Biotecnología: UNIDAD 17 pasado y presente

17Biotecnología:pasado y presente UN

IDAD

European Initiative for Biotechnology Education

Colaboradores de esta UnidadGérard Coutouly (coordinador de la Unidad), Jan Frings, John Grainger, Alessandra

Corda Mannino, Ognian Serafimov, Stefania Uccelli, Rosa Villamañán

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2 UNIDAD17: BIOTECNOLOGÍA: PASADO Y PRESENTE EIBE European Initiative for Biotechnology Education 2000

Prof. Dr. Horst BAYRHUBER, Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) an der Universität Kiel, Olshausenstr. 62, 24098 Kiel, Deutschland.Tel.: ++49-431-880-3129, Fax: +49-431-880-3132 email: [email protected].

Renate GLAWE, Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) an der Universität Kiel, Olshausenstr. 62, 24098 Kiel, Deutschland.Tel.: +49-431-880 3132, Fax +49-431-880 3132, email: [email protected].

BELGIË/BELGIQUEProf. Dr. Vic DAMEN/ Marleen van STRYDONCK, UniversitaireInstelling Antwerpen (U.I.A.), Department Didactiek en Kritiek,Universitätsplein 1, 2610 Antwerpen, email [email protected]. Maurice LEX, EC, GD XII E-1, SDME 9/38, Rue de la Loi 200,1049 Bruxelles, Fax 0032/2/299-1860

BULGARIAProf. Raytcho DIMKOV, University of Sofia ‘St. Kliment Ohridski’,Faculty of Biology, Dr. Tzankov blvd. No. 8, 1421 Sofia, [email protected]

CZESKÁ REPUBLIKADr. Hana NOVÁKOVÁ, Pedagprogram co-op Pedagogiká Fakulta UK,Konevova 241, 1300 Praha 3. Fax +420/2/684 5071

DANMARKDr. Dorte HAMMELEV, Association of Danish Biologists,Sønderjyllands Alle 2, 2000 Frederiksberg, email [email protected] Lisbet MARCUSSEN , Association of Danish Biologists,Skolebakken 13, 5800 Nyborg, email [email protected]

DEUTSCHLANDProf. Dr. Horst BAYRHUBER/ Dr. Eckhard R. LUCIUS/ Mrs

Renate GLAWE, Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN)an der Universität Kiel, Olshausenstr. 62, 24098 Kiel, email [email protected], [email protected]; [email protected]. Ognian SERAFIMOV, INCS-Centre of UNESCO, c/o Jörg-Zürn-Gewerbeschule, Rauensteinstr. 17, 88662 Überlingen, [email protected], [email protected]. Dr. Eberhardt TODT, Universität Giessen, FB Psychologie, Otto-Behagel Str. 10, 35394 Giessen, email [email protected]. Dr. Michael SCHALLIES, Pädagogische Hochschule, Heidelberg,FB Chemie, Im Neuenheimer Feld 561, 69120 Heidelberg, [email protected]

EESTIProf. Dr. Tago SARAPUU, Science Didactics, Dept., University of Tartu,Vanemuise 46-211, Tartu 51014, email [email protected].

EIREDr. Catherine ADLEY, University of Limerick, Biotechnology AwarenessCentre, Dept. of Chemical and Environmental Sciences, Limerick, [email protected]. Cecily LEONARD, University of Limerick, Dept. of Life Sciences,Limerick, email [email protected]

ELLADAProf. Vasilis KOULAIDIS/Ass. Prof. Vasiliki ZOGZA-

DIMITRIADI, University of Patras, Dept. of Education, Rion, 26500Patras, email [email protected], [email protected]

ESPAÑADr. María J. SÁEZ, Dr. Angela GÓMEZ-NIÑO/ Rosa

VILLAMANAN, Universidad de Valladolid, Dept. de Biologia Celular yFarmacologia, Geologo Hermandez Pacheco 1, Valladolid 47014, [email protected], [email protected], [email protected]

FRANCEProf. Gérard COUTOULY, LEGPT Jean Rostand, 18, Boulevard de laVictoire, 67084 Strasbourg Cedex, email [email protected]. Laurence SIMONNEAUX, ENFA, Toulouse, Boîte Postale 87,31326 Castanet-Tolosan Cedex, email [email protected]

ITALIAProf. A. BARGELLESI-SEVERI/Dr. Stefania UCCELLI/Dr. ssa.

A. CORDA-MANNINO, Centro di Biotecnologie Avanzate, LargoRosanna Benzi 10, 16132 Genova., email [email protected], [email protected]

LUXEMBOURGMr. John WATSON/Mr. Laurent KIEFFER, European School, 23BLVD Konrad Adenauer, 1115 Luxembourg, email [email protected],[email protected]

NEDERLANDDr. David J. BENNETT, European Federation of BiotechnologyWorking Party on Education, Cambridge Biomedical Consultants, OudeDelft 60, NL-2611 CD Delfte, email [email protected]. Fred BRINKMAN, Hogeschool Holland, Communication Project,P.O. Box 261, 1110 AG Diemen, email [email protected]. Liesbeth van de GRINT, email [email protected]. Jan F.J. FRINGS, Pr. Marijkelaan 10, 7204 AA Zutphen, [email protected]. Ana-Maria BRAVO-ANGEL, Secretariat of the Task Group onPublic Perceptions of Biotechnology, Oude Delft 60, NL-2611 CD Delfte,email [email protected]

RZECZPOSPOLITA POLSKADr. Anna STERNICKA, University of Gdansk, Dept.of Biology, AL.Legionow 9, 80952 Gdansk, email [email protected]

SCHWEIZDr. Kirsten SCHLÜTER, Höheres Lehramt Mittelschulen derUniversität Zürich, Winterthurerstr. 30, CH-8033 Zürich, [email protected]

SVERIGEMrs. Margareta JOHANSSON, Föreningen Gensyn, P.O. Box 37,26821 Svalöv, email [email protected]. Elisabeth STRÖMBERG, Östrabogymnasiet, Kämpegatan 36, 45181 Uddevalla, email [email protected]

THE UNITED KINGDOMDr. John GRAINGER/ Mr. John SCHOLLAR/ Dr. Caroline

SHEARER, National Centre for Biotechnology Education, TheUniversity of Reading, Whiteknights, P.O. Box 228, Reading RG6 6AJ.,email [email protected], [email protected], [email protected]. Wilbert GARVIN, email [email protected]. Jill TURNER, The Medical Biology Centre, The Queen’s Universityof Belfast, 97 Lisburn Road, Belfast BT9 7BL, email [email protected]. Paul WYMER, 6 Park Way, Whetstone London N20 0XP, [email protected]. Jenny LEWIS, University of Leeds, Centre for Studies in Scienceand Mathematics Education, Leeds LS2 9JT, [email protected]. Adam HEDGECOE, University College London, Dept. of Scienceand Technology Studies, Gower Street, London WC1E 6BT, [email protected].

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La Iniciativa Europea para la Enseñanza de la Biotecnología (EIBE)pretende promover experiencias, aumentar la comprensión y facilitarel debate público informado mediante la mejora de la enseñanza de labiotecnología en escuelas e institutos de toda la Unión Europea (UE).

EIBE

EIBE co-ordinator

EIBE secretariat

EIBE European Initiative for Biotechnology Education 2000 3UNIDAD 17: BIOTECNOLOGÍA: PASADO Y PRESENTE

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17UNID

ADBiotecnología:pasado y presente

IND

ICE

European Initiative for Biotechnology Education

Índice★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

❙ Autores y copyright 4

❙ Presentación de la Unidad 5

❙ Resumen 6

❙ Historia y biotecnología 7

❙ Algunas definiciones de biotecnología 10

❙ Estudios de casoA. Fabricación de pan 11B. Suministro de agua limpia 15C. Producción de penicilina 21

❙ Hitos: una mirada al pasado 26

❙ Biotecnología en Internet 32

World Wide Web★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

Existen pocos campos que tengan un desarrollo tanrápido como el que está teniendo la biotecnología.La publicación electrónica de las Unidades EIBEposibilita una revisión y una actualización regular desu contenido, así como una distribución a un costemínimo.

Esta Unidad (al igual que las otras) está disponibleen toda Europa y en todo el mundo en la WorldWide Web:

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Todas las Unidades que se encuentran en la WorldWide Web son archivos con formato PortableDocument Format (PDF), lo que garantiza la altacalidad de las ilustraciones, los colores, los tipos decaracteres y el formato, independientemente del tipode ordenador desde el que se consultan (plataformasWindows, DOS, Unix o Macintosh, incluido PowerPC).

Además, los archivos PDF ocupan menos espacioque los archivos originales, por lo que el tiempo dedescarga en su ordenador es mucho menor. Sinembargo, para ver las Unidades EIBE, es necesariodisponer del programa Adobe Acrobat ® Reader.

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NOTA: Adobe y Acrobat son marcas registradas deAdobe Systems Incorporated, y en determinadasjurisdicciones pueden encontrarse registradas.Macintosh es una marca registrada de AppleComputer Incorporated.

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Autores● Gérard Coutouly (coordinador de la

Unidad)LEGTP Jean Rostand,F - 67084 ESTRASBURGO

● Dr Jan Frings

Education Centre for Biotechnology,

Pr. Marijkelaan 10NL-7204 AA Zutphen

● Dr John Grainger

NCBE, School of Animal andMicrobial Sciences,The University of Reading,READING RG6 6AJ

● Dr Alessandra Corda Mannino,Centro de Biotechnologie Avanzate,I - 16132 GENOVA

● Dr Ognian Serafimov

Assoc Centre to INCS of UNESCOc/o Jörg Zürn Gewerbeschule

Überlingen ,D - 88662 UBERLINGEN

● Dr Stephania Uccelli

Centro de Biotechnologie Avanzate,I - 16132 GENOVA

● Dr Rosa M. Villamañán

Universidad de Valladolid,E.U. Educacion,Dpto. Didactica de las Ciencias

Experimentales,E- 34003 PALENCIA

Diseño, ilustración y formato:Caroline Shearer, NCBE, The University ofReading, RG6 6AJ

© CopyrightEsta Unidad EIBE está protegida porcopyright. Los autores de esta Unidad sonpropietarios de los derechos intelectuales decopyright, según consta en el apartado 77del Designs, Pattends and Copyright Act deReino Unido (1988).

Uso pedagógico. Está permitido realizarcopias electrónicas o en papel de la presenteUnidad EIBE, así como copias individualespara utilizar en clase, siempre y cuandodichas copias se distribuyan gratuitamente obien al coste de la reproducción. Los auto-res de la Unidad deberán aparecer citados eidentificados como los únicos propietariosdel copyright.

Otros usos. Esta Unidad puede distribuirsede particular a particular con fines nolucrativos, pero no a través de listas dedistribución electrónica, listas de correo(listserv), grupos de noticias, BBS o direccio-nes no autorizadas de World Wide Web, ocualquier otro medio de tipo masivo, ni através de mecanismos de acceso o distribu-ción que sustituyan la suscripción o elacceso individual autorizado, ni mediantecualquier otro procedimiento cuya finalidadno sea la de cumplir de buena fe estasrestricciones.

Uso comercial. Los interesados en em-plear este material, total o parcialmente, confines comerciales, o reimprimirlo mediantecualquier sistema, deberán ponerse encontacto con:

EIBE Secretariatc/o Institut für die Pädagogikder Naturwissenschaften (IPN) an derUniversität KielOlshausenstraße 62D-24098 KielGermany

Telephone: + 49 431 880 3132Facsimile: + 49 431 880 3132E-Mail: [email protected]


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Presentación de laUnidad★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

El principal objetivo de esta Unidad esfacilitar material de referencia a los profeso-res sobre la historia de la biotecnología.

Muchas de las Unidades EIBE incluyenalgunas referencias históricas de labiotecnología. Sin embargo, si el profesor oel estudiante desea profundizar en la histo-ria de la biotecnología basándose únicamen-te en las Unidades EIBE, sería necesariobuscar la información en todas las Unida-des, recabarla y sintetizarla de forma cohe-rente. Asimismo, probablemente seríanecesario encontrar información adicionalen otras fuentes. Por tanto, en esta Unidadse han reunido una selección de aspectoshistóricos de la biotecnología con el fin deofrecer una visión más amplia, que elprofesor puede completar con las partescorrespondientes de las Unidades EIBE.

La biotecnología realmente empieza en laAntigüedad con el desarrollo de técnicaspara resolver problemas de producción yconservación de alimentos que, a pesar deser desconocidos para los involucrados,dependían de la acción demicroorganismos. A partir de aquí, sedesarrollaron una serie de mejoras técnicasy científicas que tuvieron como consecuen-cia la creación de un nuevo término,“biotecnología”, con una gama de significa-dos diferentes. A medida que avanzaba elprogreso y se iban inventando métodostécnicos más avanzados y sofisticados,surgió la necesidad de combinarinteractivamente la ciencia y la tecnología,así como la sociedad, afectada por estasúltimas.

ObjetivosObjetivos de la Unidad:● Mostrar los orígenes y los diferentes

significados de la biotecnología.

● Ilustrar el progreso realizado desde lanoche de los tiempos hasta laactualidad en la comprensión de laciencia de la materia viva que posibilitóel uso de la biotecnología para resolverproblemas de la humanidad, medianteejemplos en estos campos: (a)producción de alimentos; (b) gestiónmedioambiental; y (c) fabricación deproductos farmacéuticos.

● Mostrar la forma en que labiotecnología ha ido adquiriendoconocimientos sobre los procesosnaturales y los avances científicos ytecnológicos para ofrecer mejoras en lacalidad de vida.

● Aumentar el conocimiento del trabajorealizado en las empresas debiotecnología.

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Resumen★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

Historia y biotecnologíaAl explorar la información existente sobreel significado y los orígenes de labiotecnología se descubre que no existe unadefinición o explicación universal a talefecto. Los vínculos existentes entre elsignificado y los orígenes han hecho que labiotecnología se moldee por factoresculturales que, en especial actualmente,implican interacciones de la ciencia y latecnología con la sociedad.

Estudios de casoSe han seleccionado tres estudios de casopara ilustrar los diferentes orígenes de tresactividades de la biotecnología que siguensiendo importantes hoy en día. Estudio decaso A: ejemplo del uso y del continuodesarrollo de la biotecnología en la fabrica-ción del pan desde la Antigüedad. Estudiode caso B: forma en que la biotecnología seintrodujo en el siglo XIX para resolver loscrecientes problemas medioambientales queafectaban a la salud y el progreso de lasnaciones, hasta el momento resueltos conun enfoque no biológico. Estudio de casoC: ejemplo del uso de la biotecnologíamoderna al convertir un descubrimiento delsiglo XX que tenía un valor potencial parala salud en una realidad comercial a escalamundial.

A. Fabricación del pan

En este apartado se presenta el desarrollode este alimento básico desde los procedi-mientos empíricos de las primeras aplicacio-nes de la biotecnología hasta el conocimien-to del papel que desempeña la levadura, asícomo la presentación de los métodos de laindustria panificadora moderna; un ejemplode la biotecnología alimenticia a lo largo dela Historia.

B. Suministro de agua limpia

En este apartado se enumeran los métodosde gestión no biotecnológica que se hanutilizado para tratar las demandas de agua,

cada vez mayores, a medida que la civiliza-ción se desarrollaba, hasta que finalmentefue necesario utilizar la biotecnología enforma de tratamiento de aguas residuales,un importante ejemplo de la biotecnologíamedioambiental, para ayudar a mejorar lacalidad de vida y aumentar el suministro deagua limpia.

C. Producción de la penicilina

En este apartado se recoge la historia deldescubrimiento de la penicilina y el trabajode desarrollo que tuvo lugar en diversospaíses y que dio lugar a la producción y eluso de este descubrimiento en la SegundaGuerra Mundial. Este es un ejemplo de unaaplicación más reciente de la biotecnologíaen que se han desarrollado y utilizadonuevas técnicas para combatir un problematanto médico como político.

Hitos: una mirada al pasadoEn este apartado se presenta una cronologíade algunos hitos en la historia de labiotecnología: se muestran algunos hechosimportantes de la ciencia y la tecnología, asícomo el progreso realizado por labiotecnología a partir de estos hechos en lasáreas de medicina, alimentación, agricultura,medioambiente, energía y reciclado.

Biotecnología en InternetIlustraciones de una aplicación de tecnolo-gía de la información para buscar informa-ción sobre empresas de biotecnología y susproductos, así como para mantener al díalos conocimientos sobre desarrollos enbiotecnología.


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Historia ybiotecnología★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

Al explorar la información de fondo

sobre el significado y los orígenes de la

biotecnología se descubre que no existe

una definición o explicación universal a

tal efecto. Los vínculos existentes entre

el significado y los orígenes han hecho

que la biotecnología sea moldeada por

factores culturales que, en especial

actualmente, implican interacciones de

la ciencia y la tecnología con la

sociedad.

Normalmente, por proceso biotecnológicose entiende el hecho de que un matraz demicroorganismos en crecimiento conviertauna sustancia concreta en un bien útil.Entonces, ¿una vaca es algo biotecnológicopor el hecho de transformar hierba en lechey producir carne para el consumo humano?.No, no lo es. Asimismo, la fabricación delpan y el vino o se considera como parte dela “antigua biotecnología” (en contraste conla biotecnología moderna o reciente) o nose considera como un procesobiotecnológico. Estos pocos ejemplosilustran la existencia de distintas opinionessobre lo que debería llamarse biotecnología.Algunas de las opiniones son más bienintuitivas, otras más sofisticadas. De hecho,el concepto que tiene una persona de labiotecnología depende de muchos factorescomo la cultura local, las destrezas disponi-bles y el nivel de educación.

En Alemania, el término Biotechnik

(«biotécnica») se utiliza para describir lo quegeneralmente se denomina biotecnología enotros países. Por tanto, el términoBiotechnologie («biotecnología») en Alemaniase reserva a algunos aspectos científicosconcretos. Asimismo, un economista tendráuna opinión distinta a la de un biólogo y unhistoriador sobre si la fabricación de cerve-za se puede considerar como un procesobiotecnológico. Los historiadores suelen

hacer con demasiada frecuencia afirmacio-nes como “En el pasado, la gente no sabíalo que hacía pero ahora sí lo sabemos”. Sinembargo, es importante recordar quedentro de un siglo la gente hablará denuestros conocimientos de la misma forma.

Con el fin de ofrecer un esquema para estedebate es importante empezar con el origendel término “biotecnología” y explicar suevolución, incluyendo el concepto deltérmino “natural”.

El significado del término“biotecnología”Considerando el significado alemán de“biotecnología” tal y como lo utilizabaEreky en 1913, existen dos enfoques distin-tos generalmente aceptados sobre losorígenes de la biotecnología, a saber desdela Antigüedad (cerveza, queso, etc.; véaseEstudio de caso A: Fabricación del pan), obien como un descubrimiento reciente,fruto de los importantes avances científicosy tecnológicos. Este último enfoque estámuy extendido en EE.UU., donde Boyer yCohen propusieron en 1973 un conceptode la biotecnología en el que los primeroséxitos de la ingeniería genética inaugurabanuna nueva era de la aplicación del conoci-miento científico a la posibilidad de cambiarla información genética de las célulasprocariotas y eucariotas.

¿Cuál es el enfoque acertado? ¿Existealguno? Un breve repaso a los orígenes y laevolución de la biotecnología nos puedeayudar a determinarlo.

Los orígenes y la evolución de labiotecnologíaLa fabricación del queso, la cerveza, etc. sehan practicado como oficios sin basecientífica desde la Antigüedad (véase Hitos:una mirada al pasado). En el transcurso delos siglos, la creciente demanda económicaha estimulado el desarrollo de mejorestécnicas como la fermentación de la cerve-za. A mediados del siglo XIX, el conoci-miento científico empezó a aumentarrápidamente con el trabajo de Pasteur y

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Koch, que establecieron los fundamentosde la microbiología. Los microorganismosse reconocieron, cultivaron y utilizaron.

La fermentación industrial se desarrolló aprincipios del siglo XX. El procedimientode Weizmann se utilizó durante la PrimeraGuerra Mundial en Reino Unido parafabricar ácido láctico mediante la fermenta-ción de sustratos sólidos. Posteriormente,se iba ampliando el conocimiento de losaspectos moleculares de la vida, por lo quelos científicos podían publicar artículos enlos que se predecía el uso de la biología paratransformar la naturaleza y crear unabioindustria.

Durante la Segunda Guerra Mundial fueposible la fabricación a gran escala de lapenicilina (“la cura milagrosa”), ya que sedesarrolló la tecnología de la fermentaciónen profundidad, principalmente en EE.UU.(véase Estudio de caso C: Producción de lapenicilina). Posteriormente siguió la pro-ducción de otros antibióticos y sustancias.

En los años cincuenta, se determinó porprimera vez la estructura primaria de lasproteínas gracias al estudio de la insulina.En 1953, Crick y Watson propusieron laestructura en doble hélice del ADN. Gra-cias a estos descubrimientos se empezó adesarrollar la biología molecular en los añossesenta, y en 1973 se empezaron a utilizarlas técnicas de la ingeniería genética. Sinembargo, este avance preocupaba a algunoscientíficos, que se auto-impusieron unamoratoria de un año. Poco después seintrodujeron genes exógenos en célulasprocariotas y eucariotas, lo que posibilitó laproducción a gran escala de hormonascomo la insulina y la hormona del crecimientohumano a partir de células recombinantes.Surgieron nuevas empresas para explotar lasposibilidades comerciales de estas sustancias,como Genentech en 1976. Más recientemente sehan producido plantas y animales transgénicoscomo Tracey y Dolly (véanse Unidades EIBE 9

y 10), utilizados para fabricar productos útiles.

Esta breve descripción muestra el granavance que ha aportado la ingenieríagenética y explica la razón por la que ciertosautores consideran como el origen de labiotecnologías el desarrollo de la genética yde otros descubrimientos posteriores comolos anticuerpos monoclonales y la huellagenética. Sin embargo, la introducción de latecnología de la fermentación en profundi-dad fue otro gran avance tecnológico quepodría ser igualmente considerado como elorigen de la biotecnología moderna. Asi-mismo, se podrían considerar otros avancescientíficos o tecnológicos en el mismosentido.

Por tanto, en conclusión, las consideracio-nes históricas no permiten establecer por sísolas los orígenes de la biotecnología. Parahacerlo, es necesario considerar la influenciade los avances en las técnicas científicas ytecnológicas. Pero si no existen pruebasgeneralmente aceptadas de los orígenesconcretos de biotecnología: ¿cómo se puedesaber si estamos en posesión de la opiniónválida? Un hecho cada vez más importantees que el ciudadano de a pie tiene el legíti-mo derecho a opinar y esta opinión estarádeterminada por muchos factores como subase cultural, la función que desempeña enla sociedad, el nivel de comprensión cientí-fica y las ideas filosóficas.

Las ideas filosóficas acarrean también elproblema de decidir sobre la relativaaceptabilidad de los fenómenos “naturales”y “no naturales”. Por ejemplo, mucha genteconsidera que la ingeniería genética implicael cambio de la naturaleza y, por tanto,encuentran moral y éticamente inaceptableseste aspecto concreto de la biotecnología.

El concepto de “naturaleza”Al debatir sobre biotecnología, la gentesuele utilizar expresiones como “cruzar lafrontera”, “procesos naturales” y “produc-tos naturales”. No es difícil cuestionar lavalidez del uso del término “natural”. ¿Porqué son naturales el fuego y la electricidad,sin los que la civilización moderna no


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existiría, pero no lo es la transferencia deADN, que ocurre en la naturaleza, en elsuelo y entre distintas especies? Si se expo-ne este argumento a la gente, ésta no quedamuy convencida porque piensan en elconcepto “natural” con un sentimientocómodo, dejando a un lado el juicio racio-nal. La llegada de la biotecnología modernanos ha hecho enfrentarnos a la necesidad deelegir y tenemos que considerar qué fronte-ras estamos dispuestos a cruzar.

A lo largo de la historia, el hombre hadebido enfrentarse a este proceso de pensa-miento muchas veces. Únicamente pode-mos hacer conjeturas sobre los debates, losargumentos, la lucha y la supresión depuntos de vista que surgieron con la apari-ción del fuego, la domesticación de losanimales, la tala de árboles o la agriculturainicial. Quizás muchos avances pasarondesapercibidos, como en el caso de laelectricidad, que nos hemos dado cuenta derepente de que dependemos por completode ella. Sin embargo, existen tambiénejemplos de la hostilidad entre pescadores y

campesinos de villas colindantes; asimismo,uno de los factores más importantes de lasguerras con los indios norteamericanosradicaba en la diferencia del concepto depropiedad.

Quizás muchos de nosotros sentimos queestamos viviendo en una era en la que ya sehan tomado o están tomando decisionesimportantes y trascendentales que afectan anuestra existencia, como la energía nuclearo la modificación genética de las cosechas.Sin embargo, a la luz de la historia, quizásno sea nada nuevo. Puede que tenga unaimportancia menor de la que pensamos: enel pasado, también se tomaron decisionescruciales por razones que se creían eranmuy buenas en el momento; pero única-mente podemos imaginar.

Definiciones de biotecnologíaEl objetivo de ofrecer una lista de variasdefiniciones de “biotecnología” es ayudar adebatir las distintas opiniones existentessobre la biotecnología (véase pág. 10).

Actividades para los estudiantesResulta informativo para los estudiantes reconstruir los más importantes hechos históricos e investigarcómo se recibirían en el mundo moderno. Los cambios en agricultura ofrecen un tema particularmenteadecuado porque está disponible la información tanto histórica como contemporánea.

Puntos para las sesiones de debate:● En el pasado, el uso de material vivo, que actualmente se considera como natural, se consideraba

de forma distinta.

● El suelo se ara o se revuelve para cultivar cosechas y mejorar la fertilidad, pero algunos nómadas loven como un pecado que se comete con la tierra: “No se debe cicatrizar a la Madre Naturaleza”.

● Con la agricultura apareció la distinción entre los propietarios de la tierra (“los acres se casan conlos acres”) y los que no lo eran, por lo que surgió el sistema feudal, en el que los descendientes delos ricos caballeros originales menospreciaban a los agricultores a los que se había dado la tierra enfeudo.

● ¿Es cierto que la mayoría de las guerras se ocasionaban por conseguir el acceso seguro a suelo fértily transportar la comida más que por las rivalidades con respecto a las mujeres?

● Razones para la introducción de técnicas innovadoras en agricultura (un enfoque organizado de laagricultura, la invención del arado, la selección de semillas y los cruces genéticos) y los efectos quetuvieron sobre la densidad de la población.

● Consideración de las consecuencias de la introducción de las técnicas innovadoras en agricultura laeconómía de comunidades no agrícolas.

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Algunas deficiones de biotecnología

Definición Ejemplo

1. Uso de organismos para fabricar productosútiles

2. Uso de organismos para convertir algo de valorlimitado en un producto útil

3. Uso de microorganismos para fabricar productosútiles

4. Uso de microorganismos para convertir algo devalor limitado en un producto útil

5. Conservación de la comida con ayuda de(micro)organismos

6. Fabricación de productos con ayuda de(micro)organismos

7. Cambio de parte del ADN de (micro)organismospara hacerlos más útiles

8. Cambio de parte del ADN de (micro)organismospor razones económicas

9. Uso integrado de la bioquímica y la enzimología,la genética clásica y molecular, la microbiología yla biología celular, así como tecnología deprocesos con el fin de aplicarlos a procesosbiológicos.

10. Aplicación de organismos, sistemas o procesosbiológicos a los sectores industriales defabricación y de servicios

11. Integración de las ciencias naturales y losorganismos, las células o sus partes y análogosmoleculares para generar productos y servicios

12. Aplicación controlada de agentes biológicossencillos (células vivas o muertas ocomponentes celulares) en operacionestécnicamente útiles, o bien en la fabricaciónproductiva o en operaciones de servicio.

13. Utilización de procesos biológicos para resolverproblemas y mejorar la calidad de vida.

fabricación de pan

las vacas convierten la hierba en leche,carne y cuero

la levadura en la fabricación de pan,vinoy cerveza;bacterias de ácido láctico para fabricarpan ácido fermentado y yogur.

bacterias para tratar las aguas residuales;hongos para fabricar antibióticos

fabricación de chucrut, queso

fabricación de ácidos orgánicos,medicamentos

bacterias con genes recombinantes paraproducir hormonas

plantas transgénicas resistentes a losherbicidas

producción de detergentes biológicos;producción de etanol por fermentación;tratamiento de aguas residuales;bacterias con genes recombinantes parafabricar insulina;maíz resistente a los insectos


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AFabricación de pan★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

En este apartado se presenta el

desarrollo de este alimento básico desde

los procedimientos empíricos de las

primeras aplicaciones de la

biotecnología hasta el reconocimiento

del papel que desempeña la levadura,

así como la presentación de los métodos

de la industria moderna; este es un

ejemplo de la biotecnología alimenticia

a través de los tiempos.

La historia de la fabricación del panMuchos siglos antes de la Era Cristiana, lossumerios, babilonios y asirios utilizaronlevaduras para fabricar pan, vino y cerveza.Inconscientemente explotaban los procesosde fermentación esenciales para fabricarestos productos.

Los cereales han constituido la base de laalimentación humana desde tiempos remo-tos. Al principio, los cereales se comíancrudos; luego se empezaron a tostar. Estefue el primer paso hacia la fabricación depan. El acto instintivo de masticar sugirió laidea de moler el cereal entre dos superficies.El resultado fue una harina que formabauna suave masa cuando se mezclaba conagua. La masa se colocó sobre una losacaliente y se coció: así es como nació el pan.Sin embargo, el producto era ázimo porqueaún no se utilizaba la levadura. La parathaque se hace en la India es un ejemplo deeste pan. Pero ¿cuándo se empezaron autilizar los principios activos de la levadura?

Las primeras técnicas

Se han encontrado restos de pan conlevadura en tumbas y cuevas que indicanque el uso de la levadura para fabricar el panse remonta a la civilización egipcia en el año2600 a.C., época en la que el pan tenía unsignificado mágico. Se han descubiertohasta siete variedades de pan; algunasestaban endulzadas con miel, dátiles, higos,semillas y uvas. La levadura se descubrió depura casualidad pero las circunstancias en

que se produjo este descubrimiento sontodavía un misterio. Simbolizaba una era dedescubrimientos, imaginación e investiga-ción: la invención del horno y el tamiz, lasmejoras del arado, la construcción desistemas de irrigación y la fabricación delpan.

Los hebreos

Para los hebreos, el pan tenía un papel muyimportante tanto en la alimentación diariacomo en el contexto de su religión. Cuandohuyeron de Egipto, los hebreos se llevaronunas obleas ázimas conocidas como“matzos”. Hoy en día se siguen utilizandoen las celebraciones modernas de la PascuaJudía.

Los griegos

Cuando emigraron a su península en el año2000 a.C., los griegos eran principalmenteguerreros y pastores. Tenían poco interés enla agricultura porque la tierra, roca calcáreacubierta por una fina capa de humus,contenía poca arcilla y apenas retenía agua.Sin embargo, el trigo importado de Egipto ySicilia brindó a los griegos la oportunidadde aprender el proceso de fermentación conlevadura, utilizando zumo de uva como labase para obtener la levadura.

En el siglo IV a.C., los griegos empezaron afabricar pan durante la noche con finescomerciales. Probablemente este fue elorigen de una práctica que aún sigue carac-terizando la fabricación del pan.

Los romanos

Los romanos aprendieron la técnica defabricación de pan cuando conquistaronGrecia. El pan era tan importante que elEstado regulaba su producción y su distri-bución y los panaderos, llamados pistores,buenos conocedores del proceso de fer-mentación, tenían privilegios especiales.Existían distintos tipos de pan para lasdistintas clases sociales: campesinos, escla-vos, soldados y la casa imperial. Inclusoexistía un tipo de pan especial que se distri-buía gratuitamente durante la celebraciónde los juegos en los circos romanos.

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El descubrimiento de la levadura

Entre los siglos XVII y XIX, una serie deobservaciones en diferentes zonas deEuropa llevaron al descubrimiento de lalevadura y a comprender su funcionamien-to. Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723)fue el primer científico que observó lascélulas de levadura, así como otrosmicroorganismos, al examinar unas mues-tras a través de microscopios sencillos conlentes que fabricó él mismo. Posteriormen-te, Cagniard de la Tour (1777-1859), a travésde un microscopio compuesto, observólevaduras en proceso de reproducción. Poraquel entonces se creía que algunos organis-mos como los insectos y los gusanos nacíande la carne putrefacta y otras materias endescomposición, proceso conocido como“generación espontánea”. Aunque algunoscientíficos no aceptaban esta teoría y desa-rrollaron experimentos para rebatirla (porejemplo, Fransesco Redi (1628-1698)mostró que no se desarrollaban larvas demosca en trozos de carne que estabanprotegidos de las moscas), el descubrimien-to de la existencia de levadura y otrosmicroorganismos se utilizó como unaprueba a favor de la ‘generación espontá-nea’. Sin embargo, algunos investigadoressiguieron intentando rebatir estos argumen-tos. Los experimentos de LazzaroSpallanzani (1729-1895), TheodoreSchwann (1810-1882), Louis Pasteur (1822-1895) y, finalmente, John Tyndall (1820-1893) mostraron claramente que losmicroorganismos no se desarrollaban en lassoluciones nutrientes que habían sidocalentadas, es decir, esterilizadas, y que estassoluciones seguían siendo estériles si noentraban en contacto con el aire (quecontiene microorganismos).

Debido a estas observaciones, se rechazó lateoría de la generación espontánea y, sobretodo, se empezaron a desarrollar técnicasbásicas de microbiología que posibilitaronel estudio del funcionamiento de la levaduraen el laboratorio. Pasteur conocía la impor-tancia de utilizar cultivos puros para susexperimentos. Este conocimiento le sirvió

para demostrar que algunosmicroorganismos podían vivir en ausenciade oxígeno, componente del aire que seconsideraba esencial para la existencia devida, mediante el proceso de la fermenta-ción (“la vida sin aire”, Pasteur). Mostróque levaduras específicas fermentan elazúcar produciendo dióxido de carbono yalcohol (etanol), parte fundamental de lafabricación del pan; sin embargo apenas seproduce alcohol en el proceso de respira-ción, es decir, cuando el oxígeno estápresente. Las investigaciones realizadas enel laboratorio sobre la levadura revelaronmuchos otros fenómenos como el quemostró Eduard Buchner (1860-1917): losextractos de levadura que surgen al molerlas células con arena también son capacesde producir la fermentación. Fue así comose descubrieron las enzimas, los ingredien-tes activos de los extractos, y empezó adesarrollarse la bioquímica moderna.

La fabricación del pan hoy en díaA principios del siglo XX, con el desarrollode grandes comunidades industriales, sedesarrolló la producción industrial delevaduras especialmente para la fabricacióndel pan. Los biólogos hicieron una aporta-ción muy importante al descubrir que lalevadura genera más dióxido de carbono enpresencia de aire que en el vacío. Asimismo,se desarrollaron una serie de métodos paraaislar variedades de levaduras, especialmen-te adecuadas para fermentar el pan, estable-ciéndose así las bases para la industriamoderna de la fabricación del pan queconocemos en nuestros días.

Ingredientes

Esencialmente, para fabricar pan es necesa-rio utilizar harina, agua, sal (cloruro sódico)y levadura. Para obtener un producto decalidad, es imprescindible utilizar ingredien-tes de alta calidad: la harina debe estarrecién molida, el agua debe estar a la tempe-ratura adecuada y se debe medir con preci-sión la cantidad de levadura que se va autilizar. Es necesario tener una formaciónpara controlar con precisión el proceso: la


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comprensión de la influencia de los factoresexternos como la humedad y la temperatu-ra, el proceso de amasar y el tipo de hornoes importante para la fabricación sistemáti-ca de pan de buena calidad.

Harina

En la fabricación del pan se puede utilizarharina integral, harina de trigo refinada,harina de cebada, harina de centeno oharina de maíz. La harina de trigo es la máscomún porque la calidad y la cantidad de sucontenido en gluten es importante parafabricar un producto ligero, crujiente y debuen sabor.

Existe una serie de componentes de laharina que son importantes para la fabrica-ción del pan: almidón, enzimas, azúcaressimples y proteínas.Del 60 al 68% del peso del grano es almi-dón que es convertido en los azúcaressimples maltosa y glucosa por acción de lasenzimas amilasas presentes en el grano. Lamaltosa (un disacárido) y la glucosa (unmonosacárido) fermentan por acción de lalevadura para producir dióxido de carbono.Este gas queda retenido en la masa y haceque ésta se expanda y crezca (leude). Eldióxido de carbono queda retenido en lamasa por las características de pegajosidad yelasticidad de la misma. Estas se deben aque la masa contiene una proteína natural,el gluten. La consistencia necesaria sedesarrolla durante un proceso conocidocomo “acondicionamiento”. Los compo-nentes activos del gluten son la glutenina yla gliadina. Las enzimas proteolíticas queexisten en el grano también intervienen enel proceso de acondicionamiento.

Agua

El agua desempeña varias funciones impor-tantes e influye en la calidad y el sabor delpan. Es uno de los factores necesarios paraque la levadura fermente los azúcaresgenerando dióxido de carbono; también esnecesaria para el proceso de acondiciona-miento. El agua que se utilice deberá ser debuena calidad y tener una dureza media.

Sal

El cloruro sódico se añade como soluciónde agua caliente. Desempeña un papel tripleen la fabricación del pan: aumenta la plasti-cidad de la masa, influye en el sabor del pany aumenta su duración.

Levadura

La función primaria de este microorganis-mo unicelular es la fermentación, procesobioquímico que se produce en ausencia deaire, es decir, un proceso anaeróbico.

El dióxido de carbono es el productoprincipal de la fermentación de los azúcaresde la harina y hace que la masa aumente.Asimismo, durante la fermentación segenera alcohol (etanol), pero se evaporacuando se hornea la masa. Las enzimas dela levadura también intervienen en el acon-dicionamiento de la masa. Hay quien creeque la levadura le da al pan su sabor caracte-rístico, pero otros creen que existen otrosmicroorganismos responsables.

Como alternativa a la levadura para que elpan leude, es posible generar dióxido decarbono con levadura química. El bicarbo-nato de sodio de la levadura química des-prende dióxido de carbono cuando sedisuelve y se calienta. Sin embargo, se tratade una reacción química y no de un procesobiotecnológico.

El proceso de horneado

Durante el proceso de horneado, las altastemperaturas provocan la muerte de lalevadura, desactivan las enzimas de la harinay de la levadura, hacen que el gas se expan-da, eliminan los productos volátiles de lafermentación y contribuyen al sabor. Asi-mismo, las temperaturas del horno tambiénestablecen la forma del producto, ya queprovocan la polimerización del almidón dela harina hasta obtener una forma quesoporta su estructura. Así, la biotecnologíaha contribuido a la fabricación de un pro-ducto con las propiedades necesarias devolumen y forma, color de la corteza,grano, textura, aroma y sabor.

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Biotecnología de levaduraEl nombre formal de la levadura que seutiliza para la fabricación del pan esSaccharomyces cerevisiae, normalmente conoci-da como levadura del pan. La producciónde las grandes cantidades de levaduranecesarias en la fabricación del pan es unaindustria en sí misma. Dado que son nece-sarios 5 kg de levadura para leudar 300 kgde harina, no es sorprendente que en unapanadería moderna puedan ser necesarios100 kg de levadura al día.

Los cultivos de levadura crecen en grandesfermentadores en condiciones aeróbicas, esdecir, con un buen suministro de aire con elfin de ofrecer el oxígeno necesario paragenerar altos rendimientos de células delevadura. Las células de levadura se separandel medio de cultivo, se desecan hastaformar una pasta, o bien gránulos, enfunción de su finalidad, y se almacenan parasu posterior utilización en las panaderías.

Las variedades de levadura que se utilizanpara la fabricación de pan se han selecciona-do especialmente para tal fin. Es importanteque tengan las siguientes características:crecimiento rápido; propiedades estables;mantienen la viabilidad, es decir, siguenvivas en forma de pasta o desecada, duranterelativamente largos periodos antes de suutilización; producen dióxido de carbonorápidamente durante el proceso de fermen-tación. Cuando se producen cambios en laforma de horneado, es necesario cambiar devariedad de levadura y ésta debe presentarotras características como mantener laviabilidad en la masa congelada para sualmacenamiento antes de su uso en elproceso de leude.

Actividades para estudiantes

1. Elabora una lista y busca fotografías ohaz dibujos de los distintos tipos depan de varios países, religiones yculturas del mundo.

2. Descubre en qué momento de lahistoria se han consumido los distintostipos de pan, cuál era su forma deelaboración y a quién estaba destinadosu consumo.

3. Explica el significado religioso ocultural del pan, donde sea conveniente.

4. Elabora un muestrario de los distintostipos de pan que se venden en lastiendas o supermercados de la zona.Investiga sobre sus ventas: quién loscompra, popularidad de los distintostipos, cambios en los patrones deconsumo.


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Figura 1. El ciclo básico del agua

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movimientodel agua

rutas decontaminació

Suministro deagua limpia★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

En este apartado se enumeran los

métodos de gestión no biotecnológica

que se han utilizado para tratar las

demandas de agua, cada vez mayores, a

medida que la civilización se

desarrollaba hasta que finalmente fue

necesario utilizar la biotecnología en

forma de tratamiento de aguas

residuales, un importante ejemplo de la

biotecnología medioambiental, para

ayudar a mejorar la calidad de vida y

aumentar el suministro de agua limpia.

El ciclo del aguaLa Tierra y la atmósfera contienen una cantidadlimitada y constante de agua que está circulandocontinuamente en un sistema cerrado: el ciclodel agua. La energía solar genera la energíanecesaria para mover el agua por el sistema.

El movimiento del agua se produce naturalmen-te a través de distintas rutas: precipitación;suelo; mares, ríos, lagos y corrientes freáticas;transpiración de las plantas; evaporación yconvección. La distribución del agua es des-igual: en algunos países se producen riadas yotros padecen sequía; parte del agua está enforma de hielo (aproximadamente un 10% de lasuperficie terrestre).

El hombre extrae y distribuye el agua para usodoméstico, industrial y agrícola. En la Figura 1se resume el ciclo básico del agua.

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Suministro de agua en tiemposremotos3000 a.C.

Durante la civilización minoica, se construyó unsistema de tuberías a presión en Cnossos (Creta)para suministrar agua limpia a sus 100.000habitantes. Asimismo, existía un sistema dealcantarillado realizado con sumideros de piedraensamblados con cemento y el Palacio Real teníabaños con accesorios de alfarería. También habíasumideros y cloacas en Grecia (Atenas), elAntiguo Egipto y Asia (Valle del Indo).

500 a.C.

Algunas ciudades griegas tenían suministropermanente de agua, que se almacenaba encisternas talladas en piedra.

300 a.C.La idea de los sistemas de agua que seconstruyeron en Cnossos se desarrolló aúnmás en algunas zonas del Imperio Romano.Se construyó un sistema de acueductos parasuministrar agua en la Galia (p.ej., Pont duGard - Nîmes) e Iberia (p.ej., Segovia,Tarragona). La Marcia y el Nuevo Anio deRoma medían más de 80 km de longitud.

200 a.C.

Los griegos y los escandinavos construye-ron molinos de agua para generar energía.

100 a.C.

Se desarrolló el molino de agua del tipovitrúvico y se siguieron construyendoacueductos en las ciudades para suministraragua: en Roma había 9 acueductos quetenían una longitud de 500 km en total.

400 d.C.

En la Alta Edad Media, al iniciarse la caídadel Imperio Romano se volvieron a impo-ner las condiciones insalubres de los hunosy los godos.

1000 d.C.

Se produce un renacimiento temporal de lasbuenas condiciones sanitarias hacia el finalde la Alta Edad Media, pero en tiempos delos normandos volvió a ser práctica en lasciudades verter los residuos en los ríos.

La respuesta al aumento de lademanda en Gran Bretaña1200

En Gran Bretaña, el agua de los fosos querodeaban los castillos estaba cada vez máscontaminada por los vertidos de las letrinas.La creciente demanda de agua debido alaumento de la población de Londres hizoque se transportara el agua en tuberíasdesde los manantiales en los alrededores dela ciudad.

1300

En 1307 se construyó el primer puente depiedra en Londres, sobre el río Támesis.Asimismo se construyeron casas sobre elpuente y sus ocupantes vertían sus desechosdirectamente en el río. La contaminaciónresultante se convirtió en un peligro, ya queel río era también fuente de agua potable.Como aumentó la preocupación por lospeligros que provocaba el aumento de lacontaminación en la salud, se construyó unsistema de acequias y sumideros y se aprobóla Ley Sanitaria de 1388.

1500

La población de Londres aumentó hasta200.000 habitantes, por lo que aumentarontambién las necesidades de agua y comida.Del campo se llevaron animales de cría yotros productos alimenticios y en 1582 seutilizó por primera vez una noria de aguapara bombear agua del Río Támesis. Con laexpansión industrial aumentó la demandade materias primas y mano de obra, por loque aumentó el tráfico de caballos y carros.En lugar de volver con los carros vacíos, erarazonable desde un punto de vista econó-mico aprovechar el viaje de vuelta paratransportar productos a los mercados yeliminar parte del estiércol inútil que seestaba acumulando por el aumento deltráfico de caballos y vacas, que ademáscausaba molestias.

1600

Algunos ríos, como el Fleet, estaban tancontaminados que terminaronconvitiéndose en alcantarillas abiertas. Elagua pasó a ser tan desagradable que fue


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necesario extraer agua potable y limpia dealgunas zonas adecuadas del Río Támesis ybuscar la forma de hacerla llegar a la pobla-ción. En 1610, se fabricaron tuberías demadera de olmo a tal fin; asimismo, seutilizaban tuberías de plomo.

1700

La Revolución Industrial de Gran Bretaña yel continuo aumento de la población provo-có una demanda aún mayor de agua, perolos ríos ya no eran fuentes adecuadasporque servían de cloacas a los hogares y laindustria. La gente que tenía suficientedinero podía comprar agua a los aguadoresambulantes. Con la aparición de la máquinade vapor (1712) fue posible bombear agua afuentes y depósitos en las ciudades, ponién-dola a disposición de un gran segmento dela población. Mejoró la higiene del hogarcuando se empezó a utilizar el inodoro, quehabía sido inventado en el año 1590, perocuyo uso no se extendió hasta cien añosdespués.

1800

En 1840, el volumen de agua que se utiliza-ba diariamente en los hogares y las granjasbritánicas era de 18 litros por persona. Enlas zonas rurales, el agua se extraía de lospozos, los riachuelos y los ríos; sin embar-go, en las ciudades el suministro de aguaseguía siendo un problema debido a lacontaminación. Las aguas residuales fluíanpor las calles de Londres, nutridas por losrebosamientos de los pozos negros de lascasas de la clase alta, por lo que aumentó elpeligro para la salud. En 1831 brotó porprimera vez el cólera en Gran Bretaña y250.000 personas murieron debido a laenfermedad entre 1848 y 1854. Sin embar-go, se empezaron a tomar medidas paracombatir el problema que tuvieron éxito, yse introdujeron muchos cambios por víalegal como las Leyes de Sanidad Pública de1848 y 1875, la Ley Metropolitana de 1852 yla Ley Sanitaria de 1866.

Los canales abiertos resultaban tan desagra-dables y olían tan mal que al final se cubrie-ron, convirtiéndose en cloacas. Al bombear

las aguas residuales en las cloacas mediantebombas manuales se redujeron losrebosamientos de los pozos negros; en1847 era obligatorio en Londres que losdesagües de las casas desembocaran en loscanales de agua superficiales realizados enpiedra. Se empezaron a utilizar cañerías dehierro para conducir el agua a los surtidoresde la calle.

En 1853, se adoptó la decisión de recogeragua de las zonas más limpias del RíoTámesis para llevarla río arriba. De estaforma se redujo la tasa de mortalidad porcólera de Londres, del 130 al 37 por mil.Uno de los brotes de cólera más famosos seprodujo en 1854. Hubo más de 500 muertesen 10 días por la utilización de un surtidorcontaminado en Broad Street hasta que elDr. John Snow evitó que la gente utilizara elsurtidor quitando la manivela, poniendo asífin al brote.

Se dedicaron zonas especiales para eltratamiento de las aguas residuales y, enalgunas ocasiones, se combatía el olor quedespedían echando ácido carbónico, lo quereducía la putrefacción. Casualmente, el usodel ácido carbólico le dio a Joseph Lister laidea de utilizar procedimientos asépticos encirugía. Otro enfoque fue el aprovecha-miento de la característica de fertilizante delos residuos con fines agrícolas en lo que seconocía como granjas de aguas residuales.

Como resultado de estas diferentes mejoras,el cólera se erradicó en 1868, aunqueRobert Koch no logró aislar la bacteria quelo provocaba hasta veinte años después.

Necesidades de agua en laactualidadLas necesidades de agua de la sociedadmoderna son cada vez mayores. Dispone-mos de una cantidad finita de agua y esesencial que reduzcamos el consumo deagua, controlemos la contaminación ymaximicemos la cantidad de agua que esapta para ser reincorporada al ciclo de aguay para su posible reutilización. En el ReinoUnido se utilizan cerca de 360 litros de agua

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Tabla 1. Consumo de agua condistintos fines en los hogares

Fin Consumo (%)

Europa Bangladesh

higiene personal 30 30

cocina 7 15

lavado de ropa 11 20

lavado de vajilla 13 15

otros 39 20

por persona y día, tanto directa comoindirectamente: 140 litros (hogares) + 200litros (fábricas, hospitales y agricultura). Acontinuación figuran los litros de aguanecesarios para fabricar algunos productosde uso común: 450 litros para 1 tonelada dehormigón; 4.500 litros para 1 tonelada de

acero; 30.000 litros para un automóvil.Asimismo es necesario mantener grandesreservas de agua para asegurar un suminis-tro ininterrumpido (por ejemplo, en Lon-dres se almacena agua suficiente paraabastecer a la ciudad durante 100 días).

En la mayoría de los países europeos, másdel 90% (en algunos casos, un 99%) de lapoblación tiene agua corriente aunque enAustria, Grecia y Portugal la cifra es menor(del 35 al 55%). Por tanto, es necesariodisponer de grandes cantidades de aguapara satisfacer la amplia demanda.

En cambio, en otros lugares del mundoexiste una situación bien diferente. Haycarencias de agua en algunos países endesarrollo en los que la gente debe sobrevi-vir con tan sólo 2 litros de agua al día.Asimismo, llama la atención la diferenciaque existe entre países desarrollados ypaíses en desarrollo con respecto a losconsumos de agua para diversos usos (Tabla

1).

La función de la biotecnologíamedioambientalLa biotecnología medioambiental es laaplicación de la biotecnología para la pro-tección y la restauración delmedioambiente. Como ocurre con otrasaplicaciones de la biotecnología, se utilizó labiotecnología medioambiental mucho antesde que se acuñara el término. En la primeramitad del siglo XIX, los ingenieros civilesdesarrollaron sistemas de depuración delagua por filtración y tratamiento de aguasresiduales a escala municipal, pero hasta ladécada de 1930 no se detectó que tambiéndesarrollaban procesos microbiológicos.Gradualmente, los ingenieros mecánicoscolaboraron cada vez más con los biólogos,fieles al verdadero espíritu interdisciplinarde la biotecnología, para desarrollar mejoressistemas de tratamiento biológico de resi-duos que fueran capaces de tratar volúme-nes cada vez mayores de agua contaminadaproducidos por la sociedad y la industria, asícomo para satisfacer sus demandas que nocesaban de crecer.

En la costa mediterránea europea se debeseguir resolviendo un aspecto del problema:cincuenta millones de habitantes, sin incluirvarios millones más durante el verano,producen anualmente 100 toneladas deaguas residuales por kilómetro de costa, delas que un 85% se vierten directamente almar sin tratamiento.

En la Figura 2 se ilustran las rutas de conta-minación que surgen del aumento de lapoblación y la industrialización y queafectan al ciclo básico del agua (Figura 1).Asimismo se muestran las medidas adopta-das para mantener el suministro adecuadode agua mediante la construcción de depó-sitos de reserva, así como para asegurar laalta calidad necesaria para el consumo yotros usos.

En la Figura 2 también se muestra que lossistemas de tratamiento de efluentes do-mésticos e industriales (incluidos los agríco-las) posibilitan el reciclado del agua tratada y


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Figura 2. El ciclo del agua en el siglo XX

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ACUÍFEROS

ESTUARIOS

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movimientodel agua

rutas decontaminación

tratamientodel agua

reservasde agua

plantas detratamiento

de aguasresiduales

su reincorporación al ciclo en lugar deaumentar los niveles de contaminación enríos, mares, etc. No es necesario describir elproceso de tratamiento de las aguasresiduales porque se puede obtener estainformación de otras fuentes. No obstante,en la Figura 3 se ofrece un esquema deflujos en el que se resume este proceso. Haydos etapas que dependen de actividadesbiotecnológicas de microorganismos: (i)tratamiento (aeróbico) secundario y (ii)digestión de los lodos, que tiene lugar enausencia de aire (proceso anaeróbico) y quetiene como resultado la producción de gasmetano (utilizable para la producción deenergía eléctrica).

Aunque el agua que resulta del tratamientode aguas residuales no es apta para beber, eltratamiento reduce en gran medida losniveles de contaminación en los ríos, por loque se reduce la cantidad de tratamientonecesario para depurar el agua hasta conver-tirla en agua potable (véase el siguienteapartado).

Suministro de agua potableAdemás de la cantidad de agua necesaria,también hay que prestar atención a sucalidad en términos de contenido químico(por ejemplo, presencia de sustancias quepuedan ser nocivas, o que puedan afectar ala salud, el gusto o el olor), propiedades

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Figura 3. Diagrama de una planta de tratamiento de aguas residuales

EFLUENTE FINAL

ENTRADA DEAGUASRESIDUALES

SIN TRATARLODOSDIGERIDOS

almacenamientode agua detemporal

tamizado y eliminaciónde arenas, trituración

sedimentaciónfinal

sedimentaciónprimaria

tratamiento(biológico)secundario

digestión(biológica)

generación deenergía ycompresión de aire

administración ylaboratorio

lodos activados

aguas residualesasentadas

metano

fuentede calor

aire

rebosaderoal río

físicas (por ejemplo, si está turbia o presentacoloración por partículas sólidas) y calidadbiológica (por ejemplo, transmisión deenfermedades). En Europa, los estándaresde calidad del agua potable están controla-dos por la legislación de cada país y lasDirectivas de la Comisión Europea. Paraconseguir que el suministro de agua semantenga libre de infecciones, se desinfectacon clorina u ozono, tratamientos quetienen como resultado altos niveles decalidad: un 99,5% de las muestras probadasen el Reino Unido cumplen los estándaresrequeridos. Sin embargo, queda aún muchopor hacer en los países en vías de desarro-llo: 25.000 niños mueren cada día de cóleray disentería por haber bebido agua contami-nada.

Actividades para los estudiantes

1. Durante una semana, mantén unregistro de la cantidad de agua que seutiliza con distintos fines en tu hogar.Calcula el consumo anual.

2. Elabora una tabla en la que se muestreel agua que se utiliza en las industrias detu país.

3. Recaba información de lasorganizaciones locales que suministranagua potable y se ocupan deltratamiento de las aguas residuales ycompara el desarrollo de los procesosmunicipales con los que se describen enel texto para el Reino Unido.

4. Investiga si existen restricciones sobrevertidos en ríos, etc. y, de ser así, quéestándares se deben cumplir.

5. Investiga si existen planes paraconstruir nuevas viviendas o fábricas ylas consecuencias que se producirían ala hora de deshacerse de las cantidadesde aguas residuales que producirían.

6. ¿Cuáles son los principales problemas delsuministro de agua en los países en víasde desarrollo? ¿Todos los países en víasde desarrollo tienen estos problemas?¿Qué métodos se están utilizando pararesolverlos y qué éxito se obtiene?


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Sir Alexander Fleming

Fotografias de la Wellcome Trust Medical Photographic Library

Photo: Wellcom

e Trust Medical Photographic Library

Producción de lapenicilina:un programa de éxito durante laSegunda Guerra Mundial★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

En este apartado se recoge la historia deldescubrimiento de la penicilina y el trabajode desarrollo que tuvo lugar en diversospaíses y que dio lugar a su producción y suuso en la Segunda Guerra Mundial. Este esun ejemplo de aplicación reciente de labiotecnología, en la que se han desarrolladoy utilizado nuevas técnicas para combatir unproblema tanto médico como político.

El descubrimiento originalRocíame con el hisopo, y seré limpio - Salmos 51, v. 9Aunque no se sabe bien si este pasaje de laBiblia podría ser una de las primeras refe-rencias escritas sobre el funcionamiento dela penicilina o no, no existe ninguna dudasobre la fecha en que Fleming la descubrió.Como se puede encontrar mucha más

información acerca del descubrimiento enotras fuentes, nos limitaremos a ofrecer unbreve resumen. Alrededor de las nueve de lamañana de un día de septiembre (probable-mente el 3) de 1928, Alexander Flemingvolvió a su laboratorio del Hospital St.Mary de Londres después de las vacacionesde verano. Decidió que lo primero que teníaque hacer era limpiar su laboratorio, por loque empezó a retirar de las cápsulas de Petrilos viejos cultivos de estafilococo que ya nonecesitaba. Iba revisando las cápsulas una auna y, de repente, se paró. En una de ellas

Figura 4. Crecimiento de la partículaoriginal del penicillium notatum (debajo) ydibujo y notas de Fleming acerca de suacción antibacteriana sobre el estafilococo(derecha).

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Howard Florey

Ernst Chain

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se había introducido un moho blanco, uncontaminante del aire, y había crecido cercadel borde: alrededor no existían colonias delestafilococo. Posteriormente se descubrióque esta partícula era el Penicillium notatum,que había excretado una sustanciainhibidora que Fleming llamó “penicilina”.La fotografía que hizo de la partícula seexpuso en el Museo Británico de Londres(Figura 4).

Fleming y sus dos ayudantes encontraronlas mejores condiciones para cultivar elmoho en un medio de cultivo de caldo decarne incubado a temperatura ambiente. Lamancha creció únicamente en la superficiedel medio de caldo porque se trata de unaerobio estricto, es decir, no podía crecersin oxígeno. El líquido que se encontrababajo la superficie de la capa de mohoadquirió un tono amarillo y tenía propieda-des antibacterianas. El color amarillo seintensificaba y las propiedadesantibacterianas aumentaban a medida que elmoho crecía. Desafortunadamente, todoslos intentos de recuperar y depurar lasustancia activa fueron infructuosos, inclusodespués de que Fleming consultara a sucolega Harold Raistrick, catedrático dequímica. Se dieron cuenta de que la penicili-na es una sustancia inestable en su estadoimpuro, pero no fueron capaces de mejorarel proceso de extracción.

El redescubrimientoEn 1938, el australiano Howard Florey,catedrático de patología en la Universidadde Oxford (Inglaterra) y su colaboradorErnst Chain, bioquímico que había emigra-do de Berlín en 1933, de padre ruso ymadre alemana, empezaron a buscar nuevassustancias bactericidas en la Escuela dePatología Sir William Dunn (Oxford).Chain vio accidentalmente la publicación deFleming sobre el descubrimiento de lapenicilina en su investigación bibliográficapara un nuevo proyecto de investigación.Por interés científico, decidió ahondar en eltema, sin ni siquiera pensar que pudieratener alguna utilidad. Hacia mediados de

marzo de 1940, Chain obtuvo unos 100 mgde un polvo marrón con propiedadesantibacterianas mucho más intensas que elcaldo original de Fleming.Sin embargo, se hizo evidente que tan soloun 0,1% del polvo estaba formado por elantibiótico. La penicilina no tiene color: lasustancia marrón estaba compuesta en sugran mayoría por otros productos.

Ninguno de los miembros del equipo teníani idea de la importancia que iba a tener la


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penicilina, el primer antibiótico, en lavictoria de las Fuerzas Aliadas durante laSegunda Guerra Mundial. En mayo de1940, después de realizar varias pruebas enanimales, se demostró que el material no eratóxico: a continuación, se suministró unadosis letal de estreptococos a 8 ratonesblancos y a 4 de ellos se inyectó penicilina.Norman Heatley, otro miembro del equipode investigación, que iba a desempeñar unafunción esencial en este trabajo, se ocupóde la vigilancia nocturna del laboratorio. Ala mañana siguiente, los ratones que habíanrecibido el tratamiento seguían estandovivos y los que no lo recibieron, habíanmuerto. Se siguieron llevando a cabo prue-bas satisfactorias con animales y se dio elescopetazo de salida a un programa deproducción de penicilina para ensayosclínicos con pacientes.

Por aquel entonces, los Aliados no llevabanlas de ganar en la guerra. Los británicos ylas unidades aliadas tuvieron que ser eva-cuados a Inglaterra desde Dunkerque, en lacosta francesa. Los nazis habían empezadoa bombardear las ciudades británicas. Laindustria farmacéutica británica estabacompletamente comprometida con elprograma de Guerra, fabricando vacunas,antitoxinas y plasma sanguíneo. Por tanto,no había capacidad suficiente para desarro-llar la nueva tecnología de fermentaciónnecesaria para la producción de penicilina.Existía otro obstáculo: el gobierno británicocarecía de los recursos suficientes parafinanciar la investigación que llevaban acabo los grupos de científicos de Oxford yotros lugares.

Los investigadores de Oxford calcularonque, con los límites actuales de producciónde 500 dm3 de caldo de cultivo a la semana,tardarían varios meses en obtener penicilinasuficiente para tratar a tan sólo 5 ó 6 pacien-tes. Así que, convirtieron rápidamente ellaboratorio en una pequeña fábrica. Seutilizaron todo tipo de recipientes paracultivar el moho (cubos, bañeras, botellas deagua caliente, jarras de leche, cubiteras, etc.).

A principios de 1941, la “fábrica” habíaproducido suficiente penicilina para llevar acabo las primeras pruebas con pacientespero el tratamiento del primero, un policíallamado Albert Alexander, fue un desastre.Llevaba dos meses padeciendo septicemiaprovocada por una infección deestreptococos y estafilococos debido alrasguño que se había hecho en la cara conun arbusto. A pesar de las dosis masivas desulfamida, estaba al borde de la muerte.Inicialmente, respondió muy bien al trata-miento con penicilina pero empezó adeteriorarse poco después y, transcurridoun mes de tratamiento, murió. Hacia el finaldel tratamiento se hizo evidente que elproblema no radicaba en la intensidadinsuficiente del preparado sino solamenteen las cantidades del mismo, que resultabaninsuficientes para completar el tratamiento.Sin embargo, se registraron mejores resulta-dos con los siguientes pacientes.

Los EE.UU. entran en la SegundaGuerra MundialEn respuesta a los problemas que se encon-traron en la investigación y el desarrollo,Florey y Heatley fueron a EE.UU. en juliode 1941 con la intención de suscitar a lasempresas estadounidenses el interés porproducir penicilina a gran escala. Losresponsables del Consejo Nacional deInvestigación y del Ministerio de Agricultu-ra Estadounidense se convencieron inme-diatamente con los argumentos de loscientíficos británicos. Poco después, elgobierno confió a Robert D. Coghill delLaboratorio de Investigación Regional de laZona Norte en Peoria (Illinois) la tarea deampliar el proceso desarrollado por elequipo de Oxford a niveles industriales conel fin de llevar a cabo la fermentación a granescala. Si se hubiesen utilizado botellas, secalculó que para el programa se hubieranecesitado una fila de botellas tan largacomo la distancia de Nueva York a SanFrancisco. En cambio, Florey convenció alComité Estadounidense de InvestigaciónMédica para implicar a varias empresas

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farmacéuticas en la producción de penicilina.

Los EE.UU. entraron oficialmente en laSegunda Guerra Mundial en diciembre delmismo año. El Consejo de Producción deGuerra del gobierno estadounidense reco-noció rápidamente el valor potencial de lapenicilina para tratar heridas de guerra y elprograma se declaró “top secret”. Ensegui-da se inició el fascinante desarrollo técnicopara la construcción de grandesfermentadores que sustituyeran las botellas,en el que estaban implicados todo tipo deorganizaciones (empresas, oficinas deingenieros, universidades y entidades admi-nistrativas). Existían grandes problemas queresolver: el diseño y la tecnología del nuevotipo de fermentador en profundidad(biorreactor) que con seguridad absolutapodía mantenerse sin contaminantes duran-te el proceso de producción que duraríavarias semanas; había que optimizar elrendimiento seleccionando mejores cepasde Penicilliun; había que desarrollar mejoresmétodos de obtención y depuración delproducto. Aquí fue donde la biotecnologíapudo mostrar su verdadera naturaleza comoactividad interdisciplinar.

En 1942, convencido de las inmensasposibilidades de la penicilina, el GobiernoBritánico tomó la iniciativa e hizo algunasgestiones con las importantes firmas de laindustria farmacéutica (May & Baker, Glaxo,Buroughs Wellcome, British Drug Houses, Boots,ICI, Kemball-Bishop) para empezar a colabo-rar en su producción. Sus ingenieros fuerona EE.UU. para aprender los avances que sushomólogos habían conseguido en este país.

Coordinación por parte de laadministración estadounidenseA mediados de 1943, el Consejo de Produc-ción de Guerra confió en Albert L. Elder laresponsabilidad de coordinar el programade penicilina. Éste reunió científicos de lasuniversidades de Minnesota, Wisconsin yStanford, así como del Instituto de Tecno-logía de Massachusettes (MIT) con ayudadel trabajo continuado del equipo de Peoria,

a las órdenes de Robert Coghill. Habíanconcebido la idea de construir grandesfermentadores con una capacidad de hasta100 m3 en los que se pudiera llevar a caboun proceso de aireación estéril. Estosfueron los primeros depósitos conmezcladores mecánicos.

El equipo de Peoria desarrolló también unlicor de maceramiento de maíz como mediode fermentación. Se trataba de un mediomucho más fácil de conseguir, ya que seobtenía como producto adicional en losmolinos de maíz de Illinois. Además, tam-bién produjeron penicilina de mejor calidadporque utilizaron otra variedad de la bacte-ria, el Penicillium chrysogenum, aislado en elmoho de un melón cantalupo de un merca-do de frutas de Peoria. Posteriormente, ungrupo de investigación de la Universidad deWisconsin obtuvo resultados aún mejorescon un mutante inducido por rayosultravioletas (Q-176) que producía cerca de1.500 Unidades Internacionales de penicili-na / ml de medio de cultivo. En compara-ción, la variedad utilizada por el equipo deOxford de Florey y Chain producía cerca de3 Unidades Internacionales. Después de laguerra, los rendimientos se mejoraron aúnmás, hasta 15.000 unidades / ml.

Mientras tanto, la empresa Gist-Brocades

estuvo desarrollando penicilina indepen-dientemente y en secreto en los PaísesBajos, ocupados por los nazis. Sus trabajosse iniciaron en 1943, basados en las publica-ciones de Fleming, y la información que seobtuvo de los mensajes de radio. Se proba-ron todas las variedades disponibles delPenicillium y se encontró que una de ellas erala más prometedora: el Penicillium baculatum.Como el material producido era diferentedel que estaban desarrollando los británicosy los estadounidenses y, con el fin de quelos alemanes no se percataran de lo quetenían entre manos, Gist-Brocades inventó elnombre “Bacinol” para este producto.

Por aquel entonces, muchas empresas


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farmacéuticas de Canadá, Gran Bretaña y,en especial, EE.UU. estaban produciendopenicilina. Se llevaron a cabo ensayossatisfactorios en heridas de guerra infecta-das en África del Norte donde, accidental-mente, se averigüó que la penicilina dababuenos resultados en el tratamiento de lagonorrea, otro de los peligros que mermabalas fuerzas de combate. En 1944, cuando seprodujo el desembarco británico del día Den la costa de Normandía (Francia), losAliados contaban con una posición ventajo-sa, ya que disponían de penicilina suficientede producción estadounidense para tratar alos heridos en la invasión aliada de Europa.Por tanto, se podría decir que el lanzamien-to de las bombas atómicas sobre Japón nofue el único factor que determinó el fin dela Segunda Guerra Mundial.

Después de la guerraEste gran registro de éxitos de la penicilinaconstituyó la base de la reputación mundialque posteriormente tendrían algunas em-presas farmacéuticas de EE.UU. comoSquibb, Bristol, Merck y Co., Pfizer, Lilly yUpjohn. Después de la Segunda GuerraMundial, empezaron a funcionar muchasplantas de fabricación en distintos países detodo el mundo. Existían empresas en todaEuropa, aparte de Reino Unido:. Rhone-

Poulenc y Roussel-Uclafin (Francia), Hoechst

(Alemania), Farmitalia (Italia), Gist-Brocades

(Países Bajos, que estaba en una posiciónventajosa tras su trabajo clandestino duran-te la guerra) y Novo (que trabajaba bajolicencia en Dinamarca). Como se aumentóla producción, los costes de produccióndisminuyeron: el precio de la penicilina en1965 era una diezmilésima parte de lo quecostaba en 1943.

El gran éxito de la utilización de la penicili-na en todo el mundo, el descubrimiento demuchos otros antibióticos y el desarrollo dela tecnología de fermentación a gran escalaconstituyen ahora una prestación cotidianade la biotecnología moderna, son hitos ensu historia y en la historia de la humanidad.Fleming, Florey y Chain obtuvieron el

Premio Nobel de Medicina y Fisiología en1945 por sus grandes avances científicos.

Sin embargo, siempre quedan nuevos retospor asumir. Hoy en día, existe un serioproblema mundial con la alarmante expan-sión de bacterias patógenas resistentes a losantibióticos, por lo que es una tarea quedebe tratar la biotecnología médica.

BibliografíaThe history of penicillin production. En Chemical EngineeringProgress Symposium Series, Vol. 66, Nº. 100. AmericanInstitute of Chemical Engineers, 1970.Alexander Fleming. Beverly Birch. G. Bitter Verlag,Reckfingshausen, 1993Alexander Fleming: the man and the myth. Gwyn Macfarlane.Oxford University Press, 1985.The life of Sir Alexander Fleming, discoverer of penicillin. AndreMaurois, traducido del francés por Gerard Hopkins.Jonathan Cape, Londres, 1959.

Actividades

1. Escribe e interpreta una breve obra deteatro sobre parte de la historia deldescubrimiento, la producción y losusos de la penicilina.

2. Investiga qué enfermedades puedentratarse con penicilina y qué microbiosespecíficos las causan.

3. Investiga qué enfermedades no puedentratarse con penicilina, por qué y cómopueden tratarse.

(En estas dos actividades pueden tratarse diferentesenfermedades causadas por bacterias como anginas ydiarrea, problemas recientes de la evolución debacterias resistentes a la penicilina, así comoenfermedades causadas por hongos, o bien por virus,como el SIDA).

4. ¿En qué se diferencian losmedicamentos con sulfamida de lapenicilina?

5. ¿Qué son las penicilinas semi-sintéticasy por qué se desarrollaron?

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Hitos: una mirada al pasado★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

En este apartado se presenta una cronología de algunos hitos en la historia de la biotecnología: se muestran algunos hechosimportantes de la ciencia y la tecnología, así como el progreso realizado por la biotecnología a partir de estos hechos en las áreasde medicina, alimentación, agricultura, medioambiente, energía y reciclado.

Fecha Algunos avances científicos Algunos avances biotecnológicosy tecnológicos importantes importantes

15000 a.C Forma sencilla de fermentación

9000 a.C. Fermentación alcohólica, pan, queso, yogur

6000 a.C. Los sumerios fabrican cerveza

4000 a.C. Los egipcios utilizan levadura en la fabricacióndel pan y moho para fabricar queso.Los chinos utilizan el moho del grano de sojapara tratar las infecciones de la piel.

2000 a.C. Cultivo de uvas para fabricar vino. -600 d.C. Mejoras en el cultivo de las cosechas.

1000 a.C. Los babilonios polinizan las palmerasdatileras.

400 a.C. Hipócrates funda una escuela demedicina racional en Grecia.

320 a.C. Aristóteles: filósofo y científico.Galeno

1100 Destilación de alcohol.

1300 Se introducen los molinos de agua en Europa.

1521 Los aztecas cosechan algas de los lagos comoalimento (México).

1650 Redi rechaza la teoría de la generación Cultivo de setas en Francia.espontánea.

1670 Producción comercial de cervezaExtracción de metal por acción microbiótica

1680 Van Leeuwenhoek observa microbios através del microscopio

1727 Fundación de Villmorin-Andrieux,establecimiento de cultivo de semillas (Francia).

1752 Invención de la máquina de vapor.

1798 Jenner empieza un proyecto sobre vacunación.

1818 Descubrimiento de las propiedades defermentación de las levaduras.

1833 Primera enzima identificada: diastasa porPayen y Persoz


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1839 Schleiden y Schwann formulan la teoría dela célula.

1848 Ley de Sanidad Pública (Reino Unido)

1850 Creación de la empresa Liebig.

1855 Descubrimiento del Bacillus coli

(Escherichia coli) por Escherich.

1859 Teoría de la evolución: Darwin y Wallace

1863 Pasteur inventa la pasteurización.

1865 Leyes de la herencia de Mendel.

1868 Erradicación del cólera en el Reino Unido.

1876 Teoría del germen de la enfermedad (Koch);las fermentaciones están producidas pormicroorganismos (Pasteur)

1876 Koch descubre el bacilo ántrax. Observación de microorganismos en laPasteur reconoce el principio de la antibiosis. fermentación de la cerveza.

1881 Empieza la producción microbiótica de ácidoláctico.

1883 Weissmann: los cromosomas son losportadores de la herencia.

1886 Koch aísla la bacteria del cólera

1889 Beyerinck: “Todo está en todas partes;el entorno selecciona”.

1890 Primera utilización del alcohol comocombustible.

1897 Buchner demuestra la fermentación acelular,es decir, por enzimas.

1902 Ehrlich y Hata desarrollan ‘Salvarsan’ paracurar la sífilis.

1910 Primeros sistemas de depuración de aguasresiduales basados en la actividad microbiótica(Reino Unido).

1910 Morgan empieza a trabajar en la genética-1920 de la drosofilia; los genes se encuentran en

el cromosoma.

1912 Bragg (padre e hijo) desarrollan lacristalografía por rayos X (técnica paradeterminar la estructura espacial de lasproteínas)

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1912 Röhm patenta un preparado de enzimas-1914 detergentes.

Producción de acetona y butanol pormicroorganismos (proceso de Weizmann).

1916 Utilización de la inmovilización de lasenzimas

1918 Creación de la Universidad Agrícola deWageningen (Países Bajos); inicio del enfoquecientífico de la agricultura.Guorui crea una empresa que vende digestorespara producir metano (China e India)

1921 Banting, Best y MacLeod descubren la-1922 insulina.

1928 Fleming descubre la penicilina.

1936 Se produce ácido cítrico por fermentación.

1938 Florey y Chain empiezan a trabajar sobre lapenicilina.

1940 Aislamiento de la cortisona. Cultivo de levaduraen licor de bisulfato para alimentación humana(Alemania); 15.000 t/año hacia el final de laSegunda Guerra Mundial.

1941 Concepto “un gen, una enzima”. Beadle Cultivo de microorganismos en hidrocarbonosy Tatum sintetizados del carbón (Alemania).Descubrimiento de la estreptomicina por Demostración de las propiedades terapéuticasWaksman de la penicilina por Florey y Chain

1944 Empieza la producción industrial de penicilinaen EE.UU. Producción secreta de penicilina(“Bacinol”) en Delft (Países Bajos) porGist-Brocades

1944 Avery, McLeod y McCarty demuestran queel ADN contiene el material genético.

1945 Se cultivan células animales en el laboratorio. Producción de levaduras a partir del azúcar decaña en Jamaica.

1950 Aumento del interés por el metano de losdigestores (India y China).Producción industrial de nuevos antibióticoscomo la estreptomicina y la cefalosporina.

1953 Watson y Crick postulan la estructura en Se utiliza la amilasa de hongos para producirdoble hélice del ADN. tipos específicos de jarabes que no se pueden

producir con la hidrólisis ácida convencional.


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1955 Primera estructura primaria de una proteína: Hoerberger concluye que el conocimiento actualinsulina no proporciona el fundamento para albergar

esperanzas de un proceso comercialmenteviable para cultivar microorganismos en petróleo.Producción de antibióticos en la mayoría delos países industrializados.

1956 Descubrimiento de la polimerasa I de ADN Pasveer desarrolla el sumidero de oxidaciónpor Kornberg continua para tratar las aguas residuales.Descubrimiento del tRNA

1957 Descubrimiento del interferón por Isaacs Se utiliza la amilasa de hongos para produciry Lindeman. tipos específicos de jarabes que contienen una

gama de azúcares que no se pueden producircon la hidrólisis ácida convencional.En Francia se inician trabajos en colaboracióncon BP para cultivar microorganismos enpetróleo.

1960 Descubrimiento del mRNA Los investigadores del Du Pont identifican losextractos activos sin células de una bacteriaque podía “fijar” nitrógeno en amoníaco.Aumento de la gama de productos comercialespor fermentación: ácido láctico, ácido cítrico,acetona, butanol.

1961 Nirenberg da con el código genético. Se inicia un proyecto para cultivar microorganismospara la alimentación humana (Quorn, unamicoproteína) en el Lord Rank Research Centre(Reino Unido).Novo (Dinamarca) desarrolla la proteasaalcalina para el detergente.

1962 Jacob y Monod postulan el modelo operón. BP construye una fábrica en Lavera (Francia)para cultivar microorganismos en petróleo (Toprina)Extracción microbiótica de uranio

1964 Nirenberg y Ochoa establece el código ICI, Shell y Hoechst planean la produccióngenético (la correspondencia entre tripletes comercial de la proteína monocelular (SCP).de las bases en el mRNA y un aminoácido). Se utiliza la amiloglucosidasa para la

conversión de almidón en glucosa.

1967 Se determina la estructura espacial de lalisozima proteínica.

1968 Aislamiento de un gen por la técnica de Chibata inmoviliza la aminoacilasa L para lahibridización. producción industrial de aminoácidos.

1970 Descubrimiento de las enzimas de restricción Se detectan reacciones alérgicas frente al usopor Arber, Smith y Nathan. de detergentes biológicos, que se sospecha queDescubrimiento de la transcriptasa inversa están causadas por las enzimas; por tanto,por Temin, Mitzutani and Baltimore se reduce su uso.

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1972 Demostración de experimentos de ingeniería Producción industrial de una amplia gama-1973 genética: corte y unión de moléculas de ADN de enzimas para detergentes.

mediante las enzimas de restricción y uniónpor Berg, Cohen, Chang y Boyer

1973 Creación de hibridomas para producir Programa de producción de etanol poranticuerpos monoclonales fermentación para gasóleo en Brasil.

Amilasa resistente al calor desarrollada porNovo (Dinamarca)

1974 Berg propone una moratoria en biotecnología. Aparición de preparados de enzimas libres departículas de polvo para detergentes.Empiezan a aumentar los precios del petróleo.

1975 En el Congreso Asilomar se pide una Anticuerpos monoclonales (MCAB) producidosmoratoria para el trabajo práctico en por fusión celular (Köhler y Milstein)ingeniería genética. Lanzamiento de ‘Centros de Recursos

Microbióticos’ (MIRCENS) por la UNESCO ylas Naciones Unidas. Producción enzimática dejarabe de maíz alto en glucosa como edulcorantealternativo a la sucrosa (Novo, Dinamarca)

1976 Se crea la empresa Genentech en EE.UU.

1977 Se aíslan el cADN de la insulina, la Hormonadel Crecimiento de la rata y la GonadotropinaCoriónica Humana. Presentación de técnicasde secuenciación de genes (Maxam, Gilbert

y Sanger)

1978 Introducción de la mutagénesis dirigida Fecundación in vitro (Reino Unido)

1979 Clonación y expresión de la hormona humanade la insulina y clonación de la hormonahumana del crecimiento en E. coli porGoeddel en Genentech.

1980 Ingeniería genética de las células vegetales Se inicia la construcción de una fábrica(Van Montaigu) para la producción industrial de la “insulinaDescubrimiento de la reacción en cadena de humana” mediante la aplicación de lapolimerasa (PCR) por Mullis en la empresa ingeniería genética.estadounidense Cetus.

1981 Animal transgénico (Brinster y Palmiter) El Fallo del Alto Tribunal Estadounidensesestablece que es posible patentar losmicroorganismos obtenidos por ingenieríagenética.

1982 La insulina humana (Humulin) producida poringeniería genética a la venta.

1983 Descripción del síndrome de inmuno- En Francia se establece el Comité Nacionaldeficiencia adquirida (SIDA). de Moral.

Prueba de Chlamydia mediante anticuerposmonoclonales.


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1984 Determinación de la secuencia genómicadel virus de inmunodeficiencia adquirida(VIH) en la empresa estadounidense Chiron.

1985 Jeffreys inventa la huella genética.

1986 La hormona de crecimiento humanaproducida por ingeniería genética a la venta.

1987 Inicio del proyecto de genoma humano Plantas del tabaco modificadas genéticamente(HUGO) para secuenciar el genoma humano.

1988 En EE.UU. se patenta un ratón transgénico.Se aísla el gen que provoca la distrofiamuscular de Duchenne.

1989 Uso de la terapia génica para tratar enferme-dades genéticas.Se aísla el gen de la mucoviscidosis

1990 La terapia génica se utiliza para tratar un casode deficiencia de ADA (adenosina de amiasa).Nace la oveja transgénica “Tracey”.

1991 24 MIRCENS en funcionamiento.

1995 Se venden tomates y semillas de soja modificados genéticamente.

1996 Se venden semillas de colza modificadasgenéticamente.

Actividades

1. Haz una lista de las distintas áreas de la biotecnología: agricultura, medicina, etc. Asignaalgunos de los desarrollos biotecnológicos listados en la segunda columna a cada una deestas áreas.

2. Indica algunos de los avances científicos y tecnológicos importantes que se han listado enla primera columna que han dado paso a avances biotecnológicos (segunda columna).

3. Añade a la tabla otros hechos y avances del pasado y el presente que encuentres en otroslibros, revistas, periódicos, o bien en Internet.

4. Añade a la tabla información sobre nuevos descubrimientos biotecnológicos que aparecenen la prensa, o bien busca información en Internet (véase página 32).

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Biotecnología en Internet★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★

Una aplicación de tecnología de la informa-ción es poder mantenerse al día sobre losúltimos desarrollos en biotecnología.NOTA: Aunque las páginas que se facilitan acontinuación se han revisado y estaban en funciona-miento, la configuración y las direcciones suelencambiar rápidamente y existe la posibilidad de queno sigan funcionando.

Empresas de biotecnologíaGenentech www.genentech.com

Clonentech www.clontech

Monsanto (EE.UU.)www.monsanto.com

Monsanto (Reino Unido)www.monsanto.co.uk

Novartis www.novartis.com

Gist Brocades www.gist-brocades.com

Novo www.novo.dk

Zeneca www.zeneca.com

Hoechst: www.hoechst.com

Organizaciones de investigación(Reino Unido)Biotechnology and Biological Sciences Research Council www.bbsrc.ac.uk

Medical Research Councilwww.mrc.ac.uk

Wellcome Trust www.wellcome.ac.uk

Institute of Food Researchwww.ifrn.bbsrc.ac.uk

OtrosEuropean Food Information Council

www.eufic.org

Nature www.nature.com

Science www.sciencemag.org

New Scientist newscientist.com

National Centre for Biotechnology Educationwww.rdg.ac.uk/NCBE

(esta página tiene una lista muy completa de los

enlaces actualizados a otras páginas sobre

biotecnología en todo el mundo)

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Biotecnología: UNIDAD 17 pasado y presente