La biotecnología
La biotecnología tiene
sus fundamentos en la tecnología que
estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones biológicas de los seres
vivos, en especial los unicelulares, mediante un amplio campo
multidisciplinario. La biología y la microbiología son
las ciencias básicas de la biotecnología, ya que aportan las herramientas
fundamentales para la comprensión de la mecánica microbiana en primera
instancia. La biotecnología se usa ampliamente en agricultura, farmacia,
ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina.
La biotecnología se desarrolló desde un enfoque multidisciplinario involucrando
varias disciplinas y ciencias.
La Organización
para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE)
define la biotecnología como la "aplicación de principios de la ciencia y
la ingeniería para tratamientos de materiales orgánicos e inorgánicos por
sistemas biológicos para producir bienes y servicios".
La biotecnología tiene
aplicaciones en importantes áreas industriales, como la atención de la salud,
con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; la
agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no
alimentarios de los cultivos, por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles;
y cuidado medioambiental a través de la biorremediación,
como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios
contaminados por actividades industriales. A este uso específico de plantas en
la biotecnología se le llama biotecnología vegetal.
Además se aplica en la genética para modificar ciertos organismos.
Las aplicaciones de la
biotecnología son numerosas y suelen clasificarse en:
- Biotecnología roja: se aplica a la
utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son la obtención de organismos para
producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos
moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación
génica.
- Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es
aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo es la obtención de microorganismos para
generar un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores o Inhibidores enzimáticos industriales, ya sea
para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes
químicos peligrosos.También se aplica a los usos de la biotecnología en
la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos
biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su principal
objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman
menos energía y generen menos desechos durante su producción.La
biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos
tradicionales utilizados para producir bienes industriales.
- Biotecnología verde: es la
biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es la obtención de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales
desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que
la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio
ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un
ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación
externa de los mismos, como es el caso del maíz. La biotecnología se
ha convertido en una herramienta en diversas estrategias ecológicas para
mantener o aumentar sustancialmente recursos naturales como los bosques.
En este sentido los estudios realizados con hongos que permiten implementar
en campo plántulas de especies forestales con micorriza, las cuales
presentaran una mayor resistencia y adaptabilidad que aquellas plántulas
que no lo están.
- Biotecnología azul: también
llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las
aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en
una fase temprana de desarrollo, sus aplicaciones son prometedoras para
la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos
alimentarios.
Biorremediación
y biodegradación
La biorremediación es el proceso
por el cual se utilizan microorganismos para
limpiar un sitio contaminado. Los procesos biológicos desempeñan un papel
importante en la eliminación de contaminantes y la biotecnología aprovecha la
versatilidad catabólica de
los microorganismos para degradar y convertir dichos compuestos. En el ámbito
de la microbiología ambiental, los estudios basados en el genoma abren nuevos
campos de investigación in
sillico ampliando el panorama
de las redes metabólicas y su
regulación, así como pistas sobre las vías moleculares de los procesos de
degradación y las estrategias de adaptación a las cambiantes condiciones
ambientales. Los enfoques de genómica funcional y meta genómica aumentan la
comprensión de las distintas vías de regulación y de las redes de flujo del
carbono en ambientes no habituales y para compuestos particulares, que sin duda
aceleraran el desarrollo de tecnologías de biorremediación y los procesos de
biotransformación.
Los entornos marítimos son
especialmente vulnerables ya que los derrames de petróleo en regiones costeras
y en mar abierto son difíciles de contener y sus daños difíciles de mitigar.
Además de la contaminación a través de las actividades humanas, millones de
toneladas de petróleo entran en el medio ambiente marino a través de
filtraciones naturales. A pesar de su toxicidad, una considerable fracción del
petróleo que entra en los sistemas marinos se elimina por la actividad de
degradación de hidrocarburos llevada
a cabo por comunidades microbianas, en particular, por las llamadas bacterias
hidrocarbonoclásticas (HCB). Además
varios microorganismos como Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter yAzotobacter pueden
ser utilizados para degradar petróleo.El derrame del barco petrolero Exxon Valdez en Alaska en 1989 fue el
primer caso en el que se utilizó biorremediación a gran escala de manera
exitosa, estimulando la población bacteriana suplementándole nitrógeno y fósforo que eran los
limitantes del medio.
El uso de procesos biológicos ha
sido propuesto para la destoxificación de residuos y remediación de sitios
afectados debido a que han demostrado ser más prácticos y económicamente
factibles para el manejo y tratamiento de diferentes tipos de residuos de las
actividades de exploración y producción de petróleo. Los métodos de tratamiento
biológico dependen de la capacidad de los microorganismos para degradar
residuos aceitosos a productos inocuos (dióxido de carbono, agua y biomasa) a
través de reacciones bioquímicas. Sin embargo, existen algunas limitantes que
dificultan su aplicabilidad como son la disponibilidad de nutrientes, el alto
contenido de arcillas, aireación y la disponibilidad del contaminante, sin
mencionar la edad de la contaminación. Estudios realizados recientemente en el
Instituto Mexicano del Petróleo demostraron el potencial de aplicación de las
tecnologías de biorremediación en sitios contaminados con lodos y recortes de
perforación mediante la aplicación de la tecnología de composteo en biopilas.
El uso de nuevas tecnologías para las aplicaciones diarias como el bioplástico con menor tiempo de degradación contribuye al mejoramiento del ambiente disminuyendo la utilización del PET uno de los principales contaminantes.
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