Kitabı oku: «Biotecnología enfocada al sector agropecuario y minero con guías de laboratorio»

Capítulo 1

Biotecnología aplicada a la Producción Animal

Luis Miguel Borrás Sandoval

1.1 Generalidades

La biotecnología animal ha desbordado su desarrollo tecnológico, necesariamente de la mano de los grandes avances de la biología molecular, la bioinformática, la genómica y la ingeniería genética. Todo esto ha pasado por el progreso innegable de la inseminación artificial en el mejoramiento animal, por la trasferencia de embriones, los animales transgénicos, la clonación animal y grandes desarrollos como el empleo de animales como biofábricas, en la generación de nuevas vacunas y sustancias antimicrobianas, alimentos funcionales (prebióticos, probióticos y simbióticos), entre otros.

Aunque la investigación en el área biotecnológica en la actualidad está liderada por los países en desarrollo (especialmente en el sector privado), en los países no desarrollados suele emplearse en situaciones que no requieren de equipos especializados −con procesos de fácil adopción por los pequeños productores, si cuentan con moderada infraestructura y con material disponible en la localidad− para mejorar el valor nutricional de alimentos toscos y no fibrosos, con bajo contenido de nitrógeno, por medio de procesos de fermentación en estado sólido (FES) [1].

La cantidad y calidad nutricional de los alimentos (disponibilidad de carbohidratos y proteínas) pueden ser alteradas por procesos biotecnológicos, así como mejorar la digestibilidad de la materia orgánica [2]. Además, en la nutrición animal, a partir de las investigaciones en el área se han producido proteína unicelular, enzimas, probióticos, aditivos y antibióticos, lo que ha aumentado la disponibilidad de nutrientes de los alimentos e intensificado la producción animal.

1.2 Biotecnología reproductiva

El mejoramiento genético se ha basado en el cruzamiento selectivo, el cual, gracias al aporte genético de cada uno de los animales, da origen a especímenes con condiciones y características derivadas de los genes de sus padres. Aunque lo anterior es la base para el mejoramiento tradicional en las granjas animales, estos procesos naturales dan respuestas lentas y no siempre resulta lo esperado, ya que, así como se expresan genes deseables, también pueden dar origen a muchos otros fenómenos, los cuales no siempre son deseables en la producción animal.

La biotecnología aplicada a la reproducción animal comprende técnicas como la inseminación artificial y la clonación animal.

La inseminación artificial ha recorrido un largo camino, que va desde la utilización de semen fresco, hasta la congelación y selección de este. Con el avance de la técnica se han hecho valiosos aportes a la producción animal, la prevención de enfermedades reproductivas, la estimación del valor genético de los animales y, con ello, la multiplicación de las descendencias de animales considerados de alto valor genético.

Posteriormente, se dio un gran desarrollo que permitió aumentar la eficiencia productiva y reproductiva de los hatos y, con ello, la eficiencia en la producción de terneros con la sincronización e inducción de la ovulación. Todo esto derivó en la superovulación en la transferencia y congelación embrionaria, que logró el uso intensivo de animales, especialmente de hembras de alto valor biológico, y el surgimiento de un gran negocio de exportación e importación de material genético, al igual que abrió la posibilidad de recuperación genética de animales exóticos y de razas en peligro de extinción.

Los avances se han centrado en la manipulación de embriones, con lo cual se ha podido no solo aumentar el número de animales nacidos por embrión, sino también la manipulación de su sexo y espermas, hecho que ha mejorado la eficiencia genética. La recolección in vitro de embriones y el cultivo de estos abren la posibilidad de utilizar hembras con problemas reproductivos, así como embriones provenientes de ovarios de cadáveres [3].

Finalmente, se ha logrado la clonación de animales, la cual ofrece la posibilidad de perpetuar animales genéticamente idénticos, técnica aplicada especialmente en producción de bovinos, equinos, ovinos, entre otros. Adicionalmente, con esta técnica es factible recuperar especies y animales en vía de extinción. Uno de los experimentos más difundidos fue la creación de la oveja Dolly (Figura 1.1), con el que se obtuvo un animal genéticamente idéntico al deseado.

En otro experimento se consiguió la primera ternera clonada en el mundo, llamada Pampa, con un protocolo igual al de Dolly, llevado a cabo por la empresa BioSidus en Argentina. Esta práctica es cada vez más usual en los animales de producción, mascotas y fauna silvestre, como alternativa para la conservación.

1.3 Producción de alimentos para alimentación animal

Históricamente, el uso de materias primas en la alimentación animal, como maíz, soya, sorgo, entre otras, tiene competencia directa con la alimentación humana. Esto conduce a situaciones de escasez, que inciden en un incremento en los costos de manutención, los cuales, a su vez, se reflejan en un aumento de los precios de los productos derivados de actividades pecuarias (litro de leche, kilogramo de carne, huevo, etc.). Este escenario es más complejo desde el surgimiento de los biocombustibles en los últimos años, los cuales toman casi las mismas fuentes para su producción. Por lo tanto, la competencia se vuelve cada vez mayor.

Es por eso, que se requiere utilizar recursos no convencionales en la alimentación animal (residuos poscosecha, frutas, hortalizas, raíces y tubérculos, y materiales fibrosos residuales de cosecha, tamos, cañas, rastrojos, recursos agroforestales, entre otros), los cuales, gracias a la ayuda de procesos biotecnológicos sencillos (preparados microbianos, fermentaciones, enzimas), se podrán transformar en materias primas óptimas para el consumo de los animales, a bajo costo y ambientalmente sostenibles, al dar uso a esos residuos que de forma directa no son utilizados y suelen convertirse en potenciales contaminantes y dispersores de problemas sanitarios, cuando no son utilizados.

En la producción alimentaria, la fermentación ha utilizado cultivos microbianos para conseguir cambios deseables en las propiedades de los alimentos, mediante procesos anaeróbicos y aeróbicos, con modificaciones bioquímicas que dan lugar a transformaciones de la calidad de ingredientes de bebidas y alimentos [4].

Figura 1.1. Esquema del proceso de clonación animal, el cual tiene como objeto la obtención de un animal genéticamente idéntico (transferencia nuclear), como en el caso de la oveja Dolly. El procedimiento comienza cuando, a partir de un animal adulto (1 oveja blanca), se extrae una célula somática (para este caso particular fue de la ubre). Posteriormente, la oveja 2 (negra) dona un óvulo, al cual se le extrae su núcleo y es reemplazado por el de la célula de la oveja (1), que contiene todo el material genético de la misma. Este nuevo óvulo se lleva a un cultivo in vitro, donde se dan las divisiones mitóticas, hasta lograr que se convierta en un embrión, el cual se llevará a una tercera oveja (3 oveja) llamada receptora, donde se implantará dicho embrión. Esta llevará a término la gestación para obtener como producto un individuo genéticamente exacto (clon) a la oveja (1).

Fuente: el autor.

1.3.1 Preparados microbianos: aditivos biológicos

Se considera que los inóculos y los preparados microbianos y enzimáticos son productos naturales sin riesgo en su manipulación, no corrosivos y que no causan problemas ambientales [5]. Su uso se ha difundido apreciablemente en los últimos años y se dispone de una gran variedad de productos comerciales que varían en su eficiencia. Para alcanzar la eficacia prevista, cada uno de estos productos debe ajustarse a las dosis indicadas y seguir juiciosamente los métodos de aplicación definidos.

Aguavil [6] afirma que son muchos los microorganismos (bacterias y levaduras) que pueden usarse de forma beneficiosa para mantener un sano equilibrio en flora digestiva. Las especies de mayor uso son Lactobacillus sp., Bacillus subtilis, Sreptococcus faeccium, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus cereus, Bacillus licheniformis y Bacillus stearothermophyllus. De este grupo, las bacterias del género Lactobacillus quizás son las más conocidas, ya que transforman lactosa en ácido láctico, son de rápido crecimiento y con potencial probiótico.

Muck [7] se basó en una encuesta sobre trabajos con inoculantes para concluir que estos eran exitosos, principalmente con ensilajes de pastos y alfalfas. Sin embargo, trabajos con ensilajes de maíz mostraban un efecto limitado. Frente a lo anterior, Bolsen [5] recomienda insistentemente el uso de inóculos bacterianos para todo tipo de forraje ensilado, basándose en muchos resultados de laboratorio y de campo, donde este tipo de aditivos microbianos mejoraron consistentemente la eficiencia de la fermentación en el ensilaje, la recuperación de la materia seca, la eficiencia alimenticia y la ganancia de peso por tonelada de ensilaje de maíz y sorgo forrajero.

El Instituto de Ciencia Animal en Cuba desarrolló un nuevo producto, denominado VITAFERT® [1], obtenido por un proceso biotecnológico sencillo, compuesto por lactobacilos, levaduras, ácidos orgánicos de cadenas cortas y a bajo pH, que ha resultado muy eficiente en el control y mitigación de Escherichia coli, lo cual se refleja en la baja incidencia de animales con diarreas, aumento de las ganancias de peso en el animal e incluso retención de energía y nitrógeno.

La utilización de aditivos en la alimentación animal es numerosa y heterogénea. En términos generales, se refiere a la colocación de un producto en la formulación de la dieta con un bajo nivel de inclusión, cuya finalidad es acrecentar el valor nutricional del alimento, además de aumentar la calidad en el bienestar y la salud del animal.

Ravindran [8] aporta una definición más puntual, cuando estos se emplean para los alimentos; los considera como sustancias, microorganismos o preparados microbianos diferentes a las materias primas y premezclas, que son adicionadas intencionalmente al alimento o al agua de bebida para incidir favorablemente en su composición organoléptica. Por otro lado, la FAO/OMS en el Codex Alimentarius se refiere como aditivo a cualquier sustancia que independientemente de su valor nutricional, se añade con intención a un alimento con fines tecnológicos, en cantidades controladas [9].

Adicionalmente, Ravindran [8] clasifica los aditivos dependiendo de sus propiedades y funciones, entre ellas: aditivos nutricionales como vitaminas, minerales traza, aminoácidos y aditivos zootécnicos (potenciadores de digestión, estabilizadores de flora intestinal y coccidiostatos o histomonostatos), aditivos tecnológicos (antioxidantes, emulsificantes o acidificantes) y aditivos sensoriales como (aromas y pigmentos).

Actualmente, la OMS define los aditivos como “sustancias que añadidas a los alimentos mantienen o mejoran su inocuidad, sabor, frescura, textura o aspecto” [10].

1.3.2 Probióticos, prebióticos y simbióticos

Fuller [11] definió a los probióticos como “suplementos alimenticios vivos que afectan benéficamente al animal hospedero por el mejoramiento del balance microbiano intestinal”. En el año 2001, en la FAO y la WHO este concepto evolucionó, pues se creó una comisión de expertos para la definición de dicho término, debido a la rápida introducción de este tipo de productos en el mercado y su distribución internacional, sin la previa existencia de normativa al respecto aceptada [12]. En esta ocasión, se redefinió el concepto como “microorganismos vivos que, al ser administrados en cantidades adecuadas, otorgan un efecto benéfico en la salud del hospedero”. Actualmente, este es el más aceptado por la comunidad científica, porque además del mejoramiento del balance microbiano intestinal, se incluyen otros aspectos que influyen en el estado de salud del hospedero.

La eficacia de los preparados probióticos se puede incrementar cuando se seleccionan cepas más eficientes, se emplean mezclas de cepas, se manipula genéticamente o se combinan probióticos y componentes sinérgicos, como los prebióticos [13], [14].

La mezcla de los prebióticos y probióticos son los simbióticos, que afectan de forma benéfica al hospedero mediante el mejoramiento de la colonización y supervivencia de aditivos microbianos viables en el tracto gastrointestinal [15]. La Tabla 1.1. muestra el desarrollo de probióticos en diferentes especies.

Tabla 1.1. Uso de probióticos en la producción animal

Fuente: autor.

1.4 Fermentación en estado sólido

La fermentación puede definirse como un proceso metabólico de oxidación, el cual puede darse en presencia de oxígeno (aeróbico) o en ausencia de este (anaeróbico). Durante el proceso fermentativo, los microorganismos usan los carbohidratos de la materia orgánica, lo que le proporciona esqueletos carbonados y energía en forma de ATP para su crecimiento, liberando dióxido de carbono (CO2), amonio (NH4), nitrógeno (N2) y agua (H20), cuando es aeróbico, y metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), amoniaco (NH3), ácido sulfhídrico (SH2), nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2), cuando es anaeróbico [4], [48].

Mitchell et al. [49] indicaron que los procesos fermentativos se pueden dividir en fermentación en estado sólido (FES) y fermentación líquida sumergida (FLS). La mayor diferencia entre estos dos procesos biológicos es la cantidad de líquido libre en el sustrato. Las FES se caracterizan por desarrollarse en sustratos sólidos húmedos y donde no existe agua libre en el sistema, mientras que en las FLS existe agua libre en el sistema [49].

Como antecedentes, la FES ha sido muy utilizada especialmente en la obtención de productos alimentarios desde la antigüedad, tales como panes, quesos, kojí, shoyu, miso y bebidas como el sake. Pastrana [50] reporta que por medio de las FES en el campo industrial se logra la producción de ácidos orgánicos, enzimas, antibióticos, toxinas y otros metabolitos de interés. Ajila et al. [51] manifiestan que los residuos industriales y agrícolas tienen un gran potencial en la producción de biomasa, que se puede convertir en una fuente para la producción de alimento animal, por procesos sencillos como la fermentación en estado sólido, la cual mejora nutricionalmente los residuos y aumenta su digestibilidad para los animales. Onteru et al. [52] han llamado la “revolución ganadera” al desarrollo biotecnológico de los países en desarrollo, en especial la fermentación en estado sólido para la producción de enzimas fibrolíticas, las cuales mejoran significativamente las materias primas utilizadas en la producción de alimento animal.

Echavarría et al. [53] afirman que la fermentación en estado sólido consiste en lograr el crecimiento de un microorganismo sobre un sustrato, con ciertas condiciones de humedad, pH, aireación y temperatura, que suministran una fuente de nitrógeno y sales. Las FES, aunque toleran determinadas cantidades de humedad, no presentan agua libre en su estructura. Pandey et al. [54] y Singhania et al. [55] manifiestan que los procesos fermentativos como la FES, aunque son procesos muy antiguos, se contemplaban muchos años atrás como de baja tecnología, pero hoy se visualizan como una alternativa prometedora, no solo para la producción de alimento animal, sino con muchos otros usos como biorremediación, biodegradación de compuestos peligrosos, farmacéuticos, entre otros.

Frente a la necesidad de generar alternativas de alimentación animal basadas en recursos locales y alimentos no convencionales (materiales fibrosos, residuos de cosecha, desechos industriales, recurso agroforestal, etc.), las FES se consolidan como una opción para la generación de alimentos proteico-energéticos de alta calidad, de bajo costo y ambientalmente sostenibles. Esto necesariamente mejorará la rentabilidad del negocio ganadero, pues utilizar los desechos de cosecha es una alternativa económica para el productor y ambientalmente amigable, si se piensa en estos residuos como posibles contaminantes ambientales [56].

Durante décadas se ha aplicado satisfactoriamente esta tecnología de fermentación en estado sólido para la producción de alimento animal. Sin embargo, se debe señalar que cada sistema microorganismo-sustrato y las interacciones producidas durante el proceso fermentativo posibilitan el desarrollo de nuevos productos. Algunos ejemplos de alimentos obtenidos por esta vía, con el desarrollo de la técnica (FES) en los últimos años, se relacionan en la Tabla 1.2.

Tabla 1.2. Alimentos producidos por fermentación en estado sólido (FES)

*BAL: bacterias acidolácticas.

Fuente: el autor.

1.5 Uso de enzimas en la producción animal

Los animales rumiantes dependen de los productos de la fermentación microbiana ruminal. Los cambios en dicha dinámica presentan un enfoque encaminado a la mejora de la producción pecuaria [72]. Entender la complejidad del ecosistema microbiano-ruminal y de sus interacciones con las estructuras celulares de las plantas es la base para el uso de las enzimas exógenas, con el fin de mejorar la alimentación del ganado. Y es por ello que muchos investigadores dedican su tiempo al estudio y desarrollo de estos aditivos [73].

La Unión Europea (UE), entre las acciones emprendidas en el marco de la nueva política de seguridad alimentaria y de creación de la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), resalta la nueva propuesta del Consejo de Ministros de Agricultura para la regulación del empleo de aditivos en la alimentación animal y la negativa del uso de antibióticos como aditivos en alimentos [74].

En la actualidad, existe en el mercado un gran número de productos enzimáticos presentados como aditivos alimentarios para diferentes especies animales; sin embargo, la gran mayoría de estos son producidos por bacterias (B. subtilis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum y Enterococcus faecium), especialmente y tres especies de hongos (Aspergillus oryzae, Trichoderma sp. y S. cerevisiae) [75], [76].

Existen evidencias de que el pretratamiento enzimático ha tenido efectos benéficos en la digestión y aprovechamiento de la materia seca del alimento y las fracciones de fibra, así como en la fermentación ruminal. No obstante, parece claro que este no es el único mecanismo de acción que explique el efecto de las enzimas [77]. Un número importante de trabajos e investigadores han evaluado los efectos de la adición de estos compuestos a forrajes, especialmente en ensayos in vitro.

Torres [78] y Togtokhbayar et al. [79] estudiaron el impacto de dos enzimas (celulasas y xilanasas) en la degradación in vitro ruminal y encontraron que estas incrementaron la digestibilidad de la fibra del sustrato, así como la producción de ácido propiónico y acético, y la producción total de ácidos grasos de cadena corta (AGCC).

Resultados no contundentes parecen obtenerse debido a diversos factores, como la diversidad en la composición de la dieta, el tipo de enzima utilizada, el mecanismo de la actividad enzimática, el nivel de enzima utilizada, la estabilidad de la enzima y la metodología de aplicación de la misma [80].

Respecto a la utilización de preparados enzimáticos en la alimentación animal, los primeros experimentos se llevaron a cabo a mediados de los años noventa y, desde entonces, han sido numerosos los trabajos en este campo. Con una amplia diversidad de productos enzimáticos y condiciones experimentales, la respuesta productiva en los animales ha sido positiva, pero la variabilidad también ha sido muy alta [77], [81].

Por otra parte, aunque algunos estudios indican que las enzimas exógenas en la dieta de los ovinos de engorde no modifican la respuesta productiva, otros autores informan resultados favorables por efecto de los complejos enzimáticos, con ganancias medias diarias de peso superiores del 80 % respecto al control [82], [83].

En este sentido, el objetivo del uso de complejos enzimáticos en la alimentación animal sería mejorar la eficiencia y digestibilidad de los alimentos y contribuir a la reducción de la producción de residuos en los sistemas de producción animal.

1.6 Otros usos de la biotecnología

1.6.1 Animales transgénicos

El proceso de transgénesis radica en introducir un gen que modificará la información genética del animal que lo recibe y con ello producirá cambios celulares. Es importante aclarar que dicho gen no solo puede ser de su misma especie, sino que puede ser de especies diferentes (de animal a vegetal o viceversa), que se insertan en el genoma de forma artificial, utilizando alguna de las técnicas disponibles. Esta región de ADN es denominada comúnmente transgen y puede provenir de un animal de la misma especie o desde una bacteria o planta.

Según CIGET [84], un animal transgénico es aquel que ha sido modificado genéticamente y genera cambios en alguna secuencia de su código genético (ADN) para producir un efecto en particular”.

La ingeniería genética ha logrado superar la barrera de la selección que solo se daba por cruzamiento selectivo, para poder incorporar genes de su misma especie o especies diferentes a su código genético y así obtener un organismo genéticamente modificado (OGM) o transgénico, por medio del cual se conseguirá un animal o planta con características productivas nuevas que los hace más eficientes y productivos.

La obtención de animales transgénicos se ha realizado con diversos fines:

• Para ayudar a identificar, aislar y caracterizar genes, y así comprender su funcionamiento.

• Para modelación de enfermedades que afectan al hombre, con el objeto de desarrollar nuevos medicamentos, vacunas o nuevos tratamientos.

• Como proveedor de órganos y tejidos para trasplantes en humanos (xenotrasplantes).

• Para mejoramiento animal de interés zootécnico.

• Para productos de origen animal (leche) con mayor valor nutricional o que contengan proteínas de interés farmacéutico.

La biotecnología aplicada específicamente a la producción de animales transgénicos se ha desarrollado con diferentes fines como usos terapéuticos, productivos, económicos, entre otros. La revista Nature reportó el primer ratón transgénico en 1982, el cual tenía como objetivo producir hormona de crecimiento. Como resultado, se obtuvieron animales notablemente más grandes, que superaron el doble del tamaño de los ratones no modificados. Décadas después, especialmente en Argentina, se realizaron trabajos muy interesantes y de gran aporte científico, relacionados con transgénesis en bovinos. En ese país la compañía BioSidus consiguió la primera ternera transgénica (Mansa) obtenida por clonación, con la capacidad de producir la hormona de crecimiento humana en su leche.

A este gran desarrollo biotecnológico siguió Patagonia I, una vaca que tiene el potencial de producir en su leche insulina muy similar a la humana, lo cual significó un gran avance, pues esta se obtenía de forma más rápida, abundante y, por ende, económica, que en trabajos anteriores, en los que se conseguía únicamente de páncreas de cerdo, la cual es muy costosa y no siempre aceptada por los pacientes. Posteriormente, se desarrolló una raza bovina transgénica (blanco azul belga), la cual por una modificación genética genera en estos animales hipertrofia muscular que los convierte en animales notablemente más desarrollados en su capacidad cárnica; sin embargo, su carne no ha tenido una gran aceptación por su sabor que ha sido duramente criticado por expertos.

En ovinos, Tracy fue la primera oveja transgénica desarrollada con el objeto de producir en su leche un fármaco (alfa-1-antitripsina). La deficiencia de esta proteína asociada a un trastorno hereditario genera problemas en pulmón e hígado. El profesor Esmail Zanjani en Estados Unidos obtuvo una oveja denominada como “15 % humana” por compatibilidad genética, la cual, en el futuro, podrá permitir la utilización de sus órganos para trasplantes en humanos, hecho que significa una esperanza importante para suplir la altísima demanda de órganos en el mundo.

En trabajos llevados a cabo en otras especies, está Somang-i, cerdo que produce un antígeno específico que aumentaría la posibilidad de aceptación de los órganos trasplantados a humanos. Otro ejemplo aplicado al mejoramiento del impacto ambiental, generado por las explotaciones porcinas, es Enviropig, el cual fue modificado genéticamente mediante la incorporación de genes de ratón y de la bacteria E. coli, con el fin de permitirle procesar y digerir de forma más eficiente el fósforo suministrado en la dieta; así, sus excretas no tendrán exceso de este elemento altamente contaminante en suelo y especialmente en el recurso agua.

En el campo de la acuicultura se obtuvo un pez (AquAdvantage) que lleva incorporado un gen de crecimiento y provoca un desarrollo corporal que puede alcanzar un 200 % más que los otros salmones de su especie, en menor tiempo de crianza. En peces ornamentales surgen los Goldfish o peces brillantes, a los que, gracias a la modificación genética, se les introdujo una proteína procedente de medusas, la cual brilla ante la luz blanca o ultravioleta, lo que los hace muy atractivos para el comercio en acuarios en todo el mundo. En este mismo ítem comercial se encuentran los caballitos de mar de oro, a los que se les incorporó genéticamente una mezcla de proteínas de medusa y polvo de oro, con la cual se logró un animal de gran interés para el cada vez más creciente mercado de mascotas.

En la avicultura comercial se presenta un pollo con ausencia total de plumas, lo cual se sustenta con una mejora significativa en la protección del ave frente a parásitos externos muy comunes en animales con plumas y, a su vez, los investigadores manifiestan una mejora en la calidad de vida del animal, respecto a las inclemencias del tiempo, es decir, a su mejor adaptabilidad a temperaturas altas, las cuales generan estrés para el animal y mermas en la proactividad, especialmente en los animales criados en jaulas y galpones. Aunque es preciso anotar el rechazo que genera en el común de las personas el observar animales con estas características.

La cunicultura no ha sido ajena a los animales transgénicos. En Francia, el desarrollo de conejos fluorescentes incorpora una proteína fluorescente proveniente de medusas que, al igual que los peces en presencia de luz ultravioleta, generaba fluorescencia en el animal. Ya que este tipo de trabajos se llevó a cabo sin un aparente fin específico, han sido criticados desde el punto de vista bioético.

En cuanto a los animales de compañía, científicos japoneses y americanos han trabajado en la modificación genética de felinos, con el objeto de lograr el tratamiento del virus de la inmunodeficiencia felina (VIF). La modificación consistió en introducir un gen fluorescente verde, que genera brillo en los gatos en la oscuridad. El objetivo de esta proteína fluorescente fue marcar las células y así poder hacer seguimiento a este gen por microscopía.

Otros trabajos sobre manipulación genética han sido realizados con fines médicos. Entre ellos, la generación de anfibios translúcidos, a través del cruzamiento de dos genes de ranas, con el objetivo de evaluar el efecto de algunos químicos en sus órganos, lo cual ayudará al monitoreo y tratamiento del cáncer. Por otra parte, se han ejecutado modificaciones en primates, los cuales se caracterizan por su complejidad genética muy cercana a la humana, con la introducción también de algunos marcadores (genes fluorescentes), con el objeto de continuar trabajos en enfermedades de gran interés humano como el cáncer o Alzheimer.

Finalmente, en la larga lucha contra una de las enfermedades que más muertes genera en el mundo, como es la malaria, se han desarrollado trabajos muy esperanzadores con la creación de insectos resistentes al Plasmodium, el parásito que provoca la malaria. La modificación está enfocada en que estos mosquitos transmitan esta característica a su descendencia o que mueran en cuanto lleguen a la madurez sexual.

1.6.2 Animales como biofábricas

Biofábricas es el término utilizado para definir el empleo de animales, células, bacterias y levaduras que, gracias a procesos y técnicas de ingeniería genética, permiten obtener una serie de productos biológicos, como vacunas, fármacos, xenotrasplantes, proteínas recombinantes, etc. Por esta razón, los animales pueden convertirse en laboratorios ideales para el desarrollo biotecnológico, en especial aquellos de fácil reproducción, que no están en peligro de extinción, producen grandes descendencias y muy rápidas (por ejemplo, los ratones). Además, gracias a que se comparten genes la información obtenida es de gran ayuda, especialmente para la generación de tratamientos, utilización de medicamentos y trasplantes de uso humano. En consecuencia, hay un gran campo biotecnológico en diversas áreas de interés como biomedicina, salud animal y humana, aplicaciones industriales farmacéuticas y en la producción animal, entre otras.

Por la transgénesis se han obtenido animales que, gracias a dichos procesos, se han convertido en biofábricas de fármacos de uso, como cerdos productores de fármacos para el tratamiento de hemofilia, cabras productoras de anticoagulantes, vacas que producen proteínas propias de la leche materna humana como la lactoferrina, utilizada en los tratamientos de deficiencias de hierro en niños lactantes, ovejas utilizadas para el tratamiento de la hemofilia, productoras de factores de coagulación [3], [85].

En la Figura 1.2 se presenta un ejemplo de producción de leche con hormona de crecimiento humana.

Figura 1.2. Producción de leche bovina, la cual contiene la hormona de crecimiento humano. Este proceso inicia cuando se inserta en una célula fetal bovina enucleada el gen de la hormona de crecimiento humano, el cual se fija por un proceso de fusión eléctrica al óvulo bovino previamente enucleado, para lograr así un embrión que se cultivará in vitro y se implantará en una vaca receptora, la cual llevará a término la gestación, de la cual se obtiene una ternera (transgénica) que ya tiene en su código genético la información con la cual llegará a producir en su leche la hormona de crecimiento humano.

Fuente: el autor.

Finalmente, se abordará un tema de gran importancia que quizás se consolide como la gran esperanza de muchos pacientes humanos que requieren un órgano para ser trasplantado. Los xenotrasplantes son el trasplante de tejidos, células u órganos, entre especies filogenéticamente diferentes [86].

El cerdo es el animal que las investigaciones determinan con un potencial importante para la producción de dichos xenotrasplantes. Históricamente, reportes muy antiguos indican transfusiones de sangre (xenotransfusión) de un cordero a un hombre en 1665 en Francia, las cuales fueron exitosas y curaron de fiebre al joven que las recibió. También se han evidenciado trasplantes de hígado, riñones y testículos provenientes de chimpancé, y muchos otros de animales como babuinos, cerdos, los cuales, en su mayoría, sufrieron reacciones adversas y la muerte de los pacientes después de recibir dichos órganos.

En trabajos más recientes, en el 2016, se logró la supervivencia de un hígado proveniente de un cerdo en un babuino, por 25 días. Aunque aparentemente sus resultados no fueron los esperados, son alentadores para el futuro, para lograr los trasplantes en humanos. En este momento, los animales con mayor potencialidad, por diversos factores como similitud anatómica y fisiológica de los órganos con los humanos, son los cerdos y los babuinos. En los últimos años, con la producción de animales transgénicos, se ha podido disminuir el rechazo de los mismos [87]. Sí bien es cierto que la mayoría de estos trabajos siguen en fase de investigación y muchos de ellos hasta ahora solo se han probado en primates, por su cercanía genética con el humano, se convierten en una esperanza real para la producción de órganos y tejidos para pacientes humanos.

En la Tabla 1.3. podemos encontrar los más recientes trabajos realizados con xenotrasplantes.

Tabla 1.3. Actualidad de los xenotrasplantes

Fuente: el autor.

1.7 Consideraciones éticas

Necesariamente, al hablar de biotecnología y en especial aplicada a la producción animal, se encuentra un largo camino por transitar, especialmente en lo relacionado con bioética y bienestar animal. Cuando se tocan temas tan sensibles como la manipulación genética, con propósitos de producción de alimentos y animales transgénicos, el hecho de alterar genéticamente un organismo para beneficios comerciales implica definir los límites de dicha investigación, los cuales no son tan sencillos de precisar.

Es cuando, a la luz de diferentes actores, puede verse la vulneración de los derechos de esos seres sintientes, como los define el filósofo Peter Singer [96]. Animales a los que se les practica un sinnúmero de cambios y alteraciones genéticas, desde la coloración de su piel con fines estéticos, pasando por modificaciones tan drásticas como la pérdida del plumaje en las aves comerciales de producción de carne y la introducción de genes para la generación de alimentos funcionales, vacunas, entre otros.

La investigación con animales y productos transgénicos se ha convertido en una preocupación sentida por los profesionales del sector pecuario, especialmente con la manipulación de patógenos modificados utilizados en investigación, que necesariamente tienen que ser aplicados a modelos animales o celulares en vivo y en especial sus implicaciones en la salud pública [97]. Por tal motivo, hay que buscar el equilibrio ético para lograr definir hasta qué punto la investigación aporta beneficios al ser humano, sin trasgredir los principios básicos del bienestar animal. Por lo tanto, los investigadores deben ser personas de altas calidades humanas y sociales, respetuosos de esas reglas intangibles, que permitan la convivencia humana y con su entorno. Es allí donde la sociedad interviene en la discusión sobre las cuestiones éticas y la confianza que generen los resultados y avances de la investigación, a fin de establecer límites claros y reglamentaciones apropiadas para el desarrollo biotecnológico [98].

Otro tema importante es la reflexión de Gilbert Hottois, que hace referencia a la tecnociencia y, con ella, a la manipulación de la naturaleza, la cual ha llegado a alcanzar opciones no contempladas, capaces de modificar no solo el entorno, sino la naturaleza humana, convirtiendo todo en un objeto técnico, puesto que dicho desarrollo no solo es en los seres vivos sino en las máquinas, que son definidas por el autor como seres que pueden evolucionar y que son la base para la investigación en biotecnología y cibernética. Con lo anterior se podría concluir que la técnica no es mala per se, pues depende del uso que le dé el hombre, este es el único que define el sentido de su investigación [99].

Hernández [100] manifiesta que los desarrollos tecnocientíficos han sido los detonantes de la bioética y con esta se han ampliado los conceptos clásicos de libertad y responsabilidad, así como las ideas de responsabilidad social, esta última entendida como acciones libres que generan sus propias consecuencias por un agente moral, es decir, que una acción crea sus propios deberes y de ahí se deriva su propia generación de cuentas.

Finalmente, se podría decir que la investigación requiere un compromiso ético y de responsabilidad social, el cual conllevará una rendición de cuentas que utiliza como herramienta el juicio social, siempre dentro de una dimensión moral del ejercicio propio de la investigación; es decir, rendición de cuentas causada por una obligación moral y no necesariamente legal, fortalecida como una virtud propia de la ética profesional.

1.8 Referencias

[1] A. Elías y F. R. Herrera, Producción de alimentos para animales a través de procesos biotecnológicos sencillos con el empleo de microorganismos beneficiosos activados (MEBA), Vitafert. Primera versión VITAFERT, La Habana, Cuba: Instituto de Ciencia Animal, 2010, pp. 8-13.

[2] FAO, Cerdos y producción animal. Producción y Sanidad Animal, 2014.

[3] Por qué biotecnología. El Cuaderno de Por Qué Biotecnología, n.° 9, 2009.

[4] R. Nout, “Food Technologies: Fermentation”, in Encyclopedia of Food Safety, New York: Elsevier, 2014, pp. 168–177.

[5] K. Bolsen, “Silage Management in North America in the 1990s”, in Proceedings of the 15th. Annual Symposium. Nottingham, UK, 1999.

[6] J. Aguavil, Evaluación del efecto de un probiótico nativo elaborado en base a Lactobacillus acidophilus y Bacillus subtilis sobre el sistema gastrointestinal en pollos broiler Ross-308 en Santo Domingo de los Tsáchilas, Santo Domingo, Ecuador: ESPE-IASA II Sede Santo Domingo, 2012.

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