Biogenética: historia, qué estudia, conceptos básicos
La biogenética es el campo de estudio combinado de la biología y la genética. Implica el estudio de cualquier fenómeno que afecte a los seres vivos, analizado desde ambas perspectivas, y la manera de abordar dicho fenómeno.
El término biogenética también se ha empleado para definir la modificación de seres vivos a partir de algunos organismos “blanco”. La rama del saber que enfoca, abarca o permite alcanzar los fines asociados a las dos definiciones anteriores se conoce también como ingeniería genética.
Sin embargo, en el mundo de la ciencia está más extendido el uso de la palabra biogenético(a) como adjetivo que el de biogenética como el nombre de una ciencia aparte. Muy probablemente, al querer usarse tal sustantivo (biogenética), se hace mención realmente a la ingeniería genética.
Por el contrario, el adjetivo biogenético(a) se refiere, más bien, a todo lo relativo a la biogénesis (origen biológico) de alguna molécula, estructura, tejido, órgano o ente biológico.
La ingeniería genética reúne el conjunto de métodos, estrategias, técnicas y aplicaciones prácticas necesarias para modificar a algún ser vivo de manera intencional y planificada.
Obedece, por lo tanto, al conocimiento biológico del individuo blanco de la modificación (el que se quiere modificar) y a la necesidad percibida de tal cambio. Es decir, es la ciencia dedicada al estudio de cómo cambiar los genes y genomas de los individuos.
Índice del artículo
- 1 Historia
- 2 ¿Qué estudia la biogenética? Aplicaciones
- 3 Conceptos básicos en biogenética
- 4 Referencias
La domesticación de las especies, los cruces de investigación (como los inició Mendel) y el mejoramiento vegetal por cruce convencional no son biogenética, es decir, no son casos de ingeniería genética. Uno emplea la selección artificial y la fertilización controlada para obtener algo sin saber cómo ni por qué.
La biogenética, en cambio, nació cuando fuimos capaces de tomar un ADN específico de un organismo, clonarlo, y propagarlo y/o expresarlo en otro. En otras palabras, la biogenética nace gracias a la tecnología del ADN recombinante a principios de los años setenta (1970).
La actividad que define a esta rama del saber es la del “cloneo molecular”. Una vez que contamos con enzimas de restricción (tijeras moleculares) y ligasas del ADN (goma de pegar) pudimos cortar y pegar a conveniencia.
Es así como pudimos reconstruir de novo una molécula de ADN autónomo (que se puede replicar solo en una célula), como un plásmido. Luego, fuimos capaces de cortar un gen específico de humanos de función conocida y pegarlo en un plásmido de expresión.
Al introducirlo en una bacteria, fuimos después capaces de producir proteínas humanas en bacteria para nuestro uso y consumo. Es así, por ejemplo, como produjimos la insulina humana recombinante.
Actualmente podemos hacer ingeniería genética (biogenética) no solo de bacterias, sino también de hongos, plantas y animales: estos son los denominados “Organismos Genéticamente Modificados” (OGM).
Dentro de este grupo de organismos tenemos a los denominados transgénicos, que no son otros que los OGM que han sido modificados por la integración de genes provenientes de otras especies.
La biogenética estudia cómo cambiar el gen o genomas de los organismos blanco de la manipulación genética. Por otro lado, la biogenética puede aproximarse a cualquier proceso biológico y determinar cómo la modificación de un organismo puede llevar a la resolución del problema.
Por ejemplo, por medio de las técnicas que emplea la biogenética, el investigador puede precisar la función de un gen o grupo de genes. Puede también producir una determinada biomolécula en otro organismo, o incluso una ruta bioquímica particular compleja.
A través de la biogenética se puede mejorar a los organismos a fin de que sean capaces de resistir el ataque de patógenos y las enfermedades que causan.
También se puede modificar a los organismos vivos para que puedan hacerle frente al estrés ambiental causado por la deficiencia de agua, la contaminación de los suelos, etc. Algunas plantas se han mejorado por biogenética para hacerlas resistentes a plagas, y algunos animales también, para hacerlos crecer más rápidamente.
Bacterias recombinantes pueden producir una amplia variedad de distintos compuestos útiles en las industrias de alimentación y bebidas, farmacéuticas y de salud animal y vegetal, entre otras.
Finalmente, con las técnicas actuales de edición de genomas, tenemos la capacidad de corregir mutaciones y así prevenir el desarrollo de enfermedades de base genética, incrementar la expresión de un gen y modificar los genotipos (y por ende, fenotipos) de virtualmente cualquier organismo.
El cloneo molecular es la propagación masiva de una región distintiva de ADN aislado de su entorno genómico. Este fragmento es clonado (pegado) en un vector de clonación y/o expresión.
Para lograr esto se recurre a enzimas de restricción que cortan con precisión de nucleótidos, y de ligasas que unen los ADNs que uno quiera pegar.
En casi todos los casos, los pasos básicos del cloneo molecular se llevan a cabo en bacterias. En estas se propaga el ADN clonado y se produce la molécula de ADN recombinante, que luego puede ser transferida a otros organismos más complejos. En biogenética se puede igualmente hacerse uso de virus como vehículos para diferentes propósitos.
Un avance importante en la producción masiva de moléculas específicas de ADN fue la de la implementación de la amplificación por la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, del inglés Polymerase Chain Reaction).
Esta es una técnica de síntesis masiva de ADN in vitro. Aquí, mediante el uso de un termociclador, una molécula de ADN de pequeño tamaño, digamos como de un gen de 1,500 nucleótidos, permite producir 235 copias del mismo en muy pocas horas.
Un termociclador permite llevar a cabo bucles automatizados de las tres temperaturas cruciales en cualquier protocolo de amplificación de ADN por PCR. Éstas son las de:
- desnaturalización (apertura del ADN)
- anillamiento (encuentro del gen blanco) y
- síntesis (polimerización)
La amplificación del ADN por PCR es una técnica de biogenética indispensable en todos los campos de la biología y medicina modernas.
La secuenciación del ADN reúne un amplio conjunto de técnicas que nos permiten conocer con cierta exactitud el orden en el cual se encuentran los nucleótidos en una molécula de ADN particular. Esto nos permite “leer” la información tal y como está codificada en nuestro genoma.
Finalmente, muy recientemente se han puesto en práctica métodos de edición del ADN que permiten alterar el “texto biológico” de la molécula de la herencia.
De esta manera ya no solo somos capaces de “leer” el ADN por medio de la secuenciación de genes y genomas, sino que podemos corregir el texto, o alterarlo para contar otra historia.
Es decir, por medio de la biogenética (más apropiadamente la ingeniería genética) podemos clonar genes, incrementarlos por amplificación por PCR, leerlos por secuenciación y cambiarles el texto por edición.
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