Ambiente
Revolución genética: Científicos crean literalmente “vida artificial”
BIOLOGÍA SINTÉTICA
Científicos del del NYU Langone Medical Center descubrieron una forma de agrupar moléculas para crear un cromosoma de diseño, el primero de la historia. La aplicación de este descubrimiento tiene innumerables variables, que van desde la medicina y los antibióticos hasta la producción de biocombustibles más amigables con el medio ambiente. Medios especializados catalogan el descubrimiento como “el monte Everest de la biología sintética”.
(Urgente24) – Un equipo de investigadores norteamericanos y europeos han logrado por primera vez crear un cromosoma eucarótico de diseño, el primero artificial de la historia. La revista Science, donde se publica el estudio, no ha dudado en calificar el hallazgo como “el monte Everest de la biología sintética”.
El cromosoma de diseño pertenece a uno de los organismos mejor estudiados del planeta, la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae), responsable, entre otras muchas cosas, de la fermentación del alcohol, la elaboración del pan, pero también de la elaboración de biodiesel y muchos medicamentos.
Desde que en 2007 el científico Craig Venter anunciara que había logrado crear el primer cromosoma artificial de una bacteria, las técnicas de síntesis de ADN han mejorado rápidamente. Con estos conocimientos, los científicos eran capaces de armar sencillos genomas procariotas, por ejemplo, en bacterias; pero armar un genoma eucariota –más complejo y con el ADN dentro del núcleo–, como el de la levadura, era una hazaña.
La capacidad de introducirle un cromosoma sintético a ese organismo permitirá mejorar todo lo anterior, como hacer biocombustibles más sostenibles para el entorno o diseñar nuevos antibióticos, además de un nuevo continente de investigación sobre la pregunta del millón: cómo construir el genoma entero de un organismo superior. La reconstrucción de un neandertal, por ejemplo, sería imposible sin este paso esencial.
En 1996 los científicos lograron trazar el mapa genético completo de esta levadura. Pero si a este conocimiento añadimos la posibilidad de crear en laboratorio un conjunto completo de cromosomas sintéticos y cambiables, como el que ha diseñado el equipo científico dirigido por Jef Boeke, director del NYU Langone Medical Center, el campo de investigación que se abre tiende al infinito.
La biología sintética es una disciplina emergente que trata no ya de modificar organismos, sino de diseñarlos a partir de principios básicos. En los últimos cinco años ha logrado avances espectaculares, como la síntesis artificial del genoma completo de una bacteria y varios virus. Pero esta es la primera vez que consigue fabricar un cromosoma completo y funcional de un organismo superior, o eucariota (una célula buena, en griego, la que forma los humanos). El consorcio liderado por Jef Boeke, director del Instituto de Genética de Sistemas de la Universidad de Nueva York, presenta su rompedor resultado en la revista Science.
“Nuestra investigación mueve la aguja de la biología sintética desde la teoría hasta la realidad”, dice Boeke, uno de los pioneros de este campo. “Este trabajo representa el mayor paso que se ha dado hasta la fecha en el esfuerzo internacional para construir el genoma completo de una levadura sintética”.
Boeke empezó este proyecto hace siete años en otra universidad, la Johns Hopkins de Baltimore, enrolando a 60 estudiantes universitarios en un proyecto llamado Build a genome (construye un genoma). Las técnicas para sintetizar ADN han mejorado mucho en la última década, pero suelen producir tramos bastante cortos de secuencia, no mucho más allá de 100 o 200 letras (tgaagcct…). Los estudiantes se ocuparon de ir pegando esas secuencias sintéticas en tramos cada vez mayores. El cromosoma final mide cerca de 300.000 letras.
Desde el punto de vista de la teoría científica, este logro aporta una potentísima nueva herramienta para ahondar en la Biología más básica. Para Boeke, va a permitir aprender “cómo los genes interactúan entre sí y como trabajan juntos para hacer que la Biología ocurra. Esa es la principal razón por la que yo estoy haciendo esto”, asegura el autor. La segunda gran aportación son las aplicaciones prácticas. “En un mundo en transición desde la economía del petróleo a una ‘economía Bio’ vamos a necesitar la ayuda de la biotecnología para fabricar muchos productos que hoy en día obtenemos del petróleo. Creo que la levadura va jugar un papel muy importante en este campo y poder codificar la información que queramos es una manera muy eficiente de mejorar las propiedades de una levadura específica”, vislumbra Boeke.
Los resultados que acaba de publicar el equipo liderado por Boeke y Chandrasegaran son el primer paso de un gran proyecto internacional para fabricar los 16 cromosomas que posee la levadura ‘Saccharomyces cerevisiae’, el microorganismo que se utiliza en la elaboración de productos como el pan, la cerveza o el vino. En concreto, utilizaron como modelo el cromosoma 3, uno de los más pequeños con más de 316.000 pares de bases, la unidad básica del ADN. Pero, después de pasar por la factoría de genomas de Boeke, el nuevo fragmento genético ni siquiera llegaba a las 274.000 pares de bases.
Levadura
No es exagerado decir que la mayor parte de lo que sabemos sobre la biología humana se debe a la investigación de este familiar hongo de apariencia modesta. La levadura tiene unos 6.000 genes, y comparte un tercio de ellos con el ser humano, pese a los 1.000 millones de años de evolución que nos separan.
Los cromosomas son los paquetes en que se reparte el genoma de los organismos superiores, o eucariotas. Son mucho más que un trozo de ADN: están empaquetados en complejas arquitecturas formadas por centenares de proteínas que interactúan con el material genético, como las histonas. Están dotados de un centrómero, la maquinaria especializada en distribuir una copia del genoma a cada célula hija en cada ciclo de división celular; y sus extremos están protegidos por unos sistemas singulares, los telómeros, que garantizan la integridad de la información genética en cada ciclo de replicación. De ahí que el logro actual vaya mucho más allá que la síntesis del genoma de una bacteria que se había logrado hasta ahora.
Los humanos tenemos el genoma dividido en 23 cromosomas (o pares de cromosomas); la levadura lo tiene distribuido en 16, y los científicos se han centrado en el más pequeño de ellos, el número 3. Han extraído al hongo su cromosoma 3 natural y lo han sustituido por su versión sintética, llamada synIII, que cubre las funciones de su colega natural pese a estar extensivamente alterado con toda clase de elementos artificiales diseñados para facilitar su manipulación en el futuro inmediato.
Que el cromosoma sintético funcione en su entorno natural, una célula viva de levadura, es el verdadero hito del trabajo, según los investigadores. “Hemos mostrado”, dice Boeke, “que las células de levadura que llevan el cromosoma sintético son notablemente normales; se comportan de forma casi idéntica a las levaduras naturales, salvo por que ahora poseen nuevas capacidades y pueden hacer cosas que sus versiones silvestres no pueden hacer”.
La versión natural del cromosoma 3 de Saccharomyces cerevisiae tiene 316.667 bases (las letras del ADN a, g, t, c). La versión sintética es un poco más corta, con 273.871 bases, como consecuencia de las más de 500 alteraciones que los científicos han introducido en él. Entre estas modificaciones se encuentra la eliminación de muchos tramos de ADN repetitivo que no tienen función alguna, ya estén situados entre un gen y otro (secuencias intergénicas) o dentro mismo de los genes (intrones).
También han eliminado los transposones, o genes que saltan de una posición a otra en el genoma de todos los organismos eucariotas. El cromosoma artificial synIII también lleva muchos tramos de ADN añadidos por los investigadores. El número total de cambios de un tipo u otro se acerca a los 50.000, pese a lo cual el cromosoma sintético sigue siendo funcional.
Pese a sus evidentes implicaciones para la biología fundamental –¿puede construirse el genoma de un organismo superior, incluido el ser humano, a partir de compuestos químicos sacados de un bote de la estantería?—, el proyecto tiene sobre todo objetivos aplicados. Y no solo en las áreas industriales, como la fabricación de pan y bebidas, en las que este organismo se ha utilizado siempre.
Medicina
Una de las aplicaciones que resaltan los autores es la mejora en la manufactura de medicinas como la artemisina para la malaria o la vacuna para la hepatitis B. Como la mayoría de los antibióticos provienen de hongos, y la levadura es uno de ellos, también cabe predecir avances en el diseño y producción de estos medicamentos.
Más a largo plazo, las levaduras sintéticas pueden facilitar la síntesis de medicamentos anticancerosos como el Taxol, cuya vía de síntesis es tan complicada e implica a tantos genes que supone un formidable escollo para las tecnologías convencionales. En un área industrial muy distinta, esta tecnología, según esperan sus autores, servirá para desarrollar biocombustibles más eficaces que los actuales, entre ellos alcoholes como el butanol, y también diésel de origen biológico.
Y, por supuesto, synIII es solo el primero de los 16 cromosomas de la levadura que los investigadores logran sintetizar. Los intentos de repetir la hazaña con los otros 15 cromosomas ya están en proyecto, y forman parte de un programa internacional llamado Sc 2.0 que implica a científicos de Estados Unidos, China, Australia, Singapur y el Reino Unido. En el nombre del proyecto, Sc es por Saccharomyces cerevisiae, el nombre científico de la levadura de la cerveza, y el 2.0 quiere enfatizar lo mucho que los seres vivos están a punto de parecerse a cualquier otro desarrollo tecnológico. El objetivo es construir un genoma completo de levadura, o el primer organismo complejo sintetizado en el tubo de ensayo.
Echando la vista más hacia el futuro, cabe especular sobre la resurrección de especies extintas como el mamut o el neandertal, cuyos genomas ya han sido secuenciados a partir de sus restos fósiles. Si estos proyectos llegan a abordarse alguna vez, tendrán que basarse en una técnica similar a la que Boeke y sus colegas acaban de poner a punto para este engañosamente simple hongo que tan servicial ha resultado a la especie humana desde los albores del neolítico.
En virtud a la decisión de considerar al turismo como política de estado, el Gobierno provincial lleva adelante acciones tendientes a preservar nuestros recursos naturales, en esta ocasión de la fauna íctica en el río Paraná. A través de la Dirección de Recursos Naturales, dependiente del Ministerio de Turismo, en la jornada del domingo 20 de diciembre se procedió al secuestro de carnet habilitante de pesca deportiva a dos personas oriundas de la ciudad de Corrientes ante una actividad ilícita contemplada en las normas vigentes.
A consecuencia de ello, el área legal del organismo aplicó las sanciones correspondientes, que en este tipo de circunstancias alcanza a triplicar el valor de las multas, más el retiro del carnet que habilita para la práctica de la pesca deportiva en Corrientes. Este tipo de sanciones busca ser ejemplificadoras, ya que se está sacrificando ejemplares de dorados y el estado provincial mantiene firme su convicción de preservar los recursos naturales como principal atractivo de la actividad turística.
Se trata de un sector con gran futuro, que involucra a toda una comunidad y que es motor generador de mano de obra genuina para los correntinos. Acciones de esta naturaleza deben ser penadas con medidas ejemplificadoras. Corrientes como provincia productora de naturaleza tiene a la pesca deportiva como uno de sus principales atractivos turísticos, y debido a esta bajante del Paraná la Provincia tiene establecida hace más de cuatro meses un sistema de veda de pesca y devolución obligatoria.
Cabe destacar que las piezas decomisadas son entregadas al Ministerio de Desarrollo Social, que luego coordina con diferentes comedores barriales, donde son consumidos.
El sistema fue diseñado por estudiantes y graduados de Ingeniería y de otras facultades de la UNLP. El software se encuentra en pleno funcionamiento en una plantinera de la ciudad de La Plata. El desarrollo es una de las propuestas finalistas del concurso IB50K del Instituto Balseiro.
Con el objetivo de mejorar la producción y reducir los riesgos fitosanitarios en cultivos bajo cubierta un equipo interdisciplinario, integrado por estudiantes y graduados de la Facultad de Ingeniería y de otras unidades académicas de la UNLP, creó una plataforma que brinda un servicio integral para el productor agropecuario. El proyecto es uno de los ocho finalistas de la décima edición del concurso IB50K, organizado por el Instituto Balseiro (IB).
La plataforma, denominada Pliot, facilita la automatización de tareas repetitivas realizando acciones de monitoreo y control en invernaderos. Consiste en una red de sensores y actuadores, conectada de forma inalámbrica dentro del invernáculo y enlazada a un servidor. El invernadero envía datos a la nube (internet) y el software permite la visualización de distintas variables para que luego se puedan ejecutar distintas acciones.
“Pliot surge frente a una necesidad del cordón frutihortícola bonaerense, pero puede adaptarse a cualquier tipo de producción de cultivo bajo cubierta. Si bien apuntamos en primera instancia a las plantineras, que poseen más tecnología que los invernaderos, este sistema también puede usarse en hidroponía, floricultura y para la producción de flores ornamentales”, detalló Federico Raggio, estudiante de Ingeniería Electrónica.
Según el joven, una primera versión del sistema se encuentra hace más de un año en funcionamiento y con grandes resultados obtenidos en una importante plantinera de la Capital bonaerense. El equipo de la Universidad Nacional de La Plata tiene una alianza estratégica con dicho vivero con el fin de trabajar en conjunto y mejorar el producto.
“Con el objetivo de ofrecer un buen servicio, al grupo se fueron sumando integrantes de distintas especialidades. Se incorporó un ingeniero agrónomo para poseer un conocimiento exhaustivo de cómo afectan a la producción las distintas variables a medir y las acciones a tomar en consecuencia, además de ser el nexo con la industria del agro. También se sumó un estudiante de Ingeniería Industrial con la idea de tener un mejor manejo del emprendimiento; y una estudiante de Diseño en Comunicación Visual porque estamos convencidos de que la apariencia externa interpela al usuario, facilitando el uso del mismo. El buen disen~o nos ofrece un balance entre usabilidad y funcionalidad, logrando un aporte de valor al proyecto”, afirmó Raggio.
Además del estudiante forman parte del equipo los alumnos Bautista Bertone (Ing. Industrial), Danilo Parra (Ing. Electrónica), Francisco Quarin (Ing. Electrónica) y Juan Cruz Scatuerchio (Ing. Electrónica). También lo integran el Ing. Electrónico Martín García Zambon; la estudiante de Diseño en Comunicación Visual de la Facultad de Artes, Micaela Quarin; y el Ing. Agrónomo de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, Torcuato Saino.
Francisco Quarin detalló que el sistema “permite hacer mediciones como humedad ambiente, temperatura ambiente, humedad del suelo, radiación solar y emisión de gases. También la automatización de aperturas cenitales de los invernaderos y la automatización del sistema de calefacción y refrigeración de plantineras. Además puede realizar un seguimiento más exhaustivo de la producción evitando riesgos del personal y controlar las distintas variables fuera del horario de trabajo”.
Por su parte, decano de Ingeniería Horacio Frene destacó “el aporte al desarrollo tecnológico de estudiantes y graduados de la Facultad para dar respuesta a una necesidad del sector frutihortícola”. Y celebró la participación del equipo multidisciplinario de la UNLP en el certamen.
El Concurso de Planes de Negocio de Base Tecnológica IB50K, organizado por el Instituto Balseiro y la Universidad Nacional de Cuyo, premia con más de 50 mil dólares a las iniciativas tecno-emprendedoras de jóvenes estudiantes terciarios, universitarios y profesionales noveles.
Cabe mencionar que los ocho planes de negocios seleccionados pasaron por un proceso de evaluación técnica y económica a cargo de tecnólogos, investigadores y expertos en negocios. La final tendrá lugar el 27 de noviembre y se realizará de manera abierta al público bajo la modalidad online.
Investigadores, biólogos y graduados de la UNNE que integran el “Foro de Humedales NEA” marcaron su posición con respecto a la necesidad de una norma nacional proteccionista. Ante el lobby del sector productivo, esgrimen, “no siempre los intereses de un pequeño número de productores son los mismos que los de la mayoría de la población”. Ven en la potencial ley, una herramienta de regulación de la producción extractivista.
Ante el creciente lobby del sector productivo, un grupo de investigadores, biólogos y graduados que integran el “Foro de Humedales NEA” esgrimen el beneficio general sobre el particular. “No siempre los intereses de un pequeño número de productores son los mismos que los de la mayoría de la población”. Este colectivo ve en la potencial ley, una herramienta de regulación de la producción extractivista.
Prosigue en el Congreso de la Nación y en distintos ámbitos el debate en torno al proyecto de Ley de Protección de Humedales, que apuesta a generar nuevos instrumentos para su protección. El parlamento argentino ya tuvo en los últimos años oportunidades de sancionar una ley, sin lograr consensos, en un tema que genera posturas encontradas.
Con el fin de seguir aportando algunas reflexiones sobre la cuestión, el Departamento de Comunicación Institucional del Rectorado de la Unne hizo un relevamiento de opinión a un colectivo de académicos reunidos en el “Foro Humedales NEA”, surgido desde Corrientes y conformado por investigadores y biólogos y estudiantes provenientes del ambiente estatal, privado y universitario, entre ellos investigadores, docentes y egresados de la Universidad.
El objetivo del foro es hacer pública una voz académica respetando la diversidad de opiniones pero sin perder de eje el interés común como lo son los humedales, preservando su uso sustentable que no solo considera el aspecto de su aprovechamiento económico sino que aún más lo preserva para las futuras generaciones.
Señalan que por diversas razones, quizás centradas en una falsa dicotomía entre el sector ambientalista y el sector productivo, el tratamiento de proyectos en el Congreso de regulación de humedales siempre naufragó.
—Uno de los fundamentos por el que el proyecto de ley es trabado, gira en torno al impacto socioeconómico que su sanción generaría. Algunos legisladores sostienen que el proyecto tal como está planteado restringirá las actividades productivas afectando a miles de productores y a los demás eslabones de la cadena de valor. ¿Tienen una opinión al respecto?
—Es necesario separar los beneficios ecosistémicos que provee la protección de un ambiente que es de todos, de las ganancias que obtendría un sector reducido de la población a partir de la explotación del mismo. Claramente, entendemos que el aumento de la protección de ciertos ambientes, puede limitar algunas áreas de producción, pero en general los ambientes seleccionados para su protección pueden traer beneficios ecosistémicos. Los humedales prestan una amplia gama de servicios importantes y fundamentales (por ejemplo, peces y fibras, abastecimiento de agua, purificación del agua, protección de la costa, oportunidades de recreación y, cada vez más, turismo) que son decisivos para el bienestar del hombre. Al mantener el funcionamiento natural de los humedales se les permitirá seguir prestando estos “servicios” que impactan de manera positiva en la calidad de vida de la población en general, que lejos está del lobby productivo. Por otro lado, la interacción entre Nación y Provincia acerca de las decisiones sobre qué y cómo proteger, permite que los intereses de ambos sean protegidos. Finalmente, no siempre los intereses de un pequeño número de productores son los mismos que los de la mayoría de la población, en términos de cómo interactuar con la protección del ambiente y al uso de los “recursos” naturales. Esta ley de presupuestos mínimos para el ordenamiento, protección y utilización de los humedales en el país, nos ayudará a que todos seamos beneficiados de forma equitativa en cuanto a los servicios ecosistémicos, y a que las formas de producción extractivistas, con extensas modificaciones al ambiente sean reguladas.
—¿Cuál creen ustedes sería la definición de humedal que mejor consensúe los intereses de ambientalistas y productores?
—En el marco del Inventario Nacional, “un humedal es un ambiente en el cual la presencia temporaria o permanente de agua superficial o subsuperficial causa flujos biogeoquímicos propios y diferentes a los ambientes terrestres y acuáticos. Rasgos distintivos son la presencia de biota adaptada a estas condiciones, comúnmente plantas hidrófitas, y/o suelos hídricos o sustratos con rasgos de hidromorfismo”.
—Existen planteos referidos a la potestad de Nación de regular aspectos que podrían concernir a las provincias. Desde el Senado de Corrientes entienden que debe tenerse en cuenta el artículo 41 de la Constitución Nacional que indica que “las provincias se reservaron la facultad legislativa complementaria de la materia ambiental, la cual no es meramente procesal o reglamentaria respecto de las leyes de presupuestos mínimos emanadas del Congreso de la Nación”. ¿Qué opinan al respecto?
—Podemos empezar a mirar esto desde otra perspectiva y no como una intromisión del estado nacional en un territorio provincial, el tener un tercer agente que regule, arbitre o audite lo que sucede en la provincia en materia de humedales y de un recurso natural estratégico para el país como es el agua, garantiza potencialmente el uso discrecional y sustentable de estos ambientes.
No obstante, es verdad que desde la modificación de la Constitución en 1994, las provincias tienen la potestad sobre los manejos de sus recursos naturales. Pero también creemos que en cuestión de protección de los ambientes debemos tener una visión más federal, y aún más regional. Por ejemplo, estas diferencias se han manifestado recientemente con la problemática de la autorización de la pesca en el Río Paraná entre las provincias de Chaco y Corrientes. Ni los ambientes, ni su biodiversidad tienen límites políticos y por eso es de suma importancia la concreción de una ley de presupuestos mínimos. Un presupuesto mínimo, como está establecido en el artículo 41 de la Constitución Nacional, permite tutela ambiental uniforme o común para todo el territorio nacional y tiene por objeto imponer condiciones necesarias para asegurar la protección ambiental. Más allá de que una ley de humedales nacional tiene incluidos diálogos en las determinaciones de las áreas a proteger, es necesario el rol del Estado a nivel nacional, para velar por los recursos naturales que pertenecen a toda la sociedad. Y de alguna manera debemos asegurar el mantenimiento de la biodiversidad de los humedales, su estructura y las funciones de estos ecosistemas, orientando su gestión en un marco de concertación y articulación federal, intersectorial y participativa.
—¿Qué rol considera deben jugar las provincias en la regulación de los humedales?
—Las provincias deben tener un rol protagónico en la aplicación de la definición de humedales lograda a través de un consenso nacional y representativo. Creemos que existe la posibilidad de que las provincias puedan generar sus capacidades técnicas para el desarrollo de acciones y medidas para la conservación, el uso sostenible y la promoción de programas de capacitación e intercambio de información dirigido al personal vinculado a la gestión de los humedales. Todo este proceso debería ser participativo y vinculante, en el cual tanto los grandes productores agropecuarios y forestales, un equipo técnico heterogéneo, representantes de campesinos y pequeños productores, como el resto de la sociedad forme parte de la toma de decisiones.
—¿La importancia de una ley de Humedales, se limita a la protección, conservación de determinadas áreas?
—No podemos dejar de ver, que con en el sistema actual de producción y sin esta ley de Humedales, ya hay migraciones, pobreza, envenenamiento, modificación masiva del ambiente, contaminación, trabajo precarizado y tantas otras situaciones que desde los centros urbanos quizás no se ven. Si de una vez por todas queremos seriamente sentarnos a discutir cómo modificar la situación de pobreza y las migraciones internas, deberíamos ir un paso atrás y discutir los sistemas de producción basados en el agronegocio y el consumo desmedido. En este marco, una ley de protección de humedales, puede encaminarnos hacia un manejo sustentable de nuestros recursos.
Esta nota refleja las opiniones individuales de los suscribientes, y no la opinión de sus respectivas filiaciones.
Firman en orden alfabético: Dr. Federico Exequiel Arce (UNNE); Alejandra Báez – Estudiante Cs. Biológicas (UNNE); Mgtr. Melanie Browne – Bióloga; Tomás Camarasa – Abogado y téc. univ. en gestión ambiental, egresado UNNE; Dra. Micaela Camino (CONICET); Dr. Felix Ignacio Contreras (CONICET-UNNE); Dr. Adrian Di Giacomo (CONICET-UNNE); Lic. Janinna Faraone – Bióloga egresada UNNE; Dra. Ma. Emilia Garcia Denegri (UNNE); Debora Rocio Gilles – Estudiante Cs. Biológicas (UNNE); María Clara González – Estudiante de Cs. Biológicas (UNNE); Dra. Cecilia Kopuchian (CONICET); Dr. Martin Kowalewski (CONICET-UNNE); Dr. Esteban Meza Torres (CONICET); Dr. Angel Miño Boilini; Med. Vet. Belén Natalini (CONICET); Lic. Renata Nicora Chequín – Bióloga egresada UNNE; Lic. María Florencia Pucheta – Bióloga; Dra. Mariana Raño – Bióloga; Dra. Veronica Romero (UNNE); Lic. Romina Florencia Quijano – Bióloga y guardaparques egresada UNNE; Adriana Belén Vallejos – Guardaparques egresada UNNE; Dra. Silvia Clarisa Zaninovich – Bióloga egresada UNNE, Dr. Alfredo Eduardo Zurita.
