Ingeniería genética

Pregunta esencial

¿Cuáles son los beneficios y los riesgos de cambiar el ADN de un organismo?

Los científicos pueden pasar un gen de un organismo a otro e incluso editar el ADN directamente. Estas herramientas ya producen medicinas y cambian cultivos, y plantean preguntas que la ciencia sola no puede responder. En esta lección aprenderás cómo se hace el ADN recombinante, verás algunos usos y practicarás cómo sopesar beneficios y riesgos con afirmación, evidencia y razonamiento.

Cómo se hace el ADN recombinante

• El ADN recombinante combina ADN de dos fuentes
• Una enzima de restricción corta el plásmido y el gen
• La ADN ligasa une el gen al plásmido
• Las bacterias absorben el plásmido (transformación), y un antibiótico selecciona las células que lo hicieron

La ingeniería genética es cambiar el ADN de un organismo a propósito. Un método hace ADN recombinante, que es ADN de dos fuentes unido. Un plásmido es un pequeño círculo de ADN dentro de una bacteria, separado de su cromosoma principal. Primero, una enzima de restricción corta el plásmido y también corta el gen de interés de otro organismo. Segundo, la enzima ADN ligasa une el gen al plásmido. Tercero, las bacterias absorben el plásmido, lo que se llama transformación. Por último, las bacterias se colocan en una placa con un antibiótico. El plásmido también lleva un gen de resistencia al antibiótico, así que solo crecen las bacterias que absorbieron el plásmido. Esto funciona entre especies porque el código genético es casi igual en todos los organismos, así que una bacteria puede leer un gen humano y producir la proteína (consulta Traducción, Unidad 9). Cuando estas bacterias se dividen, copian el plásmido y el gen que lleva, así que al cultivarlas se producen muchas copias del gen. Hacer muchas copias de un gen de esta manera se llama clonación de genes. La palabra clonación también se usa para producir un organismo completo con ADN nuclear casi igual al de un donador, que es un proceso distinto. La oveja Dolly se hizo así, al colocar el núcleo de una célula del cuerpo de un adulto en un óvulo al que se le había quitado su propio núcleo.

Usos de la ingeniería genética

• Medicina: las bacterias pueden producir proteínas humanas como la insulina
• Agricultura: los cultivos pueden producir su propia protección contra las plagas
• Terapia génica: las células de un paciente se pueden editar para tratar una enfermedad
• Cada uso tiene beneficios y preguntas abiertas

Uso	Qué se cambió	Propósito
Insulina humana (aprobada en 1982)	A las bacterias se les dio el gen de la insulina humana	Un suministro confiable de insulina para las personas con diabetes; antes de esto, la insulina venía del páncreas de vacas y cerdos
Maíz Bt	Al maíz se le dio un gen de una bacteria del suelo (Bacillus thuringiensis) para una proteína que daña a ciertas plagas de insectos	Menos daño a los cultivos y, en algunos casos, menos rociado de insecticidas
Casgevy (aprobado en 2023)	Las células madre de la sangre del paciente se editan con CRISPR y luego se le devuelven	Un tratamiento para la anemia falciforme en personas de 12 años en adelante; la edición se hace en las células de la sangre del paciente, no en óvulos ni espermatozoides

Las bacterias con el gen de la insulina humana fueron la base del primer medicamento de ADN recombinante aprobado en Estados Unidos, en 1982. Los cultivos Bt producen una proteína de la bacteria Bacillus thuringiensis que es tóxica para ciertos insectos. Un organismo cuyo ADN se cambió con ingeniería genética se suele llamar organismo genéticamente modificado (OGM), y el maíz Bt es un ejemplo. En diciembre de 2023, la FDA de Estados Unidos aprobó Casgevy, el primer tratamiento basado en CRISPR aprobado en ese país, para la anemia falciforme en personas de 12 años en adelante. La edición no corrige la mutación de la anemia falciforme. Hace que los glóbulos rojos del paciente produzcan más hemoglobina fetal, que no se deforma en forma de hoz. Muchas otras aplicaciones están en investigación, así que la lista de usos sigue cambiando.

Afirmación, evidencia y razonamiento: cómo sopesar beneficios y riesgos

• La evidencia es lo que se puede medir o comprobar
• El razonamiento une la evidencia con una afirmación, y los valores influyen en cómo se sopesan los beneficios y los riesgos
• Personas distintas pueden llegar a afirmaciones distintas con la misma evidencia
• Una buena respuesta usa evidencia correcta y explica su razonamiento

Uso	Beneficios que señalan las personas	Riesgos y preocupaciones que plantean las personas
Insulina producida por bacterias	Un suministro confiable a gran escala	El costo y el acceso para los pacientes
Maíz Bt	Menos daño a los cultivos y, en algunos casos, menos rociado	Las plagas pueden evolucionar resistencia, así que la EPA exige refugios de plantas que no son Bt; hay que estudiar los efectos en otros organismos
Terapia génica	Un posible tratamiento para enfermedades genéticas graves	Todavía se estudian los efectos a largo plazo; costo muy alto y acceso desigual; preguntas sobre quién decide cuándo es adecuado editar

Perspectiva	Lo que esta persona o grupo puede considerar
Un paciente o una familia afectada por una enfermedad genética	El acceso a un tratamiento, su costo y sus efectos desconocidos a largo plazo
Un agricultor	Las pérdidas de cultivos, el costo de la semilla y del rociado, y si las plagas se volverán resistentes
Un científico ambiental	Los efectos en otros organismos y en el ecosistema, y la evidencia del monitoreo a largo plazo
Un regulador del gobierno	La evidencia de seguridad, las reglas para las pruebas y el equilibrio entre el beneficio público y el riesgo
Una persona que se enfoca en la justicia o la ética	Quién tiene acceso, quién controla la tecnología y qué cambios al ADN son aceptables

La ciencia puede medir los beneficios y los riesgos, por ejemplo cuánto reduce un cultivo Bt el rociado o qué tan rápido evolucionan resistencia las plagas. Si los beneficios pesan más que los riesgos también depende de los valores, como cuánto peso le da una persona a la seguridad, al costo, a la justicia o al ambiente. Para practicar, elige un uso de la tabla. Afirmación: escribe si los beneficios pesan más que los riesgos, o qué condiciones se necesitarían. Evidencia: da al menos un beneficio correcto y un riesgo o preocupación correcta, con números si los tienes. Razonamiento: explica cómo la evidencia apoya tu afirmación y di la perspectiva de quién consideraste. Como las personas sopesan los valores de manera distinta, las afirmaciones de ambos lados pueden estar bien apoyadas. La tabla de perspectivas muestra algunos de los puntos de vista que tienen las personas.

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Ejemplos resueltos

Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.

Ejemplo 1: Tamaño de un plásmido recombinante

Un plásmido se corta con una enzima de restricción. El vector (el plásmido sin el gen) mide 3,000 pb. Se inserta un gen de 1,200 pb. (a) ¿Cuál es el tamaño del plásmido recombinante? (b) Después de la transformación, crecen 150 colonias en una placa con antibiótico a partir de 0.05 microgramos (ug) de ADN del plásmido. ¿Cuántas colonias por microgramo de ADN son?

Mostrar la solución

1. (a) Suma las piezas: El plásmido recombinante es el vector más el inserto: 3,000 pb + 1,200 pb = 4,200 pb.
2. (b) Colonias por microgramo: Divide el número de colonias entre la cantidad de ADN: 150 colonias / 0.05 ug = 3,000 colonias por ug.
3. Respuesta: (a) 4,200 pb. (b) 3,000 colonias por ug.

Ejemplo 2: Evidencia a partir de datos

La gráfica muestra datos de muestra (inventados para practicar) de la fracción de plagas resistentes a un cultivo Bt cada año. En un conjunto de campos, todas las plantas son Bt. En otro conjunto, también se siembran algunas plantas que no son Bt (un refugio). Escribe un enunciado de afirmación, evidencia y razonamiento sobre sembrar refugios.

Mostrar la solución

1. Afirmación: Sembrar un refugio frena la propagación de la resistencia al cultivo Bt.
2. Evidencia: Después de 6 años, el 81% de las plagas eran resistentes sin refugio, en comparación con el 11% con refugio. En el año 3, los valores eran 17% y 4%.
3. Razonamiento: Donde solo se siembran plantas Bt, las plagas que sobreviven a la toxina son las únicas que se reproducen, así que los alelos de resistencia se vuelven comunes rápidamente (selección natural, como en la Unidad 4). En un refugio, las plagas sin resistencia sobreviven y se aparean con plagas resistentes, lo que mantiene el alelo de resistencia menos común. Estos datos están inventados para practicar y, por sí solos, no dicen nada sobre si se deben usar los cultivos Bt.
4. Respuesta: Los refugios frenan la resistencia: 81% resistentes sin refugio contra 11% con refugio después de 6 años.

Ejemplo 3: ¿Evidencia o juicio de valor?

Clasifica cada enunciado como evidencia o juicio de valor, y explica.

Enunciado
(a) En los datos de muestra, el 81% de las plagas eran resistentes después de 6 años sin refugio.
(b) Se debería exigir a los agricultores que siembren refugios.
(c) La FDA aprobó Casgevy en diciembre de 2023 para la anemia falciforme.
(d) Está mal cambiar el ADN humano.

Mostrar la solución

1. (a) Evidencia: Es una medición que se puede comprobar.
2. (b) Juicio de valor: Dice lo que las personas deberían hacer. La evidencia sobre la resistencia puede informarlo, pero también depende de cómo las personas sopesan los costos, los beneficios y la justicia.
3. (c) Evidencia: Es un hecho que se puede comprobar en registros oficiales.
4. (d) Juicio de valor: Expresa lo que una persona cree que es correcto o incorrecto. Las personas tienen puntos de vista distintos y las mediciones solas no lo resuelven.
5. Respuesta: (a) Evidencia. (b) Juicio de valor. (c) Evidencia. (d) Juicio de valor.

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Práctica

Practica cómo nombrar las herramientas del ADN recombinante, calcular tamaños de plásmidos y conteos de colonias, escribir un enunciado de afirmación, evidencia y razonamiento, y separar la evidencia de los juicios de valor. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.

• Hoja de práctica: Ingeniería genética (PDF) (en inglés)
• Clave de respuestas: Ingeniería genética (PDF) (en inglés)

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Diapositivas de la lección

• Diapositivas 10.9: Ingeniería genética (PDF) (en inglés)

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Ideas clave

• El ADN recombinante une ADN de dos fuentes
• Las enzimas de restricción cortan, la ADN ligasa une y los plásmidos llevan genes a las bacterias
• La ingeniería genética se usa en la medicina, la agricultura y la terapia génica
• La evidencia se puede medir, y los juicios de valor dependen de lo que le importa a cada persona
• Las afirmaciones de ambos lados pueden estar bien apoyadas si la evidencia y el razonamiento son sólidos

De vuelta a la pregunta esencial: cambiar el ADN de un organismo puede traer beneficios, como medicinas y protección de los cultivos, y riesgos, como la resistencia y el costo o el acceso. La ciencia aporta la evidencia, y las personas la sopesan con sus valores, así que son posibles distintas afirmaciones bien apoyadas. Ahora puedes volver a la página del curso de Biología para repasar otras unidades.

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