Ingeniería genética en la industria

( Publicado en "La Revolución de la Bioingeniería", Fernando Mönckeberg, 1988,
Editorial Mediterráneo )


La biotecnología, descrita como el uso de organismos vivos a sus productos (enzimas) en la industria, es un proceso utilizado desde tiempos inmemoriales. Los sumerios ya empleaban los procesos de fermentación para fabricar cerveza, hace por lo menos 6 mil años antes de Cristo. Por las inscripciones en piedras, sabemos que los egipcios fabricaban vino y pan fermentando la levadura, en el año 4 mil antes de Cristo. Aún hoy se utiliza la misma levadura en la elaboración del pan. Además, una enzima llamada cuajo, que se extrae del estómago de los rumiantes, se utiliza para tratar la leche y producir quesos. Del mismo modo, el yogurt se fabrica con la participación de un organismo vivo llamado lactobacillus caseii.

En la época actual, la biotecnología ha continuado progresando. Así, por ejemplo, durante la Primera Guerra Mundial el científico israelí, Chaim Weizmann, que llegase a ser Presidente de su país, logró aislar las bacterias que trasforman el maíz o la melaza en acetona, sustancia que sirvió para endurecer las alas de los aviones y para fabricar un explosivo llamado codita. También Weizmann, descubrió las bacterias capaces de producir butanol y que se usa para fabricar caucho sintético. También por esos años, Carl Neuberg, de Alemania, modificó los procesos de fermentación para producir glicerina, la que se puede trasformar en la explosiva nitroglicerina. El descubrimiento del hongo que produce la penicilina, penicillium notatum, realizado por Sir Alexander Fleming, en 1928, en el Hospital de St. Mary, quedó en suspenso hasta que un equipo de científicos de Oxford (Ernst Chain y Howard Florey) desarrolló el producto por fermentación para tratar las heridas de los soldados en la guerra. Más tarde, por fermentación, los laboratorios Upjohn comenzaron a fabricar la cortisona.

Los procesos de transformación biológica poseen una serie de ventajas con respecto a los procesos químicos tradicionales, lo que ha resultado en una utilización creciente de este tipo de tecnología. En primer lugar, hay que mencionar que, mientras la industria química tradicional, utiliza como principal materia prima el petróleo o sus derivados, los catalizadores biológicos (enzimas),bacterias, levaduras, hongos, utilizan en su mayoría azúcares, almidón o residuos de las industrias agroalimenticias, como materia prima para la síntesis de los mismos productos. En segundo lugar, todas las reacciones biológicas se efectúan en presencia de agua, contrariamente a muchos procesos químicos que se realizan en solventes orgánicos de alto costo y toxicidad. Más aún, los biocatalizadores trabajan a bajas temperaturas (20-600C) y a presión ambiental, lo que permite una significativa reducción de los costos de equipos y operación. En tercer lugar, las reacciones biológicas se caracterizan por su alta especificidad, contrariamente a las reacciones químicas, permitiendo rendimiento de conversión de hasta un 100%, con un mínimo de reacciones colaterales. El ejemplo más ilustrativo es la producción de aminoácidos. En efecto, por síntesis química se obtiene, para cada aminoácido, una mezcla entre dos formas diferentes según la disposición tridimensional, las formas D y L de cada aminoácido, de la cual sólo la forma L- es biológicamente activa. Estas dos formas son muy difíciles de separar, lo que encarece enormemente su costo final. Por síntesis bioquímica, en cambio, se obtiene un 100% de L-aminoacido.

Durante los últimos años, debido a las nuevas técnicas de manipulación genética, las posibilidades de la biotecnología se han ampliado en forma insospechada. Modificando los genes de bacterias y levaduras se está logrando mayor eficiencia en los procesos enzimáticos y mejor control en los procesos industriales que las utilizan. Mediante la técnica del DNA recombinante se ha conseguido también que bacterias o levaduras produzcan moléculas complejas que nunca antes se había pensado en sintetizar. Como ya ha sido descrito, es posible extraer un trozo de DNA de una célula de mamífero e introducirlo al interior de una bacteria o levadura y lograr que esta, al ser cultivada, produzca la proteína respectiva. De esta tecnología se ha comenzado a sacar provecho, haciendo trabajar a los organismos unicelulares para que produzcan las sustancias para las cuales el hombre los programó.

El procedimiento ha sido particularmente útil para sintetizar proteínas humanas imposibles de obtener por métodos químicos. Estos microorganismos programados son en realidad verdaderas fábricas de proteínas. Esta tecnología, con distintas variables, está ofreciendo enormes beneficios a la industria de aumentos, a la industria farmacéutica, a la industria extractiva, a los procesos de descontaminación, a los procesos de degradación y a la industria química, en general. Lo ya avanzado permite predecir la iniciación de una nueva revolución industrial.

Ya en Estados Unidos y en Japón, se han creado numerosas empresas biotecnológicas. Otras aparecerán, en el futuro. Todo esto en la medida que vaya progresando la tecnología y nuevas posibilidades se vayan creando para ella.

Realidad y Perspectivas Industriales de la Manipulación Genética


1. Industria Farmacéutica

Nuestro organismo, para su normal funcionamiento, produce numerosas proteínas en cantidades adecuadas que intervienen en los procesos metabólicos. En algunas enfermedades se produce una baja en la cantidad y/o actividad de alguna de estas proteínas. La administración exógena de la proteína muchas veces puede corregir la deficiencia que origina. Tal es el caso, por ejemplo, de la insulina (hormona proteica) cuya deficiencia produce la diabetes o la falta de la hormona de crecimiento que causa el enanismo. En estos dos casos específicos, la única forma de tratar esas enfermedades era extrayendo estas proteínas de tejidos animales (insulina) o de la pituitaria de cadáveres humanos (hormona de crecimiento). Hoy en día, la manipulación genética ofrece la alterativa de producir estas y otras proteínas utilizando bacterias o levaduras.

Las moléculas proteicas, de gran tamaño, son muy complejas como para ser sintetizadas por métodos químicos, por lo que la síntesis microbiana es la única posibilidad real. Más aún, esos microorganismos pueden sintetizar la proteína humana, que puede diferir en su estructura química de la proteína de otras especies. Así, por ejemplo, la hormona de crecimiento de cerdo, es muy poco efectiva en el hombre e incluso puede producir reacciones no deseadas de rechazo inmunológico. A las bacterias, en cambio, se las puede programar para que produzcan hormona de crecimiento humano (Figura 2 y 3).

En 1982, los laboratorios Eli Lilly, junto a Genetech (USA), lograron producir insulina humana, por ingeniería genética, la que ya ha sido aprobada por los organismos reguladores, como el Food and Drug Administration. De igual modo, se ha logrado producir hormona de crecimiento humana, cuyos ensayos clínicos han sido exitosos en enanos hipofisiarios. La disponibilidad de esta hormona ha abierto también otros campos de uso, como cicatrizante, o para el tratamiento de la osteoporosis del anciano. Recientemente, investigadores de la Universidad de Cornell (USA), han descrito que la administración de la hormona de crecimiento a vacas lecheras aumenta la producción de leche hasta en un 40%. Del mismo modo, la administración de hormona de crecimiento acelera notablemente el crecimiento y desarrollo de los peces (truchas).

Otra proteína humana, fabricada por métodos de la ingeniería genética y que ha sido aprobada para su uso clínico, es el interferon. Esta es una proteína que el organismo humano produce en forma natural y que interviene en los procesos inmunológico de defensa contra las infecciones virales, y que al mismo tiempo coayuda a que el organismo presenta mayor resistencia al cáncer.

Recientemente, la Food and Drug Administration (USA) dio su aprobación para la comercialización del alfa interferon indicado para el tratamiento de la leucemia de células vellosas, que es una forma rara de cáncer de los glóbulos blancos.

Durante los últimos años, se ha descrito una serie de sustancias de acción hormonal producidas localmente en los tejidos y en cantidades extremadamente bajas, llamadas citoquinas o factores de crecimiento celular. Debido a sus bajísimos niveles de producción en forma natural, el estudio de su mecanismo de acción se encuentra aún en etapas iniciales, aunque constituye en la actualidad uno de los más fértiles campos de la biología. Por las mismas razones, su utilización clínica se ha visto retardada. No obstante, todo hace pensar que esto cambiará radicalmente en los próximos años. La ingeniería genética ha permitido mejorar mucho esta situación, ya que ahora es posible producir suficiente cantidad de citoquinas, incluso como para poder llevar a cabo ensayos clínicos en humanos y en animales. Una de las citoquinas de mayor interés, es el llamado factor de crecimiento epidérmico (EGF), polipéptido de 53 aminoácidos que posee una potente acción estimulante del crecimiento y división de las células de la piel y de la córnea. Por ello, se está utilizando para acelerar la reparación de la piel dañada por traumatismos, heridas o quemaduras. En oftalmología, se usa también para mejorar la cicatrización de heridas de la córnea, en cirugía de trasplante de córnea, o en otros procedimientos quirúrgicos que involucran a este tejido. Otra sustancia que se está ensayando, es el factor de crecimiento nervioso, que hace que células nerviosas inmaduras, maduren, pero que también puede ser muy importante para lograr la sobrevida de células del cerebro y puede que ayude a prevenir la degeneración de células cerebrales en enfermedades tan graves, como el Alzheimer o demencia senil. Ya se ha conseguido también producir por ingeniería genética, otras citoquinas con grandes potencialidades terapéuticas: factor de crecimiento similar a la insulina (somatomedina),factor de crecimiento endotelial factor de crecimiento plaquetario, etc. Todos ellos ya están siendo ensayados en animales y pronto iniciarán los estudios clínicos. Amgen (California, USA), junto a Kiren, empresa biotecnológica japonesa, han desarrollado un modo para producir eritropoyetina humana, una hormona que regula la producción de glóbulos rojos y que puede tener una gran importancia en el tratamiento de las anemias.

Otras sustancias parecen influir en el sistema inmunológico. Nicholas Plomikoff, de Oral Roberts Universiry, en Tulsa, está trabajando con una proteína llamada metionina encefalina, que regula la actividad de los glóbulos blancos y se cree que puede servir para el tratamiento del cáncer y probablemente del SIDA.

Del mismo modo, empresas norteamericanas y japonesas, están produciendo por técnicas de ingeniería genética, interleuquina-2, un agente regulador inmunológico producido por los linfocitos, y el factor activador del plasminógeno tisular, de gran utilidad en el tratamiento de algunas enfermedades que afectan el proceso normal de coagulación sanguínea. Este factor es capaz de disolver los coágulos que bloquean las arterias coronarias, produciendo un infarto. Los ensayos clínicos han sido muy exitosos, si el producto logra administrarse a tiempo.

También se ha logrado conseguir recientemente, una alta producción mediante técnicas de ingeniería genética de una enzima que puede tener un gran uso médico, la superóxido dismutasa humana. La enzima obtenida de este modo, es idéntica a aquella aislada de glóbulos rojos humanos. La superóxido dismutasa es una metaloenzima que posee cobre y zinc en el sitio activo y su función es eliminar los radicales libres producidos por el oxígeno. Si bien es cierto que el oxígeno es vital para el funcionamiento de los tejidos vivos, su exceso es tóxico. Se puede comprobar el daño producido por el oxígeno, cuando un órgano o un tejido sufre una carencia total o parcial de irrigación y luego, repentinamente, es perfundido con sangre y aumenta bruscamente su nivel de oxigenación. Tal es el caso del corazón o cerebro luego de un infarto, durante los trasplantes de órganos o cuando se restablece la circulación del músculo cardíaco, por procedimientos quirúrgicos (by pass), o en pacientes que reciben oxígeno mecánicamente. En estas ocasiones la superóxido dismutasa puede ser muy útil para prevenir el daño tisular. También esta enzima se utilizó en el tratamiento de la artritis reumatoidea, donde la inflamación y destrucción de las articulaciones parecen estar mediadas por radicales libres del oxígeno producidos durante el mecanismo de autoinmumdad.

Más recientemente, se ha hecho énfasis en una nueva sustancia proteica, sintetizada por los macrófagos, que se ha denominado caquectina constituida por una cadena de 20 aminoácidos. Esta sustancia aumenta en los estados de caquexia y de allí su nombre. El enfermo en esta situación pierde peso en forma continua y acelerada, atribuyéndose este efecto a dicha sustancia. Durante los cuadros infecciosos también se incrementa la producción de caquectina. Parece ser que ella juega también un rol importante en el shock, agravándolo. Anthony Ceramy y Bruce Beutler, de la Universidad Rockefeller (USA), creen que se podría tratar el shock con un anticuerpo anti-caquectina. Por ese motivo es que la caquectina ya se ha clonado en bacterias con la idea de preparar un anticuerpo monoclonal.

Lo interesante es que la caquectina aparece como muy semejante a otra sustancia descrita hace algún tiempo atrás y que se denominó factor necrotizante tumoral. Ambas están constituidas por 20 aminoácidos y 15 de ellos son iguales. Actualmente se tiende a pensar que ambas sustancias son lo mismo, vale decir, una misma molécula con 2 conformaciones diferentes. A su vez pareciera que ambas deprimirían los niveles de ciertos RNA mensajeros en el interior de la célula. Ello explicaría que la misma sustancia indujera la caquexia, agravara el shock y al mismo tiempo tuviera efecto antitumoral. En la actualidad, esta sustancia ya ha sido clonada y se está ensayando en el tratamiento del cáncer en animales.

En resumen, la industria farmacéutica se está viendo muy beneficiada con estas nuevas tecnologías y la posibilidad de producir masivamente moléculas proteicas complejas, de muy diversas acciones y de uso potencial en medicina.

La ingeniería genética está ayudando también a identificar y conocer el mecanismo de acción de sustancias que tienen acción hormonal y que hasta ahora había pasado desapercibidas porque actúan en muy pequeñas concentraciones.

No cabe duda que este texto de la biotecnología está recién comenzando y muchos otros productos se describirán en un futuro próximo. Basta sólo señalar que en una revisión reciente, Schmidtke y Cooper, señalan que ya se han publicado más de 2500 artículos en relación a clonación de genes humanos. Según ellos predicen, que la tendencia a investigar en esta área, continuará y que se estabilizará a razón de 1000 publicaciones por año.


2.Industria Agroalimentaria

a) Industria de la cerveza

Como ya señalábamos, desde tiempos inmemoriales, la cerveza se obtiene por un proceso biotecnológico, en el cual a la cebada se le agrega una Ievadura (Sacharomyces cerevisiae). Esta, por acción enzimática, degrada y metaboliza el almidón y/o el azúcar, produciendo anhídrido carbónico y etanol. En la actualidad, también por ingeniería genética, se ha modificado esa levadura para hacerla más eficiente o para obtener cervezas de diferentes calidades.

b) Industria del queso

Del mismo modo se está beneficiando la industria quesera. La producción de queso se obtiene por un proceso biológico en el cual las bacterias trasforman la lactosa en ácido láctico y otros ácidos orgánicos. En la actualidad, una de las investigaciones más relevantes en este campo es la modificación genética de dichas bacterias para hacerlas más resistentes a los bacteriófagos, quienes destruyen a las bacterias antes de que éstas puedan producir ácido láctico, arruinando así la producción de quesos.

Para producir los quesos es indispensable una enzima proteolítica que se extrae del estómago de los terneros: la quimosina o renina (cuajo). Con ella se coagula la leche para producir el queso. Diversos investigadores han estado trabajando para lograr que las bacterias logren producir esta enzima. Para ello, han extraído el gen que codifica para la enzima de células del estómago y/o han clonado en E. coli y en S. cerevisiae. Desgraciadamente, no se había logrado la expresión de este gen en estos últimos microorganismos. A mediados de 1986, investigadores del Genetech (USA), vencieron esta última barrera al lograr la expresión de este gen en el hongo Aspergillus oryzae.

También se han clonado los genes que codifican para las enzimas que hidrolizan la caseína, que es la proteína más abundante de la leche, dándole al producto mejores características funcionales. Con procedimientos similares se ha logrado modificar bacterias para que le aseguren un adecuado sabor al queso. Durante el proceso de maduración del queso, las enzimas bacterianas hidrolizan las proteínas y las grasas de la leche, produciendo sustancia que junto al ácido láctico y otros productos metabólicos proporcionan las características aromáticas y de sabor particulares a cada tipo de queso. Ya se está utilizando la ingeniería genética con estas bacterias para lograr quesos con aromas y sabores específicos.

c) Industria Vitivinícola

La producción de vinos dejó de ser un proceso empírico, para trasformase en un proceso perfectamente controlado a través de las modernas técnicas de bioingeniería. En la obtención del vino existe una fermentación primaria del jugo de la uva mediante la cual los azúcares son trasformados a alcohol, y una fermentación secundaria que produce ácido láctico y anhídrido carbónico a partir de ácido L-málico. Este último proceso se logra mediante tres reacciones. Primero, el ácido málico es convertido en ácido oxalacético por la enzima deshidrogenasa málica. Luego, este ácido es trasformado en ácido pirúvico por las enzimas oxalacetato-decarboxilasa, y finalmente el ácido pirúvico es trasformado a D (-) y L (+) ácido láctico, por la lactato deshidrogenasa. Todo este proceso es indispensable para reducir la acidez del vino y darle un sabor adecuado. La ingeniería genética ha permitido modificar bacterias que desarrollan este proceso y recientemente se han modificado levaduras haciéndolas más eficientes. Este conocimiento ha contribuido a mejorar el vino californiano, compitiendo en mejores condiciones con el vino de países como el nuestro, donde la tecnología sigue siendo aún empírica.

d) Industria del Azúcar y Edulcorantes

Algunas enzimas, como la alfa amilasa, amiloglucosidasa y glucosa isomerasa se usan en Estados Unidos para trasformar el almidón de maíz en jarabe de fructosa. Tradicionalmente, los jarabes de maíz se obtienen mediante digestión ácida, que descompone el almidón, dando lugar a una sustancia parecida a la malta, que se empleaba tradicionalmente en la producción de bebidas y para otros fines comerciales.

Actualmente, se ha modificado dicho proceso haciéndolo por digestión enzimática, obteniéndose así un jarabe puro de glucosa. Recientemente, el uso de glucosa isomerasa para la transformación de este jarabe en fructosa, azúcar que posee un poder edulcorante superior a la sacarosa, ha sido implementado masivamente, en particular en la edulcoloración de bebidas gaseosas.

Para comprender la importancia de este proceso basta pensar que actualmente, se trasforman en alcohol y jarabe de fructosa 20 millones de toneladas de almidón al año, para lo que se emplean 15 mil toneladas de amiloglucosidasa y más de 1500 toneladas de glucosa isomerasa. Este proceso ha permitido a Estados Unidos disminuir en forma notable la importación de azúcar, produciendo serios problemas en las exportaciones de los países de Centro América, cuya economía se basa en la exportación de azúcar de caña. En Europa, la Comunidad Económica Europea ha prohibido el desarrollo de esta tecnología por la repercusión que tendría en la industria azucarera derivada de la remolacha.

Aparte del azúcar, existen edulcorantes hipocalóricos artificiales, como la sacarina, y semi sintéticos, como el aspartamo, que tienen un poder edulcorante de 300 y 200 veces superior al azúcar, respectivamente. El aspartamo es un dipéptido formado por la unión entre el ácido aspártico y la fenilalanina, susceptible de ser producido por vía biológica. Es así como en 1983, la industria japonesa Toyo Soder, reveló haber aislado dos bacterias y un hongo capaces de fijar el ácido aspártico sobre la fenilalanina, aunque con un rendimiento todavía bajo. Otra manera de lograr la producción de este compuesto sería fabricar un gen que codifique para poliaspartamo. Luego de clonarlo y lograr su expresión, el poliaspartamo resultante sería hidrolizado en sus unidades. La industria Searle (Inglaterra), logró este objetivo, pero no ha sido aún producido a nivel industrial.

Por último, se han descubierto ciertas proteínas entre las cuales se distinguen la taumatina y la monelina, extraídas de plantas africanas que tienen un poder edulcorante 5000 y 2000 veces superior al azúcar, respectivamente. Durante 1983, Unilever y la Universidad de Kent (Inglaterra), anunciaron haber clonado en E. coli los genes que codifican para la taumatina y sus precursores. Sin embargo, la baja producción obtenida no permite aún su explotación industrial. Por otra parte, el gen de la taumatina fue transferido, recientemente, a plantas de tabaco por investigadores de la Universidad de Kent, con la esperanza de realizar la misma operación en otras plantas más adecuadas para la producción del edulcorante.

e) Industria de Alimentos para Animales

Utilizando materias primas baratas, como el metanol o el gas metano, se cultivan levaduras o bacterias que, deshidratadas, contienen entre un 40% a un 70% de su peso seco en proteínas, las cuales pueden ser utilizadas como aumento animal.

Uno de los factores que más estimularon el conocimiento de la producción de proteínas de organismos unicelulares fue el aparente excedente de petróleo que se produjo a fines de la década de los cincuenta, por lo que varias compañías petroleras pensaron en la transformación de hidrocarburos en proteína para alimentación animal mediante la utilización de microorganismos. Europa importa grandes cantidades de soya y harina de pescado para estos mismos fines, por lo que disminuir la importación de estos productos pasó a ser uno de los mayores incentivos (Chile exporta a Europa harina de pescado). Afortunadamente, para nosotros, se elevó el precio del petróleo, lo que hizo que el procedimiento no fuese rentable. Sin embargo, ya se han perfeccionado métodos para producir levadura torula (Torula utilis), cultivándolas en etanol, sacarosa o melaza, con una tecnología de fermentación continua que la hace más rentable.

Este y los otros ejemplos demuestran lo trascendental que es el manejo de este nuevo conocimiento para la economía de los países, ya que a través de él, se pueden sustituir materias primas de países pobres monoproductores, y afectar así gravemente la economía de ellos.


3.Industria de la Celulosa

Los bosques representan una extraordinaria fuente de materias primas y de energía. Durante muchos años, éstos han sido explotados, degradados y muchas veces destruidos, a pesar de constituir Un patrimonio precioso que ya se comienza a proteger en varios países desarrollados.

Desde hace tiempo existen técnicas físico químicas que son utilizadas para trasformar la madera en pulpa de papel o para extraer ciertos compuestos de interés farmacológico o alimentario.

Durante los años 50, investigadores microbiólogos de la Armada de los Estados Unidos aislaron un hongo, Trichoderma viride, responsable en gran parte de la degradación que sufría el material de madera de la armada. Se demostró, luego, que este hongo era capaz de degradar la celulosa en glucosa, su azúcar componente. Esto permitiría la valorización de la celulosa, principal forma de almacenamiento de la energía solar en el reino vegetal. En efecto, a partir de la glucosa se pueden obtener por fermentación una serie de productos microbianos que hoy se importan en el país, entre los cuales el más nombrado es el etanol, que puede ser usado como fuente de combustible alterativa al petróleo.

En la actualidad, varios grupos de investigadores están trabajando en el mejoramiento de la actividad de las enzimas celulolíticas (que rompen la celulosa). Se han obtenido numerosos mutantes que presentan una actividad celulolíticas muy superior a la de la cepa original, aunque el proceso no es todavía rentable. Antes que el proceso sea competitivo con respecto a los procesos químicos por vía ácida utilizados hasta hoy, un aumento significativo en la accesibilidad de la celulosa (pretratamientos de la madera) y en la velocidad de acción de las enzimas celulolíticas, entre otros, deberán realizarse. Sin embargo, la búsqueda de nuevos microorganismos y/o la modificación genética de los que ya se conocen o de sus enzimas ofrece grandes perspectivas a este proceso.

Por último, quisiéramos mencionar que en 1983, se descubrió una enzima del hongo Phanerochaete chrysosporiun capaz de degradar el segundo polímero cuantitativamente más importante presente en la madera: la lignina. Esta enzima presenta una tremenda potencialidad, no sólo por su uso en el pretratamiento de la madera, haciendo más accesible la celulosa a las enzimas celulolíticas, sino que también abre las puertas para la producción de pulpas de papel por tratamientos biológicos. Esto significaría un mejoramiento de la calidad del papel y una disminución importante de los costos de producción. Además, esta enzima tiene grandes posibilidades desde un punto de vista ecológico, ya sea en la descontaminación de afluentes de la industria papelera, o en la degradación de contaminantes orgánicos, como el DDT u otros componentes fenólicos de larga vida, etc. Esta enzima que fue clonada durante 1986, desgraciadamente no se expresa en E. coli, ya que su estructura cuenta con una parte proteica y una no proteica. Hoy se está intentando clonarla en el hongo Aspergillus niger que quizás así sea capaz de sintetizar la parte no proteica.

Los microorganismos también pueden degradar subproductos vegetales, tales como caña de azúcar, hojas, desechos de árboles, etc., para producir etanol, el cual al mezclarse con la gasolina, permite ahorrar petróleo. Ello tendría una enorme importancia para Chile, ya que en nuestro país se han plantado 1.2 millones de hectáreas de pinos, y al obtenerse alcohol a partir de ellos, podría ahorrarse en la importación de petróleo para el transporte y la actividad industrial, en general, (50% del petróleo, actualmente es importado).


4.Industria Extractiva Minera y Energética

La industria extractiva minera también podría beneficiarse con el uso de bacterias modificadas. En efecto, los metales se encuentran por la general en grandes masas de rocas que se extraen de las minas, se trituran y someten a procesos físico químicos, con un aprovechamiento siempre limitado y costoso. En el caso del cobre, desde hace ya algún tiempo se viene empleando un nuevo método que consiste en recuperar el mineral producido mediante transformación (oxidación) bacteriana. En este proceso, las sales ferrosas contenidas en el mineral se trasforman en sales férricas, con el consiguiente desprendimiento de ácido sulfúrico. El ácido, además de favorecer el proceso de lixiviación tradicional, se mezcla con el cobre, dando lugar a sales de cobre solubles en agua. De esta forma, rociando la roca con agua, previamente tratada con bacterias, se obtiene una solución de sulfato de cobre de la que se puede extraer el metal con mayor facilidad y rendimiento. El mismo método se puede extender a otros metales, como oro, plata, níquel, antimonio, germanio o titanio, utilizando los microorganismos adecuados. Este proceso está siendo estudiado activamente en nuestro país para la recuperación del cobre por la bacteria Thiobacillus ferroxidans. La biolixiviación permitiría extraer entre un 60% -80% del metal de baja ley.

Por otro lado, en un futuro próximo se estará utilizando microorganismos modificados en la extracción terciaria o intensificada de petróleo. Como es bien sabido, el petróleo se encuentra en ciertas zonas, bajo la superficie terrestre, ocupando verdaderas bolsas junto con agua y gases. En el momento de la perforación la presión de estos gases obliga al petróleo a salir a la superficie en lo que se denomina producción primaria. Una vez que la presión de los gases disminuye y el petróleo deja de aflorar por sí mismo, se procede a obtener una producción secundaria, inyectando a presión agua o gases que obligan a salir al combustible. Se ha llegado a la conclusión de que por estos dos procedimientos se está extrayendo sólo el 30% del petróleo acumulado. Para extraer el resto se han inyectado dióxido de carbono, polímeros o detergentes obteniendo sólo éxitos relativos a un alto costo. En la actualidad se están estudiando métodos biológicos, utilizando bacterias como desulfovibrio, o enterobacter aerógenes, los cuales podrían producir polímeros in situ. La primera además, en su metabolismo, genera dióxido de carbono en tal cantidad que se produce una presión que vuelve a expulsar el petróleo residual.

Otra bacteria, del género Clostridium, también se ha usado porque produce dióxido de carbono, y además, hace al petróleo menos viscoso. Algunas bacterias producen surfactantes naturales o sustancias con acción detergente, las cuales pueden liberar al petróleo de las arenas a rocas vecinas. Se están realizando muchos ensayos para producir modificaciones genéticas en estas mismas bacterias.

Ante el riesgo de la crisis energética en el mundo entero se ha intensificado la investigación en la producción de biogas a partir de residuos orgánicos, los que se someten a fermentación bacteriana. En China se han construido más de siete millones de biodigestores que producen biogas a pleno rendimiento (hechos de ladrillos o barro y con una capacidad de dos metros cúbicos). En países más avanzados estas instalaciones son de grandes dimensiones y más complejas, como una planta cercana a Nueva York (USA), capaz de producir grandes cantidades de biogas.


Perspectivas

Todo la que hemos descrito ya es una realidad. La que viene par delante casi no la podemos imaginar. Cada di a se descubren nuevos procesos que permiten avanzar más cada vez. Ya existe en el mercado una máquina automática para fabricar genes, la que podría significar que cada día resulte menos necesario sacar un determinado gen de una célula para introducirlo en otra. En un futuro cercano bastará con programar la máquina que fabrica el gen que deseamos, el cual será sintetizado automáticamente y este gen, introducido en una bacteria, producirá la proteína que deseamos.

Con ayuda del computador se puede predecir la estructura de una enzima y también rediseñarlas para que adquieran características nuevas o se refuercen las ya existentes, haciéndola, por ejemplo, más activas o más resistentes. Ya en el año recién pasado, Alan Fersht y David Blow, del Imperial College de Londres (Inglaterra), consiguieron remodelar la enzima tiosil t-DNA sintetasa que actúa en la síntesis de proteínas. En el futuro se podrán sintetizar enzimas nuevas, con efectos aún desconocidos. El campo es ilimitado.

Desgraciadamente, el subdesarrollo nos está dejando ajeno a todo esto, así como quedamos afuera de la revolución industrial y de la revolución tecnológica. Las consecuencias la estamos pagando ahora, al no ser capaces de progresar y elevar la calidad de vida de todos. Una nueva era se avecina, una era postindustrial basada en la más alta tecnología, en donde la bioingeniería jugaría un rol fundamental. Si no tomamos este último carro del tren, tal vez perdamos la última oportunidad para salir del subdesarrollo.

Nuestro país y el resto de América Latina es rico en recursos naturales, pero en el mundo de hoy su utilización dependerá de nuestra capacidad de generar conocimientos y de aplicarlos eficientemente. Este es el reto de esta hora.



Fernando Mönckeberg Barros



Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl