Biotecnología Aplicada a la GanaderíaLa biotecnología asi como genera múltiples beneficios en la agricultura, lo hace también en la ganadería. Abarata costos, produce animales resistentes a enfermedades comunes a su especie, puede generar productos con alguna mejora o algún valor agregado específico y novedoso, las utilidades aumentan y los productos especializados van a determinado sector consumidor. El desafío que se plantea para la producción animal consiste en proporcionar a la sociedad productos alimenticios que satisfagan sus cambiantes necesidades de nutrición, dentro de límites económicos y ambientales específicos. Sobre la base del principio fundamental “F = G + A” (es decir que el fenotipo de un animal refleja su aptitud genética intrínseca o genotipo tal como se expresa en un medio ambiente determinado), los criadores de animales han adoptado un enfoque doble para mejorar la calidad de su producción. Por un lado, han aprendido a dominar los componentes ambientales perfeccionando las prácticas de cría y alimentación de los animales, la profilaxis y el tratamiento de las enfermedades. Por el otro, la selección artificial ha permitido obtener continuas mejoras de la composición genética de las especies domésticas. La aplicación de complejos métodos biométricos en los programas de reproducción ha generado progresos genéticos espectaculares durante la segunda mitad de este siglo. La biotecnología se ha integrado al arsenal de herramientas destinadas a mejorar los componentes ambientales (A) y naturales (G) de la ecuación. Las aplicaciones de la biotecnología destinadas a mejorar los componentes ambientales, recientemente analizadas por Robinson y McEvoy (1993), incluyen: - las manipulaciones genéticas de las especies de forraje, para acrecentar su productividad o su valor nutritivo, - las manipulaciones genéticas de microorganismos a fin de producir aditivos alimenticios, - las manipulaciones genéticas de la microflora intestinal, - la producción de compuestos terapéuticos o profilácticos - comprendidas las vacunas - a partir de microorganismos genéticamente modificados, - la producción de hormonas o análogos hormonales a partir de microorganismos genéticamente tratados, - la inmunorregulación de los procesos fisiológicos, - el mejoramiento de los métodos de diagnóstico basados en el ADN. El presente informe se propone centrarse en las actividades actuales de aplicación de la biotecnología moderna a los componentes genéticos de la ecuación, con el fin de mejorar con mayor eficacia la composición genética de las especies domésticas. Esto es gracias a múltiples disciplinas que interactúan en la biotecnología y para ella, es el caso de la ingeniería genética. En julio de 1980, diecisiete voluntarios recibieron inyecciones de insulina en el Hospital Guy de Londres: se trataba de las primeras personas a las que se administraba una sustancia elaborada mediante técnicas de ingeniería genética. Dos años más tarde, la insulina procedente de cultivos bacterianos recibía autorización para administrarlo regularmente a humanos; fue el primer compuesto logrado mediante organismos modificados genéticamente. Finalmente se demostró que los microorganismos pueden producir proteínas extrañas a ellos, y que éstas son de uso tan seguro para el hombre como las originales. En pocas palabras la ingeniería genética es introducir información genética nueva en un organismo para dotarlo de características que no poseía. Una molécula de ADN contiene miles de genes. Por lo tanto. pero las transcriptasas inversas de los virus han sido la herramienta definitiva. Por consiguiente. 4. Se induce ese gen para que se elabore la proteína. Asi. Se seleccionan aquellas células en las que el gen se exprese en mayor cuantía. Hasta hace pocos años no se sabía cómo lograrlo. Esto se da mediante 4 pasos: 1. No poseemos técnica alguna que nos permita distinguir entre uno y otro. Ahora hay que convertir la información almacenada en el ARNm en un fragmento de ADN. es posible construir proteínas completamente inéditas. el aislar al gen debe partir de su producto. Obtención del gen en cuestión 2. La recolección del producto. fragmentando el ADNc en varios trozos y re empalmándolo al azar. Toda la producción realizada en función al uso de biotecnología en la ganadería inicia con la biotecnología de la reproducción. en este nivel la selección artificial sólo se podría aplicar a rasgos que revelan una variación genética "natural" en las . La utilidad de usar la ingeniería genética radica en la variedad de productos que se pueden obtener y los múltiples propósitos que esto puede alcanzar. 3. Las técnicas de reproducción recurren a la selección de los animales genéticamente superiores como progenitores de las generaciones subsiguientes. y de ellas se aísla el correspondiente ARNm. El más inmediato es el ARNm. Introducción del gen en el organismo elegido. Biotecnologia en la reproducción. El intervalo entre generaciones: cuanto más breve es el intervalo. rasgos caracterizados por algún grado de heredabilidad. esto es. esto es. la manipulación del genoma y la selección mediante marcadores (SMM). Al permitir la utilización en gran escala de un pequeño número de reproductores de élite. Existen métodos específicos para que se asegure una reproducción eficaz.poblaciones seleccionadas. mayor será el mejoramiento genético. La intensidad de la selección. Se pueden distinguir tres campos fundamentales en la biotecnología aplicada al mejoramiento genético del ganado: las técnicas de reproducción. la IA ha tenido repercusiones espectaculares en la intensidad de la selección. La biotecnología se está aplicando para acelerar los progresos genéticos sobre la base de los cuatro factores siguientes: aumentar la variación genética (o el sustrato molecular de los programas de reproducción). El índice de progreso genético o de respuesta a la selección depende de: La exactitud de la selección. Además. la precisión en la identificación de los animales genéticamente superiores. en particular de bovinos. ha facilitado la ejecución del programa de evaluación de la descendencia aplicado principalmente a las razas bovinas . y la transgénesis aplicada a los animales de cría. reducir el intervalo entre generaciones e incrementar la intensidad de la selección. aumentar la exactitud de la selección. es decir que cuanto más se aparten los futuros animales reproductores del valor medio de sus contemporáneos. más rápidos son los progresos genéticos. Inseminación artificial (IA): Sobre todo desde la elaboración de métodos eficaces de congelación del semen la IA ha pasado a ser la biotecnología más difundida en la producción animal. El efecto de estas metodologías sobre la respuesta genética se produce por las mismas vías que la OMTE. la OMTE podría llegar a desempeñar un papel importante en los países en desarrollo. la OMTE ofrece posibilidades para acentuar el mejoramiento genético aumentando la intensidad de la selección de las hembras. Ovulación múltiple y transferencia de embriones (OMTE): Al multiplicar la descendencia.el principal efecto de la OMTE podría deberse a la reducción del intervalo entre generaciones. es decir. un aumento de la intensidad de la selección de las hembras y una mayor exactitud de la selección tanto de machos como de hembras. fecundación in vitro (FIV): El número de embriones que se pueden obtener por año de una vaca utilizando la OMTE se limita en promedio a unos 20 o menos. la recolección de embriones se puede aplicar a vacas preñadas tanto como a animales prepuberales. empero – la especie en la que más difundida está esta tecnología . en comparación con el programa clásico de evaluación de la descendencia. mientras que la combinación de RO con MIV y FIV permite multiplicar ese número al menos por 5. y ha contribuido notablemente al mejoramiento del ganado al aumentar la exactitud de la selección pese a la prolongación conexa del intervalo entre generaciones.lecheras. En el ganado bovino. Transferencia de núcleos o clonación de embriones: La transferencia de núcleos totipotentes a oocitos enucleados . maduración de oocitos in vitro (MIV). Es más. sobre todo en especies que presentan pocas variaciones. Recolección de oocitos (RO). donde sería difícil poner en práctica la aplicación en gran escala de un programa de evaluación de la descendencia basado en la inseminación artificial. Pese a las dificultades técnicas que plantea. si los reproductores se seleccionan sobre la base de los resultados de sus dobles hermanas producidas por OMTE antes que en los resultados de su descendencia hembra: es el llamado esquema de los núcleos de selección de la OMTE. permite teóricamente producir grandes números de gemelos idénticos o "clonos". la fuente de núcleos totipotentes eran las blastómeras. . son suficientes cuando se combinan con técnicas de FIV. entre ellas la intensidad y la exactitud de la selección y el intervalo entre generaciones. Este podría llegar a ser el método predilecto para generar embriones del sexo deseado. sólo se justifica muy excepcionalmente desde el punto de vista económico. La reciente generación de células madres embrionarias totipotentes (de tipo “ES”) en ovinos. Criopreservación de gametos y embriones: La mayoría de los métodos conocidos sólo son eficaces si se los utiliza en combinación con métodos de congelación de gametos y embriones. Además. a la que seguirán probablemente adelantos similares en otras especies. La selección del sexo de los embriones también se puede lograr por microbiopsia y determinación del sexo utilizando secuencias Y específicas amplificadas mediante la técnica de reacción de polimerización en cadena (PCR). Pese a la posible utilización de blastocitos de la primera generación y de generaciones ulteriores como donadores de núcleos. Inicialmente. la dimensión de los clonos ha seguido siendo muy pequeña. Aunque las cantidades de células recuperadas son incompatibles con las prácticas tradicionales de inseminación artificial. empero. la criopreservación desempeña un papel esencial en los programas de conservación destinados a preservar la diversidad genética. Selección del sexo: Recientes adelantos en la clasificación por citometría de flujo permiten ahora separar eficazmente los espermatozoides viables portadores de un cromosoma X o Y. podría acrecentar considerablemente la eficiencia de la clonación de embriones (3). Este método. Los principios que rigen la clonación de embriones se resumen en la Figura Esta metodología abre la posibilidad de afectar la respuesta génética de muy distintas maneras. Experimentos recientes en los que se estudiaban las características del crecimiento y de las canales porcinas. Los adelantos de la genética molecular. estos métodos permiten descomponer los rasgos de producción en sus componentes o genes mendelianos individuales. el instrumento fundamental del especialista en genética. Este enfoque cartográfico es el primer paso en el proceso denominado clonación posicional que culmina con la identificación del gen causante y la mutación. Es asi como la genética molecular también juega un rol importante. Para los caracteres poligénicos. así como la producción de leche en los bovinos. Estos marcadores se pueden utilizar para localizar genes determinantes de rasgos fenotípicos en los mapas genómicos correspondientes aplicando estrategias de enlace genético. permiten ahora desarrollar cantidades ilimitadas de marcadores genéticos.El trabajo interdisciplinario es utilizado por la biotecnologia para la selectividad de las especies sobre las cuales desean desarrollar alguna característica determinada. impulsados por la Iniciativa del Genoma Humano. estos genes se denominan loci cuantitativos o Quantitative Trait Loci (QTL). El siguiente cuadro presenta la lista los caracteres monogénicos correspondientes a un solo gene que se han podido localizar en los animales de renta mediante el uso de esta técnica. . a los que pertenece la mayoría de los rasgos de producción. han demostrado de manera convincente la factibilidad de este enfoque basado en la cartografía de los QTL en los animales de cría. Por primera vez. . Además. la genotipificación de los marcadores resultará mucho menos costosa que la recolección de fenotipos. lo que acrecentará la variación genética utilizable como sustrato de los programas de selección. lo que facilitará la selección de más rasgos en un mayor número de individuos y. Se considera que la identificación de los QTL permitirá poner en práctica nuevos programas de selección "mediante marcadores" . el conocimiento de la biología molecular de rasgos complejos podría revelar nuevos mecanismos de la acción de los genes que requerirán un reajuste de los programas de selección con miras a su explotación óptima. Una buena ilustración de este argumento es el descubrimiento del modo de segregación no mendeliano que caracteriza a la hipertrofia muscular calípiga ("callipygous") de los ovinos. La cartografía de los genes que explica las diferencias raciales en lo referente a características de importancia económica facilitará su introgresión en otras poblaciones gracias a cruzamientos retrógrados mediante marcadores. Como el genotipo del marcador se puede obtener prácticamente en cada etapa del desarrollo e independientemente del sexo. hay muchas posibilidades de reducir el intervalo entre generaciones. El conocimiento molecular de esta entidad ha demostrado la inadecuación de los programas de selección tradicionales para su explotación y sugerido . El ejemplo más conocido tal vez sea la búsqueda de los genes que causan hiperprolificidad en la descendencia de razas porcinas chinas.Comprender la biología molecular de los rasgos de producción es importante por diversas razones. al que se denomina huella dominante negativa. Se confía en que la SMM aumentará la respuesta genética al afectar a los cuatro factores pertinentes. La información cartográfica sobre los QTL añadida a los datos sobre los resultados de los animales evaluados y los de sus parientes aumentará la exactitud de la selección al explicar la variación mendeliana de las muestras. aumentará la diferenciación o la intensidad de la selección. Por último. por consiguiente. Por último. Si bien estos métodos proveen un camino beneficioso para la producción existe otro método cuya expectativa supera los anteriores. Transgénesis Mientras que las estrategias tradicionales de reproducción y la SMM se limitan a la explotación de la variación genética preexistente en las especies o incluso la raza interesante.apareamientos entre líneas paternas y maternas específicas pero fenotípicamente normales para producir una progenie 100% calípiga. en tanto que la selección genética mediatizada por una recombinación de homólogos es específica del locus. lo que es esencial para la aplicación de estrategias de preservación rentables. los marcadores genéticos permiten cuantificar la diversidad genética existente en poblaciones domésticas. Se han distinguido dos enfoques principales para la producción de animales transgénicos: Por micro inyección de estructuras de ADN en el pronúcleo macho de los embriones en etapa unicelular. Por selección de genes en las células totipotentes en cultivos. Según el primer método el transgen se integra al azar en el genoma (lo que puede afectar su forma de expresión). la transgénesis ha abierto la excitante posibilidad de aprovechar las variantes genéticas entre distintas especies o inclusive de crear de nuevo. . seguida sea por la transferencia de los núcleos a oocitos enucleados o la microinyección en blastocitos. .Hasta hace muy poco el primer método era la única opción disponible para los animales de cría en ausencia de líneas celulares totipotentes apropiadas. Sin embargo. Se están realizando distintos proyectos transgénicos con objeto de: Aumentar el crecimiento y mejorar las características de las canales Aumentar la producción de leche y modificar su composición Incrementar la resistencia a las enfermedades Mejorar la producción de lana. empero. la aplicación transgénica en especies ganaderas que ha resultado más fructuosa hasta el presente es la utilización de animales como sistemas de expresión para la producción de productos proteicos de valor ("gene pharming"). La descripción reciente de células "ES" ovinas y su utilización para producir ovinos quiméricos. demuestra que también se podría disponer en un futuro próximo de métodos de selección de genes para la producción animal. existen desafíos en este campo de la biotecnologia. por manipulación del medio ambiente o del genotipo. El aumento de la rentabilidad de la producción de productos de origen animal. . Es probable que la contribución de la biotecnología vaya aumentado en el futuro a medida que progresen los métodos. Si bien esto soluciona muchos de los problemas a la hora de esperar que un producto sea barato y genere mas utilidades. sigue siendo un elemento esencial de los medios disponibles para lograr alimentar de manera adecuada y sostenible a la creciente población mundial. La biotecnología es un componente fundamental del arsenal de instrumentos requeridos para alcanzar este objetivo.El devenir de la biotecnología en las últimas décadas en la ganadería. la agricultura y el manejo de recursos naturales. se incluyen la evaluación y . Estas preocupaciones fueron manifestadas sobre todo por países que no pertenecen a América del Norte y Europa Occidental.Los Países Miembros que respondieron al cuestionario señalaron esencialmente tres clases de problemas relacionados con la aplicación de la biotecnología en la producción animal: Una creciente desconfianza y temor respecto de la biotecnología en el público en general. antes de tomar decisiones sobre el uso de dicha tecnología en problemas relativos a la alimentación. Entre esos puntos. Sobre la base de estos problemas que plantea la biotecnología. RIESGOS DE LA BIOTECNOLOGIA Al evaluar los beneficios y riesgos de la biotecnología moderna. Estas preocupaciones fueron expresadas principalmente por países de América del Norte y Europa Occidental. Asistencia a la capacitación en biotecnología de los futuros trabajadores en este ámbito. La escasez de científicos y técnicos suficientemente capacitados y la falta de apoyo a los proyectos destinados a aplicar la biotecnología a la producción ganadera. Dudas en cuanto a la rentabilidad de la biotecnología aplicada a la producción animal. se propuso que la OIE emprendiera las siguientes actividades de apoyo: Organización de campañas de información del público acerca de la naturaleza de la biotecnología. hay varios puntos que dilucidar. mediante el fomento de conferencias y programas de intercambio entre países. l999).manejo de riesgos. Por ejemplo. necesitarán saber si los genes de cierta característica se transfieren a otros alimentos tales como la soya. hay seis problemas de seguridad que la OECD(Organización para la Cooperación y el Desarrollo) cree que se deben considerar: transferencia de genes. es importante distinguir entre riesgos inherentes a la biotecnología y riesgos que trascienden la biotecnología. a pesar de que no existe ninguna evidencia que lo pruebe. un alimento GM con un alto contenido de hierro digerible puede tener un efecto positivo en la salud si es consumido por una persona con deficiencia de hierro. También hay preocupaciones sobre los riesgos potenciales a la salud del uso de señales de resistencia antibiótica de alimentos GM. Se requerirán etiquetas si tales cultivos se llegaran a comercializar. y seguridad del personal encargado del trabajo (Cook. manifestaciones del material genético tomado de patógenos. También hay que tomar en cuenta el papel de la propiedad intelectual para recompensar la innovación y permitir el acceso a la tecnología desarrollada por otras personas. los riesgos se derivan del contexto social y político en el cual se utiliza la tecnología. por ejemplo. En cambio. Algunas personas alérgicas a ciertas nueces. Estos riesgos deberán ser evaluados e identificados antes de que se comercialice. y cómo su uso puede beneficiar o perjudicar los intereses de diferentes grupos sociales. la transferencia de genes de una especie a otra también puede conllevar la transferencia de riesgos de alergias. variabilidad genética y fenotípica. . efectos de las características. En el segundo grupo. Al juzgar los riesgos y beneficios. EN LA SALUD: Los efectos en la salud de los alimentos cultivados de variedades de cultivos modificados genéticamente (también conocidos como alimentos GM) dependen del contenido específico del alimento en sí y puede potencialmente ser beneficioso u ocasionalmente dañino para la salud humana. Entre ellos cabe destacar los efectos en la salud humana y los riesgos ambientales. Los primeros incluyen aquellos que tienen que ver con la seguridad en la alimentación y con la conducta del producto en relación con el medio ambiente. dentro de un sistema efectivo de regulación. malezas. En cuanto a los riesgos ambientales. .Se podrán requerir etiquetas en algunos países para identificar el contenido nuevo que resulte de la modificación genética por razones culturales o religiosas o simplemente por el hecho de que los consumidores querrán saber cuál es el contenido del alimento y cómo fue producido para tomar decisiones basadas en conocimientos. debido a la polinización cruzada en donde el polen de los cultivos GM se difunde a cultivos no GM en campos cercanos. sin que dependan de los riesgos de salud. Esto puede hacer que se desarrolle una resistencia al Bt en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM. si se lo suelta en un ambiente particular. como pájaros y mariposas. por plantas con el gene Bt. Esto puede hacer que se dispersen ciertas características como resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM. Cuando se han aprobado tales liberaciones. con el potencial posterior de convertirse en maleza. También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo. problemas que soluciona y demás ventajas. Otros riesgos ecológicos potenciales surgen del gran uso de maíz y algodón modificados genéticamente con genes de insecticidas del Bacillus thuringienisis (el gene Bt). El monitoreo de estos efectos de nuevos cultivos transgénicos en el ambiente y el crear enfoques efectivos de manejo de riesgos son componentes esenciales para investigaciones posteriores de manejo de riesgos. Se está intentando manejar este riesgo en plantas iniciales de cultivos GM mediante la plantación de secciones "de refugio" en campos de algodón de Bt con variedades de insectos susceptibles para reducir la oportunidad de que los insectos evolucionen hasta lograr la resistencia a las plantas que tengan el gene Bt (Gould. y si es así. es un campo fructífero de investigación futura como parte de la ecología de cultivos. el monitoreo del comportamiento de los GMOs luego de que hayan sido soltados. Este riesgo ecológico puede evaluarse cuando se decida otorgar al GMO una característica específica. Como todo avance genera varios beneficios a los que podemos aceptar para profundizar. EN EL AMBIENTE: Dentro de los riesgos ecológicos potenciales identificados consta el incremento de la maleza. bajo cuáles condiciones. 1999). BENEFICIOS Los actuales beneficios de la biotecnología incluyen: • • • • • • Resistencia a las enfermedades Reducción del uso de pesticidas Alimentos más nutritivos Tolerancia a los herbicidas Cultivos de crecimiento más rápido Mejoras en el sabor y la calidad Algunos de los productos que han sido mejorados a través de la biotecnología son: a. Maíz. Soja con menor contenido de grasas saturadas y mayor contenido de ácido oleico. Pimientos mejorados para lograr un mejor sabor (más dulces) y que permanezcan más duros después de la cosecha e. Papas y maíz resistentes a las enfermedades y que ofrecen mayores rendimientos. Papayas resistentes a los virus que logran que los cultivos sean más confiables y se obtengan mejores rendimientos d. soja y algodón que ahora requieren menores aplicaciones de herbicidas/pesticidas b. . lo que ofrece una mejor estabilidad cuando se fríe c. El volumen de cultivos biotecnológicos en desarrollo continúa creciendo. desarrollados de manera tal que contengan más estearatos. como por ejemplo. La biotecnología se ha usado en un número de cultivos por varios años. Melones más pequeños sin semilla que representen una porción Bananas y piñas con cualidades de maduración demoradas Maní con un mejor equilibrio proteico Bananas resistentes a los hongos Tomates con mayor contenido de antioxidantes (licopeno) que las variedades actuales Frutas y vegetales que contengan mayores niveles de vitaminas C y E. Algunos de los beneficios que se pueden esperar en el futuro cercano incluyen: o Reducción de los niveles de toxinas naturales. se espera que en los próximos años haya más productos mejorados genéticamente en el mercado. toxinas y contaminantes (para reducir el riesgo de las enfermedades que se transmiten por los alimentos) o Prolongación de la frescura Los productos que tendrían presencia en el mercado son Aceites. lo que hará que las margarinas y las grasas vegetales sean más saludables. como los alérgenos. el de soja y canola. para mejorar la protección que brindan contra el riesgo de contraer enfermedades crónicas como el cáncer y trastornos cardíacos . en las plantas o Aparición de métodos más simples y rápidos para detectar a los patógenos. batatas (patata dulce) y melones mejorados para tener mejor calidad y condiciones nutritivas Fresas con mejores rendimientos y mayor duración. los agricultores podrán cultivar en partes del mundo que en la actualidad no son aptas para este tipo de actividades. Además de producir alimentos adicionales. Esto permitiría aumentar el conjunto de genes agrícolas de que miles de millones de seres humanos dependen para obtener la alimentación básica. La biotecnología también permitirá que los agricultores incorporen mejoras en las variedades vegetales. un agente natural que combate el cáncer Pimientos. bananas. mejor sabor y textura Al aumentar la capacidad de los cultivos para resistir los factores ambientales. frambuesas. . que utiliza genes transferidos de las plantas de arvejas Fresas que contengan mayores niveles de ácido elágico. esta realidad también podría proporcionar a las economías de las naciones en desarrollo más fuentes de trabajo y una mayor productividad. Otro de los beneficios económicos y ambientales que se esperan concretar es en el área de uso de fertilizantes. Cabezas de ajo con más alicina. fresas. sustancia que posiblemente ayude a reducir los niveles de colesterol Arroz más rico en proteínas. 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Report "Biotecnología Aplicada a La Ganadería Monografia"