 12

Biotecnología agroalimentaria e industrial, 15

Las enzimas y sus múltiples aplicaciones en la industria, 19

Contenido ConocimientoBiominería, un largo camino por recorrer, 23Ingeniería y escalamientode bio-reactores, 26

Seminario: Colaboración científicay tecnológica Unión Europea-AméricaLatina, 28

Reunión Cumbre Unión Europea-América Latina, 30

Medicina personalizada y sus oportunidades, 32

La Biotecnología y el desarrollosustentable, 36

Biorremediación ambiental, 40

Remoción de compuestos recalcitrantes ligninoides, 43

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Hugo A. Barrera SaldañaEs licenciado en Biología por la Universidad Autónoma de Nuevo León, y tiene un doctorado en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Texas. Nació en Miguel Alemán, Tamaulipas. Ha recibido 13 premios de investigación de la UANL y 15 de carácter nacional.

Elva AréchigaEgresada del Centro de Investigaciones Avanzadas de la Universidad de Irapuato, del Departamento de Ingeniería Genética. Realizó estudios de desarrollo y diferenciación de hongos dimórficos en el Laboratorio de Desarrollo y Diferenciación de Hongos. Actualmente se encuentra realizando una Estancia posdoctoral en el Laboratorio de Genómica y Bioinformática de la ULIEG.

Frédéric ThalassoEs doctor en Biotecnología, egresado de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica. Es Investigador Nacional Nivel II; sus líneas de investigación son biotecnología ambiental, tratamiento biológico de aire y tratamiento aerobio de aguas residuales. Ha participado en proyectos como: “Desarrollo de la Olfatometría en México” y “Estudio básico de la nitrificación mediante técnicas de respirometría”.

María del Carmen Montes HorcasitasEs química farmacéutica bióloga por la Universidad Nacional Autónoma

de México. Tiene maestría y doctorado en ciencias con especialidad en Biotecnología por el Centro de Investigación y Estudios Avanzados. Trabaja como profesora investigadora y coordinadora académica del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del CINVESTAV-México.

Ana M. Sifuentes RincónQuímica farmacéutica bióloga por la Universidad Autónoma de Coahuila, obtuvo el grado de maestra y doctor en Ciencias en Biología Molecular e Ingeniería Genética en la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Es profesora titular del Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica, donde también se desempeñó como jefe de Posgrado durante el periodo octubre 2000 a enero de 2004.

Alfredo Herrera-EstrellaEs ingeniero bioquímico egresado de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional; doctor en Genética, por la Universidad Estatal de Gante, Bélgica, y realizó estancia posdoctoral en la misma universidad. Es profesor titular “D” del Departamento de Ingeniería Genética de la Unidad Irapuato del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Ha escrito 40 artículos en revistas con arbitraje, ha editado un libro y registrado tres patentes.

Autores invitados:

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Víctor de Lorenzo Prieto. Distinguido en 2001 con el Premio “Rey Jaime I”, en el rubro de Medio Ambiente, el doctor De Lorenzo Prieto es profesor investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de España.

Fue becario predoctoral del Instituto de Enzimología y Patología Molecular de este centro (1980-1983), y posdoctoral en la Unidad de Genética Molecular del Instituto Pasteur, en París (1984); NIH-John Fogarty, en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Berkeley (1984-87); de larga estancia en el Departamento de Bioquímica Médica (Centro Médico Universitario) de la Universidad de Ginebra (Suiza), y en el Departamento de Microbiología del Instituto Federal de Biotecnología (GBF) (1988-1989).

Ha sido colaborador científico (permanente) del Centro de Investigaciones Biológicas en Madrid (1990-1995) así como investigador científico (desde 1996) y subdirector del CNB (1997-1998).

Ha sido miembro de consejos editoriales de revistas como The Journal of Bacteriology, Environmental Microbiology, FEMS Microbiology Ecology, Microbiology y Biodegradation. Participa como miembro de la Organización Europea de Biología Molecular, de Investigación Ambiental, de la OCDE, Comité ad hoc de Expertos Gubernamentales en Biotecnología para la Protección del Medio Ambiente. Igualmente, ha sido delegado nacional en el Comité Permanente de la Vida y Ciencias Medioambientales de la Fundación Europea de la Ciencia.

Las áreas de interés del profesor De Lorenzo incluyen: Microbiología Molecular y Biotecnología; Biodegradación de compuestos xenobióticos; Instrumentación Genética de bacterias Gram-negativas destinadas a liberación medioambiental; Metales en sistemas procarióticos: transporte de hierro, resistencias a metales pesados y metaloadsorpción; Expresión genética en bacterias Gram-negativas con especial atención en Pseudomonas; Regulación de vías catabólicas y promotores s54-dependientes.

Han pasado más de 10 años desde que se dio a conocer la información genética completa (genoma) de un ser vivo. En la actualidad se han descrito una gran variedad de genomas de bacterias, de hongos, así como de organismos más complejos, como arabidopsis, la planta usada como modelo de estudio en vegetales; el del arroz, el del ratón e incluso el del humano.

Esto ha sido posible gracias a los avances tecnológicos en el campo de la genómica, principalmente en el área de

Doctor Francisco Xavier Castellanos-Juárez Investigador Posdoctoral Doctor Alfredo Herrera-Estrella Investigador Titular Langebio / CINVESTAV / Campus Guanajuato

Se define Biotecnología como el uso de organismos vivos o técnicas biológicas para la creación de nuevos productos,

tales como pan, queso, vino y cerveza, lo cual se ha venido haciendo durante siglos. La biotecnología moderna o ingeniería genética se refiere a la transferencia de DNA de un organismo vivo a otro. Algunos ejemplos de biotecnología moderna son antibióticos, insulina, interferón y semillas agrícolas. Comúnmente, a los

organismos que los producen se les llama organismos transgénicos.

En el futuro, los consumidores tendrán acceso a productos de mejor calidad; entre las mejoras podemos mencionar arroz y aceite de canola enriquecido con hierro y vitamina A, manzanas más firmes, plátanos más dulces, huevos con menos colesterol, leche con grasa “buena” no saturada, así como aceites para cocinar con grasa de baja saturación y mayor rendimiento.

MENOS CONTAMINACIÓN AMBIENTALEntre los beneficios ambientales podemos mencionar la disminución del uso de algunos productos químicos agrícolas -los pesticidas- lo cual traerá como consecuencia una menor probabilidad de contaminación por residuos, tanto en los productos como en suelo y agua.

Como se puede ver, se antoja un panorama amplio en el futuro de

Catedrática del Departamento de Comunicación / ITESM

Ingeniera Claudia Ordaz

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la producción agropecuaria, aunque no dejan de surgir interrogantes, como la que abordaré a continuacion, y que crea gran controversia entre los investigadores del mundo. ¿No contaminará otras plantas el polen de cultivos transgénicos?

De acuerdo con la EPA, este asunto ha sido abordado por los acuerdos de los agricultores para construir protecciones alrededor de sus campos y acuerdos para limitar los cultivos hasta que exista más información acerca de las probabilidades de esta situación. Los estudios también demuestran que el polen sobrevive durante un corto período en los suelos y que depende de factores como la velocidad del viento y otros. Por lo tanto, aunque posible, es reducido el peligro de una polinización cruzada inadvertida.

LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICALos medicamentos que produce la industria farmacéutica son obtenidos de diversas maneras. Las moléculas relativamente simples se producen por procesos de síntesis química. Las moléculas más complejas generalmente son extraídas y purificadas a partir de microorganismos, plantas u órganos de animales. Los inconvenientes asociados a esta estrategia son los bajos rendimientos de producción y el riesgo de contaminación del producto con moléculas tóxicas u organismos patógenos (virus, priones).

Es por eso que, en el caso de medicamentos proteicos, la industria farmacéutica ha optado por el camino de la ingeniería genética o metodología del DNA recombinante.Mediante esta metodología es posible obtener enormes cantidades de una proteína, aislada de todos los componentes celulares del organismo de origen. Esto se consigue por

introducción y expresión del gen de interés en un organismo hospedador fácil de cultivar.

Este organismo se denomina entonces “organismo genética-mente modificado” o “transgénico”, y la proteína obtenida, “proteína recombinante”. Actualmente, los organismos empleados con este fin son microorganismos (bacterias y levaduras) y células de mamífero cultivadas in vitro, pero también es posible fabricar proteínas recombinantes en plantas y en la leche de animales como vacas y cabras.

PODEROSA TECNOLOGÍAComo podemos ver, la ingeniería genética es una tecnología poderosa. Si se utiliza de manera apropiada, podría beneficiar bastante a los agricultores, consumidores y al medio ambiente. La controversia es buena cuando es bien intencionada; por un lado, no se puede prohibir arbitrariamente una nueva tecnología, ya que todo el mundo saldría perdiendo los beneficios potenciales de una nueva ciencia; esto frenaría la innovación y la investigación.

Sin embargo, también es buena la atención crítica de la comunidad científica mundial para vigilar el buen uso y la valoración exhaustiva de la misma antes de llegar al consumidor. En México, se tienen contemplados programas de vigilancia a estas tecnologías por las dependencias oficiales correspondientes.

Las políticas sobre el uso y aprobación de estos productos se pueden consultar en las páginas de internet: (www.fda.gov/, www.epa.gov/, www.aphis.gov/usda,www.sagar.gob.mx).

Metagenómica: vanguardia de la ecología microbiana, 3

Diversidad genética ganadera: de la conservación a la explotaciónbiotecnológica, 6

Potencial de la fitorremediación, 9

Biotecnologías para el tratamiento de aguas residuales, 10

La evaluación de la contaminación por agroquímicos en sistemasacuáticos, 12

Biotecnología agroalimentaria e industrial, 15

Las enzimas y sus múltiples aplicaciones en la industria, 19

Contenido ConocimientoBiominería, un largo camino por recorrer, 23Ingeniería y escalamientode bio-reactores, 26

Seminario: Colaboración científicay tecnológica Unión Europea-AméricaLatina, 28

Reunión Cumbre Unión Europea-América Latina, 30

Medicina personalizada y sus oportunidades, 32

La Biotecnología y el desarrollosustentable, 36

Biorremediación ambiental, 40

Remoción de compuestos recalcitrantes ligninoides, 43

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Hugo A. Barrera SaldañaEs licenciado en Biología por la Universidad Autónoma de Nuevo León, y tiene un doctorado en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Texas. Nació en Miguel Alemán, Tamaulipas. Ha recibido 13 premios de investigación de la UANL y 15 de carácter nacional.

Elva AréchigaEgresada del Centro de Investigaciones Avanzadas de la Universidad de Irapuato, del Departamento de Ingeniería Genética. Realizó estudios de desarrollo y diferenciación de hongos dimórficos en el Laboratorio de Desarrollo y Diferenciación de Hongos. Actualmente se encuentra realizando una Estancia posdoctoral en el Laboratorio de Genómica y Bioinformática de la ULIEG.

Frédéric ThalassoEs doctor en Biotecnología, egresado de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica. Es Investigador Nacional Nivel II; sus líneas de investigación son biotecnología ambiental, tratamiento biológico de aire y tratamiento aerobio de aguas residuales. Ha participado en proyectos como: “Desarrollo de la Olfatometría en México” y “Estudio básico de la nitrificación mediante técnicas de respirometría”.

María del Carmen Montes HorcasitasEs química farmacéutica bióloga por la Universidad Nacional Autónoma

de México. Tiene maestría y doctorado en ciencias con especialidad en Biotecnología por el Centro de Investigación y Estudios Avanzados. Trabaja como profesora investigadora y coordinadora académica del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del CINVESTAV-México.

Ana M. Sifuentes RincónQuímica farmacéutica bióloga por la Universidad Autónoma de Coahuila, obtuvo el grado de maestra y doctor en Ciencias en Biología Molecular e Ingeniería Genética en la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Es profesora titular del Laboratorio de Biotecnología Animal I del Centro de Biotecnología Genómica, donde también se desempeñó como jefe de Posgrado durante el periodo octubre 2000 a enero de 2004.

Alfredo Herrera-EstrellaEs ingeniero bioquímico egresado de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional; doctor en Genética, por la Universidad Estatal de Gante, Bélgica, y realizó estancia posdoctoral en la misma universidad. Es profesor titular “D” del Departamento de Ingeniería Genética de la Unidad Irapuato del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Ha escrito 40 artículos en revistas con arbitraje, ha editado un libro y registrado tres patentes.

Autores invitados:

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EDITORIAL

DESCARTESPienso, luego existo

1596 a 1650

Existo porque pienso, pero frecuentemente pienso cómo destruir el ambiente para dejar de existir.

Es evidente que el hombre sigue siendo el lobo del hombre, frase que describe con brillantez Hermann Hess, lo cual es válido para el tratamiento que los seres humanos le estamos dando a nuestro ambiente circundante.

El calentamiento global, que motiva a los ecologistas pero genera sólo indiferencia en los políticos; la deforestación, que sigue vigente a toda velocidad, y la contaminación química de los mares y de los alimentos, son expresiones de autodestrucción social del ser humano, quien en su miopía de conciencia no acierta a reconocer y que, de continuar, conducirán inexorablemente al planeta a problemas irreversibles, desde el punto de vista de la supervivencia de la raza humana.

La Biotecnología es una ciencia extraordinariamente activa en el presente de la investigación científica, que busca generarle al ambiente, a través de la Bioética, más oportunidades de supervivencia para propiciar el desarrollo sustentable, ése que hace muchos años se votó en la Cumbre de Río como objetivo fundamental de las Naciones Unidas, pero que parece no haber tenido la respuesta política correspondiente.

En razón de lo anterior, una de las preguntas fundamentales que nos hacemos en el Congreso Internacional bioMONTERREY 2006, es aquélla que dice: ¿Estamos cuidando el medio ambiente de nuestros hijos?, y en el programa se trata de dar respuesta a la misma con innovaciones científicas y tecnológicas que van en favor de la protección indispensable de nuestra ecología y, por lo tanto, de nuestra vida y la de nuestros descendientes.

Esta tendencia de autoprotección se complementa con las actuales actividades de figuras políticas como Al Gore, quien recientemente publicó un libro titulado: An Inconvenient Truth e hizo una película documental extraordinaria, a la que se suman las realizadas por organismos como la UNESCO, la OMS y otras instancias de las Naciones Unidas, para despertar nuestra conciencia autocrítica y generar cambios

científicos y tecnológicos de beneficio para el medio ambiente.

En este tema, como es frecuente, los científicos que participarán y que saben la gravedad y la repercusión de esta problemática, lucharán para hacer prevalecer su verdad sobre la economía y sobre la política frívola que busca en el poder sólo el poder y no el saber, para preservar el futuro del homo sapiens.

Con el objetivo de preparar a los profesionistas que participarán en el desarrollo de la Ciudad Internacional del Conocimiento, inició el diplomado “Periodismo científico y sociedad del conocimiento” que ofrece

la Facultad de Ciencias de la Comunicación de la Universidad Autónoma de Nuevo León en coordinación con la Asociación de Periodistas “José Alvarado Santos” y la Coordinación de Ciencia y Tecnología.

La jornada arrancó con una notable participación de interesados que se reunieron en el auditorio de la facultad el pasado 12 de julio. Durante la ceremonia de inauguración, participó Carlos Guerrero Salazar, director de Estudios de Posgrado de la UANL, e hizo un llamado a los asistentes para formar parte del proyecto de la Ciudad del Conocimiento como divulgadores del trabajo científico que se genere.

“No basta con generar el conocimiento, hay que darlo a conocer, a entender a toda la sociedad; no basta con que los científicos entre ellos solos puedan discutir los temas de actualidad; no basta con que ellos entiendan lo que es la nanotecnología o la mecatrónica, sino que es indispensable que la sociedad entienda de lo que se está hablando y contar con su apoyo en este proyecto”.

Por su parte José Ángel Pequeño, director de la Asociación de Periodistas, informó que el diplomado de Periodismo Científico que constará de nueve sesiones y que tendrá valor curricular para los participantes, es una de las primeras acciones que la asociación prepara para dar mayor atención al trabajo y actualización académica de los periodistas.

“A partir de este diplomado éstas son las dos vertientes en las que trabaja la Asociación de Periodistas, la senda para quienes cuentan con estudios universitarios, que es la maestría y la certificación en competencias laborales en periodismo con reconocimiento nacional para quienes basan su trabajo en la experiencia empírica”, explicó.

En el evento también se contó con la participación de Roberto Silva, director de la Facultad de Ciencias de la Comunicación y Luis Eugenio Todd, director general de la Coordinación de Ciencia y Tecnología, quien además fue el primer expositor del diplomado con la conferencia “Inducción al Periodismo

Científico”.Todd consideró que el periodismo debe ser elemento formador y educador en cuestiones científicas. “Estamos mal en no darle entrada en nuestro periodismo a la ciencia porque es un elemento transformador; y no sólo estamos mal porque luego con nuestra ignorancia generamos problemas sociales y políticos muy serios por darle a la noticia científica un enfoque totalmente confuso que produce una falta de comprensión”, dijo.

Recomendó a los periodistas dar una inyección de participación a los avances

científicos en los medios de comunicación y ofrecer a la sociedad, mediante las noticias, un marco referencial para que comprendan los avances científicos.Así como Todd expresó su postura ante los asistentes al diplomando, durante las próximas sesiones se contará con reconocidos participantes como Debbie Treise, responsable del Área de Comunicación de la NASA, y los periodistas Jorge Villegas, Patricia Cerda y Ramón Alberto Garza, entre otros ponentes.

Carlos Joloy

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

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

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

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

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

Estudiantes de los planteles del Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos de Nuevo León (CECyTE) fungieron como instructores de los “Campamentos de Verano”, organizados por el DIF Nuevo León.

En el periodo comprendido del 10 al 28 de julio participaron por primera vez de manera masiva 206 alumnos de 12 planteles CECyTES en 17 municipios diferentes, quienes fueron instructores de actividades recreativas, culturales, ecológicas y sociales de niños de seis a doce años, informó Saturnino Campoy Mendoza, director de Planeación y Evaluación de la institución.

“Lo que queremos lograr es que nuestro estudiante desarrolle una serie de habilidades; por ejemplo, ahí lo que van a hacer es ir a enseñar a otros. Es un programa donde ellos interactúan y aprenden de una manera muy práctica a integrarse en equipos de trabajo donde tratan a sus compañeros, a los superiores y con los niños; con esto están recibiendo una formación muy amplia de trabajo en equipo”.Los campamentos toman seis horas diarias de lunes a viernes, por lo que a manera de incentivo se les ofreció revalidar sus horas de actividad en los campamentos por tiempo de trabajo social y una ayuda económica de 150 pesos por semana para gastos de transporte.

Además de estas facilidades, el funcionario enfatizó el beneficio de aprendizaje para los muchachos, pues tuvieron oportunidad de relacionarse con jóvenes provenientes de otras instituciones educativas, principalmente de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Tecnológico de Monterrey.

Por Carlos Joloy

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EDITORIAL

DESCARTESPienso, luego existo

1596 a 1650

Existo porque pienso, pero frecuentemente pienso cómo destruir el ambiente para dejar de existir.

Es evidente que el hombre sigue siendo el lobo del hombre, frase que describe con brillantez Hermann Hess, lo cual es válido para el tratamiento que los seres humanos le estamos dando a nuestro ambiente circundante.

El calentamiento global, que motiva a los ecologistas pero genera sólo indiferencia en los políticos; la deforestación, que sigue vigente a toda velocidad, y la contaminación química de los mares y de los alimentos, son expresiones de autodestrucción social del ser humano, quien en su miopía de conciencia no acierta a reconocer y que, de continuar, conducirán inexorablemente al planeta a problemas irreversibles, desde el punto de vista de la supervivencia de la raza humana.

La Biotecnología es una ciencia extraordinariamente activa en el presente de la investigación científica, que busca generarle al ambiente, a través de la Bioética, más oportunidades de supervivencia para propiciar el desarrollo sustentable, ése que hace muchos años se votó en la Cumbre de Río como objetivo fundamental de las Naciones Unidas, pero que parece no haber tenido la respuesta política correspondiente.

En razón de lo anterior, una de las preguntas fundamentales que nos hacemos en el Congreso Internacional bioMONTERREY 2006, es aquélla que dice: ¿Estamos cuidando el medio ambiente de nuestros hijos?, y en el programa se trata de dar respuesta a la misma con innovaciones científicas y tecnológicas que van en favor de la protección indispensable de nuestra ecología y, por lo tanto, de nuestra vida y la de nuestros descendientes.

Esta tendencia de autoprotección se complementa con las actuales actividades de figuras políticas como Al Gore, quien recientemente publicó un libro titulado: An Inconvenient Truth e hizo una película documental extraordinaria, a la que se suman las realizadas por organismos como la UNESCO, la OMS y otras instancias de las Naciones Unidas, para despertar nuestra conciencia autocrítica y generar cambios

científicos y tecnológicos de beneficio para el medio ambiente.

En este tema, como es frecuente, los científicos que participarán y que saben la gravedad y la repercusión de esta problemática, lucharán para hacer prevalecer su verdad sobre la economía y sobre la política frívola que busca en el poder sólo el poder y no el saber, para preservar el futuro del homo sapiens.

Con el objetivo de preparar a los profesionistas que participarán en el desarrollo de la Ciudad Internacional del Conocimiento, inició el diplomado “Periodismo científico y sociedad del conocimiento” que ofrece

la Facultad de Ciencias de la Comunicación de la Universidad Autónoma de Nuevo León en coordinación con la Asociación de Periodistas “José Alvarado Santos” y la Coordinación de Ciencia y Tecnología.

La jornada arrancó con una notable participación de interesados que se reunieron en el auditorio de la facultad el pasado 12 de julio. Durante la ceremonia de inauguración, participó Carlos Guerrero Salazar, director de Estudios de Posgrado de la UANL, e hizo un llamado a los asistentes para formar parte del proyecto de la Ciudad del Conocimiento como divulgadores del trabajo científico que se genere.

“No basta con generar el conocimiento, hay que darlo a conocer, a entender a toda la sociedad; no basta con que los científicos entre ellos solos puedan discutir los temas de actualidad; no basta con que ellos entiendan lo que es la nanotecnología o la mecatrónica, sino que es indispensable que la sociedad entienda de lo que se está hablando y contar con su apoyo en este proyecto”.

Por su parte José Ángel Pequeño, director de la Asociación de Periodistas, informó que el diplomado de Periodismo Científico que constará de nueve sesiones y que tendrá valor curricular para los participantes, es una de las primeras acciones que la asociación prepara para dar mayor atención al trabajo y actualización académica de los periodistas.

“A partir de este diplomado éstas son las dos vertientes en las que trabaja la Asociación de Periodistas, la senda para quienes cuentan con estudios universitarios, que es la maestría y la certificación en competencias laborales en periodismo con reconocimiento nacional para quienes basan su trabajo en la experiencia empírica”, explicó.

En el evento también se contó con la participación de Roberto Silva, director de la Facultad de Ciencias de la Comunicación y Luis Eugenio Todd, director general de la Coordinación de Ciencia y Tecnología, quien además fue el primer expositor del diplomado con la conferencia “Inducción al Periodismo

Científico”.Todd consideró que el periodismo debe ser elemento formador y educador en cuestiones científicas. “Estamos mal en no darle entrada en nuestro periodismo a la ciencia porque es un elemento transformador; y no sólo estamos mal porque luego con nuestra ignorancia generamos problemas sociales y políticos muy serios por darle a la noticia científica un enfoque totalmente confuso que produce una falta de comprensión”, dijo.

Recomendó a los periodistas dar una inyección de participación a los avances

científicos en los medios de comunicación y ofrecer a la sociedad, mediante las noticias, un marco referencial para que comprendan los avances científicos.Así como Todd expresó su postura ante los asistentes al diplomando, durante las próximas sesiones se contará con reconocidos participantes como Debbie Treise, responsable del Área de Comunicación de la NASA, y los periodistas Jorge Villegas, Patricia Cerda y Ramón Alberto Garza, entre otros ponentes.

Carlos Joloy

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

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

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

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

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

Estudiantes de los planteles del Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos de Nuevo León (CECyTE) fungieron como instructores de los “Campamentos de Verano”, organizados por el DIF Nuevo León.

En el periodo comprendido del 10 al 28 de julio participaron por primera vez de manera masiva 206 alumnos de 12 planteles CECyTES en 17 municipios diferentes, quienes fueron instructores de actividades recreativas, culturales, ecológicas y sociales de niños de seis a doce años, informó Saturnino Campoy Mendoza, director de Planeación y Evaluación de la institución.

“Lo que queremos lograr es que nuestro estudiante desarrolle una serie de habilidades; por ejemplo, ahí lo que van a hacer es ir a enseñar a otros. Es un programa donde ellos interactúan y aprenden de una manera muy práctica a integrarse en equipos de trabajo donde tratan a sus compañeros, a los superiores y con los niños; con esto están recibiendo una formación muy amplia de trabajo en equipo”.Los campamentos toman seis horas diarias de lunes a viernes, por lo que a manera de incentivo se les ofreció revalidar sus horas de actividad en los campamentos por tiempo de trabajo social y una ayuda económica de 150 pesos por semana para gastos de transporte.

Además de estas facilidades, el funcionario enfatizó el beneficio de aprendizaje para los muchachos, pues tuvieron oportunidad de relacionarse con jóvenes provenientes de otras instituciones educativas, principalmente de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del Tecnológico de Monterrey.

Por Carlos Joloy

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Autores invitados: Francisco Xavier Castellanos, Alfredo Herrera, Ana M. Sifuentes, Hugo Barrera, Frédérick Thalasso, Raúl Garza Cuevas, Elva Aréchiga, Clara Díaz, Héctor M. Poggi

Director Luis Eugenio Todd

Doctor Hugo Barrera Saldaña, presidente del Comité Científico Nacional de bioMonterrey 2006.

En Comunicación de la UANL

Inicia diplomado de Periodismo CientíficoPágina 56

Conferencistas internacionales invitados:

Víctor de LorenzoESPAÑA

Patrick CunninghamIRLANDA

Jean.Paul SchwitzguebelSUIZA

Ludo DielsBÉLGICA

Alfredo Aguilar RomanillosCOMISIÓN EUROPEA

Mary LoprettiURUGUAY

Ricardo BadillaCHILE

Laureano SimónESPAÑA

Mayra de la TorreMÉXICO

Gustavo ViniegraMÉXICO

Re ConocimientoJuan Roberto Zavala

Doctor Karim Acuña AskarPionero en la biorremediación de los aditivos principales de las gasolinas, y experto en la restauración de acuíferos, Karim Acuña Askar trabaja actualmente en proyectos relacionados con el desarrollo sustentable, orientados a la preservación y distribución del agua en el Estado de Nuevo León. En general, ha realizado investigación en las áreas de desarrollo, equidad y medio ambiente, y es autor de diversos capítulos en libros y de 75 artículos y resúmenes científicos publicados en memorias de congresos y en revistas especializadas. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.

Es licenciado en Ciencias Químicas por el ITESM, y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Química Analítica Biomédica de la UANL. Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Salud Ambiental, es de la Universidad de Tulane, en los Estados Unidos. Actualmente es profesor en la Facultad de Medicina de la UANL y ahí mismo investigador y responsable del Laboratorio de Biomediación Ambiental.

Doctora Katiushka Arévalo NiñoGanadora de los premios de investigación 1998, 1999 y 2003 que otorga la UANL, en las categorías de Ciencias Naturales, Ciencias Agropecuarias y Ciencias de la Tierra, Katiushka Arévalo Niño es una de las más destacadas investigadoras de nuestra comunidad y ha realizado investigación en las siguientes líneas: biotecnología agrícola, en el manejo de control biológico de insectos plaga; biotecnología industrial, específicamente en la selección y aplicación de enzimas de origen microbiano; en biotecnología ambiental

y en el estudio y aplicación de biopolímeros. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.

Es química bacterióloga parasitóloga por la UANL. En la misma institución obtuvo la Maestría en Ciencias, con especialidad en Microbiología, y el Doctorado en Ciencias, con especialidad en Biotecnología. En 1984 ingresó en la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL como personal de investigación no docente, y desde 1990 ahí mismo es profesora. De 2000 a 2003 fue secretaria técnica de la UANL.

Doctora Graciela García DíazCon una larga trayectoria en investigación en química analítica aplicada en las áreas de farmacología; toxicología ambiental y de alimentos aplicados en los campos de la acuacultura y en botánica (sequía y remoción de contaminantes), Graciela García Díaz ha producido también pigmentos naturales a partir de la levadura vía reactor para utilizarse como aditivo antioxidante. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores y presidenta electa de la Sociedad Química de México, sección Nuevo León.

Es química bacterióloga parasitóloga, y tiene una Maestría en Salud Pública, ambos grados académicos por la UANL Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Biotecnología, es de la misma universidad. Ha hecho dos estancias de investigación: una, de 1977 a 1981, en el Instituto de Farmacología y Toxicología de la Universidad de Heidelberg, en Alemania, y otra en el Instituto de Química de Alimentos de la Universidad Wolfang Goethe, del mismo país.

Doctora Lilia Hortencia Morales Ramos

Autora de cuatro capítulos en libros y de 32 artículos publicados en revistas especializadas, nacionales y extranjeras, Lilia Hortencia Morales Ramos realiza investigación en las áreas de control biológico de insectos y en el área de formulación de bioinsecticidas, habiendo logrado un formulado para el control del gusano barrenador de la caña de azúcar, que está en trámite de patente. Es profesora investigadora en la

Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL y miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel I.

Es química bacterióloga parasitóloga por la UANL y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Biotecnología, del CINVESTAV. Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Biotecnología, es de la UANL. En 1999 la UANL le dio un reconocimiento al “Mejor Trabajo de Investigación” en el área de Ciencias de la Tierra, y los años 1999 y 2003 le otorgó los “Premios de Investigación” en las áreas de Ciencias Naturales y Ciencias de la Tierra y Agropecuarias.

Doctor Raúl Antonio Garza CuevasInvestigador en los campos de ecología e impacto ambiental; en acuacultura, específicamente en proyectos de factibilidad de granjas acuícolas y en sistemas de cultivo de peces de agua dulce, así como en educación, sobre todo en sistemas didácticos para la enseñanza de la ecología, Raúl Antonio Garza Cuevas es profesor en el ITESM, donde ha participado en diversos proyectos de investigación y ha sido director del Programa Emprendedor de la División de Agronomía.

Es licenciado en Biología por la UANL y tiene una Maestría en Ciencias, con especialidad en Fisiotecnia y Fitomejoramiento, del ITESM. Su Doctorado en Ciencias, con especialidad en Ecología Acuática y Pesca, es de la UANL. En 1996, el ITESM le dio el Premio a la Labor Docente, y los años 1996 y 1997 le otorgó el Reconocimiento al Mérito Educativo. Es editor y coautor del libro de texto Ciencia Ambiental y Desarrollo Sostenible, publicado en 1997 por editorial Thomson International; de un capitulo en libro y de diez artículos publicados en revistas especializadas.

Doctor Óscar Torres AlanísCon una clara inclinación hacia la atención del ser humano, pues realiza investigación sobre la toxicidad del plomo y del mercurio en niños y en trabajadores y en los respectivos tratamientos con nuevos agentes quelantes, Óscar Torres Alanís ha realizado también investigación en otras áreas de contaminación ambiental, especialmente en el uso de biomarcadores; mecanismos de citotoxicidad de compuestos químicos y desarrollo de estudios de biodisponibilidad y bioequivalencia de fármacos.

Es médico cirujano partero por la UANL. Hizo la especialidad en Farmacología y Toxicología y el Doctorado en Medicina en la Universidad de Heidelberg, en Alemania. Tiene una especialidad en Medicina del Trabajo por la Facultad de Salud Pública de la UANL En 1999, la UANL le otorgó el Premio al Mejor Trabajo de Investigación, en el área de Ciencias de la Salud y en 2004 el Colegio de Médicos Cirujanos del Estado le dio la presea “Dr. Roberto Villarreal de la Garza”, por su trayectoria en el área de investigación.

A investigadores nuestros en Biotecnología Industrial y Ambiental