Biotecnología: Importancia en el presente y futuro
Artículo
publicado en Telos. Fundación Telefónica. Interesante y propio para la
reflexión y el debate.
La
biotecnología cambiará el mundo
POR ANTONIO ORBE
Deslumbrados por los avances en computación y
comunicaciones que han cambiado el mundo en el último medio siglo, prestamos
poca atención a las ciencias de la vida. En las próximas décadas, el cambio
vendrá de la mano de la biología. El potencial de la biotecnología está por
descubrir.
Según Roy Amara, “Nuestra tendencia es sobrestimar
los efectos de una tecnología en el corto plazo y subestimar el efecto en el
largo plazo”. Nada es más cierto que su frase en el ámbito de
la biotecnología y la biomedicina. Constantemente escuchamos noticias
sobre la inminente curación de cualquier cáncer, la cura del envejecimiento o
la transformación de ser humano en un cíborg superhumano. En el corto plazo los
avances son importantes, pero en el medio plazo el mundo va a cambiar merced a
la biotecnología.
La computación y las comunicaciones han cambiado
el mundo desde que en los años cincuenta del pasado siglo se comenzaron a usar
los primeros ordenadores comerciales. La constante investigación, la
miniaturización y el rendimiento económico impulsaron exponencialmente el
desarrollo de los ordenadores. Esos cambios tecnológicos han supuesto cambios
sociales como la explosión de internet y las redes sociales y la transformación
digital en las empresas.
Los avances en computación son fascinantes y
meritorios porque comenzamos de la nada. No existían en la naturaleza ordenadores
ni materiales que sirvieran de base y modelo más allá del modelo de la mente
humana y los protomateriales que son la base de los componentes informáticos.
La enorme ventaja es que cada avance es medible y replicable.
La biología, por el contrario a la computación, se
basa en la chapuza, el ensayo y error poco reproducible y estandarizable. Pero
tiene una enorme ventaja: la vida ha creado una gigantesca caja de herramientas
que apenas estamos empezando a descubrir, manipular y utilizar.
Aunque hayas hecho tu plato favorito decenas de
veces, nunca puedes estar seguro de que la próxima vez quedará igual y siempre
tienes algo de temor. Un poco más de tiempo en un paso, un poco menos de
ingrediente en otro, un poco más o menos de agua, temperatura o tiempo y todo
cambia: tu receta estrella decepciona a tus amigos. Quien hace cerveza en casa
bien sabe que los resultados son inciertos. Y lo mismo sucede con los vinos, a
menos que el proceso está sumamente protocolizado. La biología es así:
demasiadas variables. Miles de investigadores de todo el mundo avanzan
penosamente realizando experimentos que, como las recetas, la cerveza o el
vino, son difícilmente replicables. El mundo de los ordenadores es un mundo
seco y predecible. El mundo de la vida es húmedo y variable. Es varios órdenes
de magnitud más sencillo crear un virus informático que uno biológico.
La vida ha creado una gigantesca caja de
herramientas que apenas estamos empezando a descubrir, manipular y utilizar
Tradicionalmente la actividad humana se basaba en
la manipulación de la materia, de los átomos. Con la llegada de la era de la
información, la gestión de los bits ha pasado a ser primordial. En el siglo XXI
está llegando el tercer componente de la tríada: el gen. Pronto el mundo se
basará en la manipulación de átomos, bits y genes. El gen aúna características
de los otros dos componentes básicos. Está compuesto de átomos como el resto de
la materia, pero contiene y maneja información como no lo hace una piedra. El
gen es el bit biológico (técnicamente un gen son cantidades ingentes de bits),
el gen es el bit en el mundo de los átomos.
Apenas se había formado la Tierra hace 4.500
millones de años cuando ya comenzó el experimento biológico. En mil millones de
años aparecieron las moléculas complejas y los ácidos nucleicos. Las bacterias
tienen 3.500 millones de años. Desde entonces no han parado de crear
herramientas para la vida. Cientos de miles de moléculas que realizan las más
modestas funciones y que en conjunto producen la fantástica actividad
biológica. Las células más avanzadas, los eucariontes, que forman organismos
como nosotros, tienen 2.000 millones de años. Este gigantesco conjunto de
herramientas permite el metabolismo, la captación de la energía solar, la
respiración, la construcción de individuos, el almacenamiento y transporte de
energía y la reproducción, por simplificar. Hoy estamos en condiciones de
comenzar a manipular y cambiar estas herramientas. Por contraposición a la
computación, no partimos de cero. Todo está ahí.
INFOGRAFÍA: LA BIOTECNOLOGÍA
Los avances en genética son fulgurantes. El
descubrimiento de la herencia, de los genes y del ADN supuso el establecimiento
de sólidas bases de trabajo. El Proyecto Genoma Humano consiguió la
secuenciación de nuestro genoma en 2000, fruto del trabajo de entidades
públicas y la conocida Celera Genomics de Craig Venter. El Proyecto
Earth BioGenome tiene como objetivo la secuenciación de todos los genomas
de las especies de la Tierra. Se han secuenciado los genomas de bacterias,
virus, levaduras, hongos, parásitos, plantas como el arroz y el trigo o
animales como los ratones, las ratas, los chimpancés, el gato, el conejillo de
Indias y el conejo.
En cuanto a los seres humanos, el Proyecto
100.000 genomas pretende llegar a esa cifra. Ya hemos conseguido que la
secuenciación de un genoma (el tuyo, por ejemplo) esté por debajo de los
1.000€. Un número creciente de empresas ofrecen sus servicios de secuenciación.
Nos estamos acercando al DCT, el Test genético de acceso directo al consumidor.
Aunque lo hayamos secuenciado, no entendemos el
genoma. El proyecto ENCODE pretende comprender el significado y
función de cada parte del genoma, qué codifica qué, que regula, qué promueve y
qué no sirve para nada. Aún queda mucho.
La técnica más renombrada en biotecnología
actualmente es CRISPR. Se basa en una herramienta que tienen algunas
bacterias para reconocer el ADN de los virus que las atacan y que han
incorporado a su propio genoma. Cuando viene de nuevo el virus, la bacteria
reconoce la secuencia y lo combate. Esta herramienta bacteriana tan
aparentemente sin interés está revolucionando la biotecnología. Ha permitido
cortar y pegar fragmentos de ADN y modificar su estructura y comportamiento. Ya
es posible editar el genoma de forma precisa y barata. Ha posibilitado, además,
la democratización de la ingeniería genética. De pronto, miles de laboratorios
del mundo pueden hacer experimentos antes reservados a los muy pudientes.
Herramientas de desarrollo baratas, acceso a
librerías de productos modulares ya desarrollados, comunidad de usuarios… Todo
esto recuerda al mundo del software libre
El colosal repertorio de herramientas moleculares
presentes en los distintos seres vivos está siendo catalogado en librerías
génicas para crear genotecas. Además de poder modificar el genoma de un
individuo concreto, estamos alcanzando la reacción genética en cadena por la
que se transmiten los genes modificados a grandes partes de una población. Esto
es de esencial importancia en la erradicación de enfermedades como la malaria.
Herramientas de desarrollo baratas, acceso a
librerías de productos modulares ya desarrollados, comunidad de usuarios… Todo
esto recuerda al mundo del software libre. Cuando las empresas
realizaban sus desarrollos propietarios todo iba lento y era caro. La comunidad
de software libre ha supuesto un gigantesco avance en la
computación. Mucho del software que usas en tu móvil es software libre,
empezando por el Linux de tu sistema operativo. Del mismo modo, laboratorios
del mundo entero empiezan a disponer del conocimiento, las herramientas y las
librerías modulares de genes para ensamblarlos. La revolución genética no ha
hecho sino empezar.
La clonación de la oveja Dolly ocurrió en 1996.
Desde entonces, las noticias no paran de sucederse. En 2016 nació el primer
bebé con ADN de tres padres. El código genético universal está hecho de
secuencias de 4 bases en el ADN; la NASA ha anunciado que financia la creación
de un ADN con 8 letras llamado “hachimoji”. Los avances se suceden y es difícil
ver el límite.
Las aplicaciones en biomedicina son evidentes. La
lucha contra el cáncer es hace mucho tiempo una lucha bioquímica y genética.
Las enfermedades raras son en gran parte causadas por simples mutaciones en una
sola letra de nuestro genoma y su investigación ve con esperanza los avances
genéticos. El envejecimiento, que nos afecta o afectará a casi todos, se
beneficiará de la investigación genómica.
La criminología ha hecho suyas las herramientas
genéticas y son una de sus armas favoritas. Hoy hay multitud de empresas que
proporcionan pruebas de paternidad a partir de pocos restos como un vaso
manchado o una colilla.
La antropología aúna las clásicas herramientas
basadas en el estudio de yacimientos con el estudio genómico. El genoma del
Neanderthal se secuenció en 2013 y asombró al mundo al descubrir que nuestras
especies se mezclaron en numerosas ocasiones y que tenemos restos de ellos.
La agricultura y la ganadería se han visto
beneficiadas por la ingeniería genética y los transgénicos están a la orden del
día. La producción de insulina para diabéticos se realizaba extrayéndola de
animales como los cerdos generando una gran cantidad de problemas para los
pacientes. Hoy se obtiene de bacterias modificadas genéticamente para que
produzcan la sustancia, vital para los pacientes.
La primera modificación genética de humanos ya se
ha realizado. Algunas barreras como la existente entre la clonación terapéutica
y la eugenésica se difuminan
Tantos avances han alertado sobre su mal uso y los
comités éticos están poniéndose al día. El anuncio de que el científico chino
He Jiankui modificó genéticamente a dos gemelas ha advertido al mundo de que la
regulación es insoslayable. Pero lo cierto es que la primera modificación
genética de humanos ya se ha realizado. Algunas barreras como la existente
entre la clonación terapéutica y la eugenésica se difuminan. El límite de la
línea germinal que posibilita la extensión de los cambios a la descendencia es
también endeble.
Cuando el húmedo mundo de la tecnología se vaya
“secando” y los datos sean más estandarizables, veremos la irrupción de las
herramientas de big data y la inteligencia artificial. El
conocimiento crecerá exponencialmente.
El avance de la biotecnología no solo se referirá
a la biomedicina. Áreas enteras cambiarán con el uso barato del gigantesco
potencial biológico. Los plásticos son derivados del petróleo, compuestos
orgánicos. Razonablemente veremos nuevas generaciones de plásticos con mejores
propiedades y sin los inconvenientes de los actuales. Veremos también nuevos
materiales como ropa o productos químicos como son los detergentes que ya usan
enzimas.
La capacidad de almacenamiento y procesado de la
información que tiene el ADN puede suponer la llegada de ordenadores biológicos
que, superen o no, complementen los de silicio.
La mayoría de la energía que usamos viene de
componentes fósiles. Es una biotecnología rudimentaria que quema la energía
acumulada por las plantas durante millones de años. Pero las plantas siguen
realizando la fotosíntesis hoy como ayer. Transforman la energía solar en una
suerte de moneda energética universal llamada ATP. Nuestras neuronas generan
impulsos eléctricos usando ese mismo ATP. Disponemos de todas las herramientas
para generar electricidad: la captación de la energía solar, el almacenamiento
en ATP y la producción neuronal de electricidad. Ensamblar estos módulos en una
única célula o en un conjunto de moléculas es cuestión de tiempo.
Veremos cambios que ni sospechamos. La
biotecnología cambiará el mundo como antes lo hicieron los ordenadores.
Bibliografía
Montoliu, L. (2019): Editando genes: recorta, pega y colorea.
Pamplona, Next Door Publishers.
Hachimoji. “DNA and RNA: A genetic system with eight building blocks” en Science (2019,
Vol. 363, Issue 6429, pp. 884-887). DOI:
10.1126/science.aat0971. Disponible en: http://science.sciencemag.org/content/363/6429/884/tab-figures-data
Earth Biogenome Project. Disponible en: https://www.earthbiogenome.org/
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