Superbiotecnología: algunas de las aplicaciones más impresionantes de la ciencia


Superbiotecnología: algunas de las aplicaciones más impresionantes de la ciencia
¿Cuales son las aplicaciones más sorprendentes de la biotecnología? Esta rama de la ciencia tiene la capacidad de alcanzar puntos solo imaginados por la ciencia ficción. Pero son logros muy reales.
La biotecnología es una rama bastante novedosa, pero al mismo tiempo muy clásica, de la biología y sus disciplinas. Tiene sus fundamentos en la tecnología que estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones biológicas de los seres vivos, en especial los microorganismos. Debido a su especial situación, la biotecnología permite obtener resultados que parecerían de auténtica ciencia ficción. Algunas de sus aplicaciones nos hacen la vida más fácil, mientras que otras son solo proposiciones de futuro. Para los que no la conozcan, según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología se define como "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" y se clasifican en estas ramas principales:
  • Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos.
  • Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales.
  • Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas.
  • Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos.

¿De qué es capaz la biotecnología?

Algunas de las aplicaciones más estrambóticas y los investigadores más rocambolescos se encuentran encuadrados en este campo. Desde la conquista de otros planetas a la construcción de super humanos, pasando por la producción de combustibles o eliminar el uranio, la biotecnología siempre tiene una respuesta para todo. No es que sea la panacea, pero "dadme un punto y moveré el mundo", decía cierto sabio tiempo atrás. Y la biotecnología conoce montones de puntos.

Conquistar un planeta

Viajar al planeta rojo es un tema muy complicado. Marte es hostil. Muy hostil. Y eso que es el vecino más amable que tenemos. La misión que nos llevará a colonizarlo, si es que ocurre, ha de ver antes un proceso de adecuación, conocido normalmente como "terraformación". La terraformación consiste en ajustar las condiciones físico-químicas y geoquímicas a nuestras necesidades. ¿Y quién mejor que las bacterias para hacerlo? Es más, ¿y qué mejor que la biotecnología para diseñarlas? Actualmente existen varios proyectos que están definiendo como "construir" un organismo sintético, modificado genéticamente a partir de uno natural, capaz de producir cierta sustancia, como sería el oxígeno, a partir de otras más abundantes del entorno. O para ayudar a otro organismo a aprovechar mejor los recursos existentes y escasos.
Con esto, por ejemplo, podemos ayudar a las plantas a fijar nitrógeno más fácilmente, facilitando la fertilización. O a obtener agua donde prácticamente no la hay. O capturar aún mejor el dióxido de carbono. O mil millones de cosas más. La cuestión es usar un organismo diseñado genéticamente para que ayude a modificar las condiciones del lugar o soporte a otros organismos en tal tarea. Y la genialidad del asunto es que El truco está en diseñar un organismo modificado genéticamente para terraformardespués, como buenos organismos diseñados para tal fin, se autodestruya para no estropear el balance ecológico.
¿Y cómo diseñamos un organismo sintético? Hace ya muchísimo tiempo que sabemos como emplear la base de datos genética para coger los genes que queremos, replicarlos e introducirlos en un microorganismo para que haga lo que queremos. Lo hacemos, de hecho, todos los días en la Universidad, por ejemplo. De hecho, el verano pasado se llegó a dar el primer paso en construir la primera cadena de ADN casi por completo sintética. También se lleva mucho tiempo jugando con la idea de construir un organismo prácticamente a partir de las piezas descompuestas de otros.

Comer uranio y limpiar el mundo

Pero, además de conquistar un nuevo planeta, ¿y si nos dedicásemos a actuar sobre el que ya habitamos? Por supuesto, las mismas bases de la biotecnología y la biología sintética de la que hablábamos antes podrían usarse para solucionar algunos de los problemas más incipientes que tenemos en este planeta. Las basuras y los residuos son una amenaza constante, de eso no hay duda. Aunque la energía nuclear, actualmente, es una de las más limpias que existen, a pesar de la desinformada opinión general, sí es cierto que genera un residuo persistente y peligrosísimo. La basura radioactiva tiene una vida media terriblemente alta y es prácticamente imposible de tratar. Además es especialmente peligrosa cuando se escapa en el agua, pudiendo contaminar océanos y ríos, incluso aguas potables. Hasta que la biotecnología se pone de por medio.
biotecnología
G. sulfureducens en biofilm con cristales de uranio capturados.
Imaginaos por un momento una bacteria capaz de captar el uranio y concentrarlo sin morir. Pues eso precisamente es lo que consiguió en 2011 la doctora Gemma Reguera. Con un Geobacter sulfureducens diseñado en el laboratorio, su equipo de investigación consiguió formar un biofilm capaz de captar el uranio disuelto en agua para fijarlo, eliminando así una contaminación indiscriminada y terrible. Pero no nos quedamos aquí. ¿Queremos eliminar el uranio? Bueno, tampoco andamos tan lejos ya que desde hace tiempo sabemos que Shewanella oneidensis es capaz de reducir este metal radioactivo y tóxico. Por desgracia todavía La biorremediación puede usarse para eliminar el crudo que se escapa de los accidentes petrolíferossigue siendo una línea de investigación lenta y difícil, pero ahí está, en busca de un remedio para este tipo de contaminación.
Por otro lado, no solo los materiales radioactivos son un peligro. Actualmente la biorremediación es un campo de estudio de alto interés para los biotecnólogos. Desde organismos diseñados biotecnológicamente, cómo los anteriores, para captar metales pesados a bacterias preparadas para deshacerse de crudos y refinados de hidrocarburos que manchan los ecosistemas. Bacterias capaces de captar y fijar gases tóxicos y que incluso son capaces de generar componente útiles o energía con ello. Las posibilidades son increíbles.

Producir energía

Yo, particularmente, siempre he abogado por la economía del hidrógeno. Tal vez ingenuamente. A medida que pasa el tiempo, veo más probable que sea la biotecnología la que nos saque las castañas de esta necesidad energética que no sabemos muy bien cómo vamos a solucionar. En primer lugar, las necesidades de combustibles van en incremento mientras que las reservas que conocemos se acaban cada día más rápidamente. ¿Qué pasaría si en vez de usar un organismo de diseño para comer hidrocarburos lo construyésemos para que los sintetizase? Precisamente esa es una de las bases de la biotecnología aplicada a la energía. En concreto, podemos diseñar un microorganismo para que sintetice bioetanol, uno de los combustibles con más potencial futuro si no cambiamos nuestra manera de ver las cosas. Y lo haríamos a partir de bacterias, como pueden ser las levaduras. O de algas, uno de los proyectos más desarrollados actualmente.
biotecnología
Algas produciendo aceite, un combustible.
La biotecnología, además, emplea grandes esfuerzos en mejorar los procesos y biorreactores para incrementar tanto la producción como la limpieza de los nuevos biocombustibles, sin que esto suponga una nueva amenaza para el medioambiente. Pero vayamos más allá de los biocombustibles. El futuro, probablemente esté en las biobaterías. Una biobatería es un concepto sencillamente genial. Todos los seres vivos obtienen energía a partir del metabolismo de distintos compuestos. Normalmente esa energía la almacenamos En el fondo, los seres vivos no somos más que biobaterías, al más puro estilo "Matrix"(en forma de ATP por ejemplo), pero entre medias hay un proceso de intercambio eléctrico. Dicho proceso, se debe a la oxidación y reducción de dichos compuestos.
Ahora imaginemos que cogemos esta transferencia electrónica y le ponemos un cable entre medias de los dos compuestos. ¿Qué obtenemos? Una corriente eléctrica. La idea es sencillamente genial ya que podemos convertir cualquier moléculas y cualquier microorganismo en una batería potencial con apenas pérdidas por radiación u otros problemas derivados de la generación física de electricidad, ya que el mecanismo de transferencia electrónica de los organismos es uno de los más complejos y perfectos que existen en el universo que conocemos. Por supuesto una batería hecha de células tiene otra serie de problemas, pero no le quita mérito a la idea.

Crear superhumanos

Pues sí. Superhumanos. Tal vez no en el sentido más peliculero, pero en algo que se le acerca poderosamente. Gracias a la biotecnología podemos mejorar el cuerpo y sus límites. Con el tiempo suficiente seremos capaces de regenerar nuestras heridas a una velocidad de cómic. Con un poco más, podremos superar cualquier enfermedad. Vamos a verlo.


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Superar los límites del cuerpo

Probablemente esto no sorprenda a nadie una vez que lo veamos con detenimiento, pero, ¿cómo se alcanza y se supera el límite físico de un cuerpo? ¿Alguien ha dicho dopaje? Efectivamente, este aspecto es más una realidad que un hecho futuro. El uso de hormonas tales como la GH humana permiten incrementar el crecimiento óseo y corporal, así como potenciar el metabolismo. Desde la aparición de la rHGH, una hormona homóloga a la GH natural pero creada en el laboratorio por la tecnología, el mundo no ha sido el mismo. Porque desde entonces las patologías asociadas a desajustes del crecimiento se han Hoy día podemos producir un sinfín de compuestos sintéticos para "mejorar" las capacidades fisiológicasreducido enormemente. Una sobredosis de GH a lo largo de la vida puede provocar gigantismo, entre otras cosas más desagradables como diabetes, problemas cardíacos, etc.
La EPO y los CERA, por su parte, son compuestos totalmente prohibidos en el mundo del deporte. ¿Por qué? Por que son sustancias que estimulan la creación de eritrocitos en la sangre, fáciles de administrar y de producir. ¿Gracias a quién? Por supuesto, a la biotecnología. El aumento de sangre es capaz de producir un mayor rendimiento fisiológico en deportistas, alcanzando límites insospechados. Algunos deportistas de élite, de hecho, tienen una mayor de producción de EPO humana, la cual puede ser simulada con la administración externa. Por otro lado, la insulina también está prohibida ya que permite aprovechar mejor el metabolismo de los azúcares, obteniendo aún más energía a corto plazo. Por supuesto, y de nuevo, no fue hasta que la biotecnología dio con las herramientas adecuadas para producir insulina barata que esta hormona se volvió en un peligro para el deporte.

Super-regeneración

¿Y si pudiéramos regenerarnos de una manera similar a como lo hace lobezno o el increíble Hulk? Bueno, parece que el gobierno de estados unidos se lo está tomando muy enserio. Hace ya un tiempo que tiene en su punto de mira el desarrollo de unos pequeños implantes, enmarcados en todo un programa que se llama ElectRx, capaces de ayudar a la regeneración de heridas, el tratamiento de infecciones y la independencia de medicamentos tales como los analgésicos o antibióticos. Para ello, según la poca información que se ha hecho pública, se dispondría de unos neuroimplantes que usan la neuromodulación, la microencapsulación y otras técnicas punteras empleadas en la biotecnología para ello. La intención es crear un supermonitor capaz de detectar y actuar inmediatamente ante heridas y malfuncionamiento corporal. ¿Ciencia o ficción? Da miedo pensarlo. Pero no es nada tan raro. Existen especies, como la del ratón espinado, además de las salamandras y otros bichos más alejados, capaz de generar un "blastoma" una masa de células que actúa como un parche ante una herida.

Ultrainmunidad

Hemos hablado de la capacidad de crear un implante que ayude al sistema inmune. Esto es asequible si pensamos en algo capaz de liberar sustancias como interferón o coadyuvantes de algunos procesos inmunitarios. ¿Pero que pasa si decimos que podemos hacer aún más? La biotecnología cree poder crear un sistema inmune a prueba de cánceres. Al menos de cánceres de piel. El Ipilimumab, un nombre casi impronunciable, es la manera de llamar a un medicamento que "suelta" los frenos del sistema inmune contra el melanoma. Hasta ahora se ha probado con bastante buen resultado. Lo que hace, básicamente, es interactuar en el mecanismo del sistema inmunitario para que se salte los controles y engaños que el melanoma le pone delante. De esta manera el mismo sistema inmune es capaz de eliminar el cáncer. Además, uno de los cánceres más agresivos que se conoce. Las bases de esta investigación permitirán ahondar en la relación entre el cáncer y el sistema inmune. Quién sabe si algún día no podremos erradicar cualquier tipo de tumor de manera sencilla y prácticamente natural.

Humanos modificados genéticamente

enfermedades raras
Gio.tto | Shutterstock
Aunque no se puede modificar el genoma de una persona, directamente, por que esto implica modificar todas sus células, sí se pueden crear "humanos modificados genéticamente" a partir de los gametos. Para esto usamos algunas herramientas conocidas desde tiempo atrás. Aunque algunas de las más potentes solo es descrita desde hace muy poco. Los CRISPRs son unas zonas llenas de repeticiones cortas en la cadena de ADN, que se parece a una cadena con 4 tipos distintos de dientes y que solo encajan entre sí en parejas definidas. Estos dientes son los que se repiten en cierto orden específico. Estas regiones son partes de un sistema de inmunidad adquirido contra modificaciones genéticas. Conociendo su mecanismo podemos emplearlo, precisamente, para modificar el ADN en el sentido que queramos, cortando y pegando trozos de la cadena. Con ello conseguimos, por Ya hay investigadores que quieren trabajar modificando en genoma humano en embrionesejemplo, arreglar un gen "roto" y que produce una enfermedad letal. Cómo cada día conocemos un poco mejor para qué sirve cada gen de nuestro genoma, este conocimiento nos permite controlar lo que queremos de él.
Algunos investigadores ya están trabajando en hacer las primeras pruebas en modificar el genoma humano. En China, por ejemplo, un investigador trata de obtener permisos para modificar genéticamente los embriones descartados con la única intención de conocer mejor el proceso. En California se está estudiando un proceso menos "agresivo" pero relacionado también con la modificación genética del óvulo. Hay, además, sospechas de que otros investigadores ya han realizado sus propios experimentos aunque no han transcendido sus nombres hasta el momento. En definitiva, este campo contiene una serie de claro-oscuros muy particulares ya que la biotecnología nos brinda la oportunidad de solucionar algunos de los problemas más crueles de nuestra existencia. Pero también abre las puertas a la eugenesia y otras cuestiones morales que no podemos perder de vista.

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