a biotecnoloxÍa no sÉculo xx: ¿o inicio …a biotecnoloxía no século xx: ¿o inicio dunha...

21
293 Revista Galega do Ensino-ISSN: 1133-911X- Nm. 28 - Outubro 2000 BIO + TECNOLOXÍA. UN PERCORRIDO HISTÓRICO Acostmase considerar a No, que descubriu por manipulacin das uvas o proceso de fermentacin alco- hlica, como o precursor da utilizacin prctica polo home de procesos micro- bianos. Desde entn, a Humanidade utiliza un nmero de procesos natu- rais, especialmente orientados pro- duccin de alimentos: pan, vio, cerve- xa... Para isto tiveron que se desenvol- ver tcnicas sinxelas de produccin con deseos baseados na experiencia e a observacin como, por exemplo, a fabricacin de pan, que require cum- prir unha serie de etapas, non eviden- tes a primeira vista. Noutros casos mis complexos, a posta a punto dalgns sistemas utilizados tradicionalmente supuxo unhas boas doses de enxeo (enxearizando procesos naturais) como por exemplo o proceso de obten- cin do aceto balsmico de Mdena, Italia, onde se dispn dunha batera de biorreactores operando en semiconti- nuo, con tempos de residencia de ata `cen anos! Biotecnoloxa, termo acuado nos anos vinte polo enxeeiro hngaro Karl Ereky, un paradigma da filosofa productiva que dominou a Huma- nidade no sculo que concluu e que pola sa vez herdara, en termos de forza de desenvolvemento, da Revo- lucin Industrial, isto , mis, mellor e mis barato. Desde logo non previsi- ble que, cando acuou a palabra, esti- vese Ereky predicindo o futuro porque, entre outras cousas, naqueles anos des- coecanse as endonucleasas de restric- cin, acababan de descubrirse os bacte- rifagos por Twortw e DHerelle e a Escherichia coli (a bacteria hspede da maiora das manipulacins xenticas) era case anda Bacterium coli mutabile. Emporiso, o certo que a fusin de mbalas palabras, bio e tecnolo- xa, representou un enorme revulsivo no ltimo cuarto do sculo XX, cando A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO DUNHA REVOLUCIÓN? Toms G. Villa* Juan M. Lema Rodicio** Universidade de Santiago de Compostela * Catedrático de Microbioloxía. ** Catedrático de Enxeñería Química.

Upload: others

Post on 21-May-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

293

Revista Galega do Ensino-ISSN: 1133-911X- N�m. 28 - Outubro 2000

BIO + TECNOLOXÍA. UN PERCORRIDOHISTÓRICO

Acost�mase considerar a No�,que descubriu por manipulaci�n dasuvas o proceso de fermentaci�n alco-h�lica, como o precursor da utilizaci�npr�ctica polo home de procesos micro-bianos. Desde ent�n, a Humanidadeutiliza un n�mero de procesos Ônatu-raisÕ, especialmente orientados � pro-ducci�n de alimentos: pan, vi�o, cerve-xa...

Para isto tiveron que se desenvol-ver t�cnicas sinxelas de producci�n condese�os baseados na experiencia e aobservaci�n como, por exemplo, afabricaci�n de pan, que require cum-prir unha serie de etapas, non eviden-tes a primeira vista. Noutros casos m�iscomplexos, a posta a punto dalg�nssistemas utilizados tradicionalmentesupuxo unhas boas doses de enxe�o(Òenxe�arizando procesos naturaisÓ)como por exemplo o proceso de obten-ci�n do aceto bals�mico de M�dena,

Italia, onde se disp�n dunha bater�a deÔbiorreactoresÕ operando en semiconti-nuo, con tempos de residencia de ataÁcen anos!

ÔBiotecnolox�aÕ, termo acu�adonos anos vinte polo enxe�eiro h�ngaroKarl Ereky, � un paradigma da filosof�aproductiva que dominou a Huma-nidade no s�culo que conclu�u e quepola s�a vez herdara, en termos deforza de desenvolvemento, da Revo-luci�n Industrial, isto �, Òm�is, mellor em�is baratoÓ. Desde logo non � previsi-ble que, cando acu�ou a palabra, esti-vese Ereky predicindo o futuro porque,entre outras cousas, naqueles anos des-co�ec�anse as endonucleasas de restric-ci�n, acababan de descubrirse os bacte-ri�fagos por Twortw e DÕHerelle e aEscherichia coli (a bacteria h�spede damaior�a das manipulaci�ns xen�ticas)era case a�nda Bacterium coli mutabile.

Emporiso, o certo � que a fusi�nde �mbalas palabras, ÔbioÕ e Ôtecnolo-x�aÕ, representou un enorme revulsivono �ltimo cuarto do s�culo XX, cando

A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO DUNHA REVOLUCIÓN?

Tom�s G. Villa* Juan M. Lema Rodicio**

Universidade de Santiago de Compostela

* Catedrático de Microbioloxía.** Catedrático de Enxeñería Química.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 293

Page 2: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

294 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

parec�a que a sociedade andaba algodesleixada polo s�ndrome post con-quista da l�a.

Non se poder�a comprende-lor�pido desenvolvemento da Biotec-nolox�a sen mencionar alg�ns aspectosda ciencia e a tecnolox�a, dos seus con-ceptos, desvelos e metamorfoses Ñnunca mellor ditoÑ seculares. Os�culo XVI caracterizouse por un inten-to de romper con moldes que arrastra-ba, desde tempos ancestrais, a daquelaincipiente Ciencia. Sobresae neste sen-tido Aureolus Philippus TheophastrusBombastrus von Hemheim (1493-1541)Ña�nda que el mesmo se chamabaParacelso, como desprezo � figura dogaleno romano CelsoÑ por ser unhafonte inesgotable de teor�as, pero, isosi, con aspectos rabelaisianos. Comotraballara en Basilea, estaba influencia-do polo Humanismo que al� floreceramesmo antes da Reforma e que se tra-duciu en aplicaci�n pr�ctica das s�asideas, como foi a loita contra a enfermi-dade; as�, por exemplo, utilizou o metalalqu�mico m�is poderoso, o mercurio,para o tratamento da s�filis, servindopolo tanto de ponte de uni�n entre avella alquimia e os novos conceptos dequimioterapia e iatroqu�mica, esp�ritoque en definitiva herdou tam�n amoderna Biotecnolox�a e sen d�bidaocupar� unha �rea moi importante nacenturia que principia.

O s�culo XVIII caracterizouse porun racionalismo sen concesi�ns e pen-s�base que todo o que exist�a se deb�a aestructuras matem�ticas definidas.Non � de estra�ar, logo, que as ciencias

precursoras da Biotecnolox�a, en defi-nitiva emp�ricas, non tivesen a acepta-ci�n que os s�culos XIX e XX lles reco-�eceu. Debemos toma-la viaxe de cincoanos que comezou Charles Darwin o27 de decembro de 1831 a bordo doBeagle e que o trouxo de regreso aInglaterra Òco convencemento de queas especies biol�xicas non eran inmuta-blesÓ, como algo premonitorio queengarza co sentimento de evoluci�nacelerada que a Biotecnolox�a Ñmedia-da pola manipulaci�n xen�ticaÑ podeestar conculcando �s seres vivos doplaneta.

Como grandes precusores, send�bida, hai que menciona-las figurasde L�zaro Spallanzani (do que este anose celebra o bicentenario da s�a morte)e Louis Pasteur, a quen poder�a reco�e-cerse co t�tulo de primeiro biotecn�lo-go moderno. L�mbrese c�mo refutoubelamente as teor�as sobre a xeraci�nespont�nea en 1860 e c�mo chegar�a �cima do seu poder�o cient�fico en 1863cando resolveu, a instancias do empe-rador de Francia, os problemas xurdi-dos nos procesos de elaboraci�n dovi�o.

A principios do s�culo XX tenlugar o desenvolvemento dunha in-dustria incipiente baseada na acci�n demicroorganismos para a producci�n dedisolventes (etanol, acetona, buta-nol...), �cidos (c�trico, ac�tico, etc.),completando as� o campo que ata esemomento se limitara � �rea alimentaria(bebidas alcoh�licas, panificaci�n...). Aeficacia dos procesos era baixa, poisnon se comprend�an nin os principios

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 294

Page 3: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295

microbiol�xicos nin se dispo��a deferramentas � xeito.

Tam�n a comezos de s�culoasoma xa unha preocupaci�n pola con-servaci�n do medio, especialmente oacuoso, en contornos das grandes cida-des, moitas das cales xa dispo��an desistemas de saneamento para a recolli-da das s�as augas residuais. � ent�ncando ten lugar a construcci�n das pri-meiras plantas para o tratamento erecuperaci�n destes vertidos mediantedispositivos moi elementais baseadosna acci�n de asociaci�ns microbianasdesenvolvidas naturalmente.

Nos anos vinte, o extraordinariodesenvolvemento da industria petro-qu�mica, orientada non s� � produc-ci�n de carburantes sen�n tam�n deinfinidade de productos da qu�micados hidrocarburos, incentivou o estu-dio de procesos t�rmicos e catal�ticosque axi�a desbancaron, pola s�a maioreficacia, os sistemas de producci�nbaseados na transformaci�n micro-biana.

De novo os productos obtidos porprocesos biol�xicos se limitan, basica-mente, � campo das industrias alimen-tarias. Este panorama manter�ase inal-terado por d�cadas debido �s baixasproductividades, os problemas opera-cionais e as necesidades de asepsia.

Adicionalmente, d�as das posi-bles vantaxes comparativas dos proce-sos biol�xicos Ñmenores requirimen-tos enerx�ticos e impacto menosagresivo co medio naturalÑ carec�an, eas� foi ata hai relativamente pouco

tempo, de importancia real, dado obaixo custo da enerx�a e a pouca aten-ci�n prestada � preservaci�n do medio.

En pleno fragor da SegundaGuerra Mundial, Avery, Mac Leod, eMc Carthy decat�banse en 1944 de queo Ôprincipio transformanteÕ que Griffithdescribira a finais dos anos vinte parapneumococos non era outra cousa quesegmentos dunha mol�cula de �cidodesoxirribonucleico (ADN), inequivo-camente a mol�cula-base da vida e,desde logo, pedra angular da Biotec-nolox�a molecular. Ser�a nunha mol�-cula estructuralmente tan sinxela comaesta onde residise a informaci�n xen�ti-ca, concepto posteriormente confirma-do por Hershey e Chase en 1952. Estacontribuci�n, xunto coas de MaxDelbr�ck e Salvador Luria sobre a bio-lox�a e a recombinaci�n xen�tica enbacteri�fagos, fertilizaron adecuada-mente o campo cient�fico para que en1953 se propuxese desde a Univer-sidade de Cambridge (Watson & Crick,Reino Unido) a estructura dunha mol�-cula de DNA, vixente basicamentea�nda hoxe, utilizando unhas boas foto-graf�as de difracci�n de raios X realiza-das por Rosalind Franklin.

Tam�n neste mesmo per�odo, edebido sen d�bida �s necesidadesmasivas de antibi�ticos requiridaspolos feridos da Segunda GuerraMundial, ten lugar o desenvolvementob�sico da enxe�er�a de grandes fer-mentadores para a producci�n de f�r-macos. Para isto tiv�ranse que apli-car conceptos sobre axitaci�n, trans-ferencia de os�xeno, e desenvolver

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 295

Page 4: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

296 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

Figura 1. Xénese e contribucións da Biotecnoloxía no século XX.

Biolox�amolecular Microbiolox�a Bioqu�mica Xen�tica Biolox�a

celularEnxe�er�aqu�mica

Biotecnolox�amolecular

Aumento da esperanza eda calidade de vida

Principiosactivos

Vacinas

Producci�nvexetal eanimal

Diagn�stico

Medionatural Final s�culo XX

Comezo s�culo XXI

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 296

Page 5: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 297

dispositivos eficaces de esterilizaci�nou procesos de concentraci�n e purifi-caci�n de productos.

ç fin da d�cada dos sesenta, eraxa evidente que as bacterias conti�anun modelo de organizaci�n x�nica(oper�n/regul�n, fundamental no de-senvolvemento da Biotecnolox�a mo-lecular) e que como pouco posu�a doustipos de endonucleasas, das cales aschamadas de tipo II que reco�ecen ecortan unha secuencia espec�fica depares de bases no DNA, estaban cha-madas a causar unha aut�ntica revolu-ci�n na Biolox�a molecular xa que per-mitiron infinidade de mol�culasrecombinantes de DNA. Din os histo-riadores da Biotecnolox�a molecularque cando Stanley Cohen en Stanford eHerbert Boyer en San Francisco idea-ron en 1973 o m�todo b�sico paratransplantar xenes dun organismo vivoa outro, e que estes se expresasen con-fer�ndolle � ser receptor caracter�sticasfenot�picas que antes non ti�a, sab�anperfectamente o que estaban facendo eque o primeiro, en particular, ti�a unhavisi�n da ent�n incipiente Biotec-nolox�a (segundo se reacu�ar�a na reu-ni�n de Asilomar, California). Nonser�a xusto, por outra banda, se non sedestacase o m�rito do profesor Bol�var� desenvolve-lo primeiro pl�smidopequeno (pBR322) verdadeiramenteefectivo para a clonaci�n en bacteriasGram negativas.

A Biotecnolox�a, se ben � unharama moi nova da ciencia, parte de�reas moi consolidadas. Calqueraobservador imparcial da actual situa-

ci�n en que encontra a Biotecnolox�amundial neste cambio de s�culo e mile-nio, decatar�ase da situaci�n complexaque atravesa debido, en parte, � seucar�cter multidisciplinar, o que fai queos profesionais procedan de eidos m�istradicionais como a Bioqu�mica, aMicrobiolox�a, a Enxe�er�a qu�mica, aXen�tica, a Fisiolox�a vexetal e animal,etc. (figura 1) e en parte tam�n (aplica-do para Espa�a en particular) debido �inexistencia dun marco administrativoque aglutine t�dolos biotecn�logospara formaren unha Ôcasa com�nÕ destaaventura apaixonante que representa aBiotecnolox�a.

O impacto das Ônovas tecnolox�asbiol�xicasÕ (termo que poder�a compe-tir co propio de Biotecnoloxia) manifes-touse xa en moitos dos aspectos pre-sentes na vida coti� da Humanidade(sa�de, ambiente, alimentaci�n...).Deixando � parte a ampl�sima �rea daMedicina biotecnol�xica, que ser�obxecto dun tratamento diferenciadonesta publicaci�n, a Biotecnolox�a per-mitiu o desenvolvemento de procesoseficaces e competitivos nas �reas que seindican:Ñ obtenci�n de productos bioactivos

para o home e os animais,Ñ producci�n vexetal e biodiversi-

dade,Ñ producci�n de enzimas, alimentos

e bebidas por fermentaci�n,Ñ agricultura e alimentaci�n, Ñ carburantes e productos qu�micos

finos,

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 297

Page 6: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

298 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

Ñ tratamento e valorizaci�n de pro-ductos de refugallos,

Ñ recuperaci�n de solos e acu�feros contaminados.

Na t�boa 1 pres�ntanse algunhasprevisi�ns de mercado dalg�ns pro-

ductos, pertencentes a diversos cam-pos de aplicaci�n. Nos seguintes apar-tados revisaranse varios destes grandescampos, como unha mostra da poten-cialidade econ�mica, cient�fica, tecno-l�xica e social da Biotecnolox�a.

PRINCIPIOS BIOACTIVOS PARA A INDUSTRIAFARMACÉUTICA

O primeiro producto biotecnol�-xico de alto poder farmac�utico foi ainsulina humana clonada en sistemasbacterianos. Ese f�rmaco poder�a con-siderarse como un Ôparadigma biotec-nol�xicoÕ e, en li�as xerais, serviu demodelo �s outros productos farmac�u-ticos de �ndole biotecnol�xica.

Xa en 1921, Banting e Best (To-ronto) comezaran o traballo sobre aposible relaci�n entre unha hormonapancre�tica e a diabete inducida encans, logo de lles extirpar este �rgano ecomprobar que un extracto proteico dep�ncreas mitigaba ou eliminaba transi-toriamente os s�ntomas diab�ticos. Trasdun intento fallido, o neno LeonardThompson recib�a o 1 de xaneiro de1922 unha inxecci�n de hormona semi-purificada que melloraba sensiblemen-

Composto1 Valor (USD x 106) Anos para o desenvolvemento

Amino�cidos (9) 1.703 5Vitaminas (6) 668 10-15Enzimas (11) 218 5Hormonas estero�dicas (6) 368 10Hormonas pept�dicas (9) 268 5Ant�xenos virais (9) 300 5-10Interfer�n (Alfa + Beta) 300 5Antibi�ticos 4.240 10Pesticidas 100 5-10Metano 12.572 10Etanol+Etilen e Propilenglicois 2.737 5-10Arom�ticos (aspirina + Fenol) 1.251 5-10Inorg�nicos (H2 e NH3) 2.681 15

Táboa 1. Predicción de mercado de productos obtidos por Enxeñería xenética.

1 Os números entre parénteses representan o número de compostos xa existentes no momento da predicción.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 298

Page 7: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 299

te o seu estado diab�tico. Nos dousmeses seguintes, o grupo de Torontopuido anunciar por fin o descubrimen-to da hormona pancre�tica que chama-ron insulina. A finais dese ano, Bantinge McLeod recibiron o premio Nobel deMedicina; o primeiro compartiuno conBest. Todo foi, case se pode dicir, espec-tacularmente r�pido para a insulina,feito que se ten repetido arreo en todoo que atangue � chamada Biotec-nolox�a farmac�utica. As�, en 1923, aempresa estadounidense Eli Lilly & Coempezaba a producila comercialmentee � ano seguinte fac�ao Novo Nordiskdesde Copenhaguen. Foi nesta empre-sa danesa onde se conseguiu, hai agoracincuenta anos, a insulina cristalina deacci�n retardada, que ti�a como vanta-

xe a diminuci�n do n�mero de inxec-ci�ns diarias necesarias para regula-laglicemia.

Tendo en conta os cento corentamill�ns de diab�ticos existentes nomundo, non � de estra�ar a alegr�a conque a sociedade celebrou a chegada dasinsulinas recombinantes humanas querepresentaba, entre outras cousas, afonte inesgotable deste producto x�ni-co humano. Con toda probabilidade os�culo XXI vai ver novas insulinasrecombinantes, m�is eficientes, deabsorci�n lenta ou ben de acci�n moir�pida (por inversi�n da orde decod�ns no xene), e mesmo se poder�ver reintroducido o xene nos enfermospara que outro �rgano produza denovo a hormona.

Producto C�lula Empresas productoras Ano Indicaci�n/hospedadora1 aplicaci�n

Insulina humana2 B Eli Lilly & Co., Novo Nordisk 1981-82 DiabeteHormona de , B,M Genentech, Bio-Tech General, 1985 Ananismocrecemento Carbiotech, Eli Lilly/Hybritechhumana (hGH)Interfer�n alfa-2a B Hoffmann-La Roche AG 1986 Leucemiasarcoma de Kaposi en SIDAVacina L Merck & Co. Inc./Chiron Corp., 1986 Prevenci�n da anti-hepatite B SmithKiine Beecham pic hepatite B

Interfer�n alfa-2b B Schering-Plough AG 1986 Leucemia, verrugas xenitais, arcoma de Kaposi, hepatite non A non B

Activador tisular M Genentech Inc. 1987 Infarto cr�tico de miocardio,

1 Clave: B, bacterias; L, lévedos; M, células de diferentes mamíferos; H, fungos filamentosos.2 Finalizado o século XX, a diabete afectaba a máis de 140 millóns de persoas no mundo, das cales o 10 %

necesitan inxectarse insulina diariamente.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 299

Page 8: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

Producto C�lula Empresas productoras Ano Indicaci�n/hospedadora aplicaci�n

embolia pulmonardo plasmin�xe-no

Somatotropina B, M Genzyme Transgenics Corp., 987 Deficiencia de Genentech Inc. hGH en nenos

1Vacina B Praxis Biologics 1988 Influenzaanti-influenza B de tipo B

Eritropoyetina M Amgen Inc., Ortho Biotech, 989 Anemia cr�nica Genzyme Transgenic Corp.1 causada por

insuficiencia renal

Interfer�n alfa-n3 B Interferon Sciences 1989 Verrugas xenitaisInterfer�n gamma-1b B, L, M Genentech Inc. 1990 Enfermidade

granulomatosa cr�nica

Factor estimulante B Amgen Inc. 1991 Neutropenia de colonias de causada por granulocitos quimioterapia(G-CSF)Factor estimulante L Immunex, Hoechst AG-Roussel 1991 Infecci�n de colonias de relacionada co granulacitos transplante e macr�fagos aut�logo de (GM-CSF) Uclaf medula �seaInterleuquina-2 B Cetus Corp., Interferon Sciences 1992 Terapia para

o cancro, desordes sangu�neas e de medula �sea

(IL-2) SynergenFactor VIII M Varias empresas 1992 Hemofilia A(da coagulaci�n sangu�nea)DNAsa M Genentech Inc. 1993 Fibrose qu�sticaInterfer�n beta-1b B Schering AG Pliarma 1993 Esclerose (Betaferon) m�ltipleBeta-glicocere- M Genzyme Transgenics Corp. 1994 Enfermidade de brosidasa Gaucher

300 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

Tabla 2. Productos farmacéuticos recombinantes no mercado.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 300

Page 9: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 301

Seguindo o ronsel deixado polainsulina humana recombinante, tivolugar un crecemento espectacular docat�logo de productos farmac�uticoscomercializados, como se recolle nat�boa 2, tendencia que deber�a prose-guir no s�culo XXI, prev�ndose quenos primeiros anos se logren uns centocorenta productos recombinantes so-metidos �s m�is estrictas regulaci�ns.

Como se pode apreciar na t�boa 3,os sistemas de expresi�n que se desen-volveron na �ltima vintena dos anosdo s�culo XX incl�en bacterias (domi-nado por E. coli, seguido cada vez m�isde preto por outras que claramentepos�en un status GRAS ÑGenerallyRecognized As SafeÑ como � o caso deBacillus subtilis e en menor grao a�ndaCorynebacterium glutamicum/Brevibac-terium lactofermentum), l�vedos (S. cere-visiae, K. lactis, P. pastoris e H. polymor-pha) e fungos filamentosos (Phycomyces,Aspergillus). Durante a d�cada de 1960e principios da seguinte, traballouseactivamente con dous l�vedos metilo-tr�ficos: Pichia pastoris e Hansenula poly-morpha (sin. Pichia polymorpha) comomicroorganismos de fermentaci�n ro-bustos (especialmente a primeira)

destinados a transforma-los residuosindustriais das petroleiras en prote�naunicelular. Logo dunha crise dunsquince anos, �mbalas especies m�isKluyveromyces lactis, Schizosaccharomy-ces pombe e m�is recentemente Yarrowialipolytica (sin. Candida lipolytica) foronconfigur�ndose como alternativas (�sveces moi superiores) � todopoderosaS. cerevisiae no apartado de Biotecno-lox�a das fermentaci�ns para a produc-ci�n de f�rmacos recombinantes decalidade (v�xanse as t�boas 2 e 3).

Unha das principais vantaxes quepresentan os l�vedos en relaci�n conproductos de xenes humanos ou impli-cados directamente na terapia humana,� a s�a capacidade de glicosilaci�n dosproductos x�nicos, �s veces imitandoas glicosilaci�ns realizadas por c�lulasde mam�fero como � o caso de S. pombe.A xeito de exemplo, a t�boa 4 resumeos niveis de productividade en fermen-tadores para alg�ns xenes humanosexpresados en l�vedos. No s�culo en-trante desenvolveranse sistemas, hoxeincipientes, de arqueobacterias (Halo-bacterium e Haloarcula) que son capacesde glicosilar dun modo moi similar �ssistemas eucari�ticos.

L�vedo hospedador Producto Ano

Pichia pastoris Ant�xeno de superficie do virus da hepatite B 1987Estreptoquinasa 1989Factor de necrose tumoral humano 1989Lisozima bovina 1989Aprotinina 1991Fragmento C da toxina do t�tanos 1991gp 120 do HIV 1991

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 301

Page 10: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

302 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

L�vedo hospedador Producto Ano

Receptor de IgE humano 1992Transferrina 1995Inhibidor da prote�nasa 6 humano 1995Al�rxenos herb�ceos 1996Diversas amilasas 1996Opsina bovina 1997Lacasa 1997Al�rxeno Bla g4 1998Factor humano tisular 1998Lipasa biliar humana 1998Patatinas 1998Gonadotropina cori�nica humana e activa 1999Prote�na atrapaolores da abella 1999

Hansenula polymorpha Ant�xeno de superficie mediano do virus da hepatite B 1989Seroalb�mina humana 1990Ant�xenos de superficie S e L do virus da hepatite B 1991

Kluyveromyces lactis Activador tisular do plasmin�xeno 1990Interleuquina-I b humana 1991Seroalb�mina humana 1991Ant�xeno de superficie do virus da hepatite B 1992Lactoglobulina beta ovina 1996

Schizosaccharomyces pombe Antitrombina III humana 1987Factor XIIIa humano 1989Factor estimulador de colonias de macr�fagos (truncado) 1994

Yarrowia lipolytica Interfer�n porcino 1990Factor de coagulaci�n XIIIa 1992b-Glicuronidasa 1993Ant�xeno de superficie hepatite B 1994Case�n quinasa II 1997

Táboa 3. Productos terapéuticos (ou relacionados) recombinantes expresados en lévedos diferentes a Sacharomycescerevisiae

Producto L�vedo hospedador Promotor Productividade Ano

Seroalb�mina humana Saccharomyces cerevisiae CUPI 0,6 mg/L 1986Kluyveromyces lactis UYPI 35-45 mg/L 1990

PGK/LAC4 300-400 mg/L 1991

Mon�mero de AgsHB S. cerevisiae PGK1 1-2 mg/100 mg Hansenula polymorpha MOX1 de prote�na

AOX1 2,7-3,6 mg/100 mg 1982de prote�na 1989

2,3 mg/100 mg 1987de prote�na

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 302

Page 11: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 303

Unha �rea de enorme importan-cia econ�mica e social que previsible-mente se acrecentar� durante o pri-meiro cuarto do s�culo XXI � odesenvolvemento de vacinas paraprevi-las enfermidades infecciosas queprovocan dezasete dos cincuenta mi-ll�ns de falecementos que ocorren cadaano no mundo. Delas, as dez m�ispreocupantes, pola s�a incidencia, sonas infecci�ns respiratorias agudas, atuberculose, as enfermidades diarr�i-cas, a malaria, a hepatite B, a SIDA, osarampelo, o t�tano neonatal, a toseferina, a lombriga intestinal e a anqui-lostomiase.

Segundo a Organizaci�n Mundialda Sa�de (OMS), cada ano morren des-

tas enfermidades infecciosas case novemill�ns de nenos menores de catorceanos e polo menos tres mill�ns salva-r�anse se as vacinas xa existentes se uti-lizasen m�is amplamente. Os demaisnecesitar�an doutras vacinas a�nda ine-xistentes para sobrevivir. Resulta dra-m�tico comprobar que nos postremei-ros tempos do s�culo XX falec�an a�ndasetecentos cincuenta mil nenos � anodebido a unha enfermidade tan cl�sicacomo o sarampelo.

A elaboraci�n de vacinas est�impulsada por, como pouco, tres facto-res: I) a necesidade de salvar vidas; II) odescubrimento cient�fico e a innova-ci�n tecnol�xica propia da nosa so-ciedade; e III) o concepto de que os

Producto L�vedo hospedador Promotor Productividade Ano

Seroalb�mina humana Saccharomyces cerevisiae CUPI 0,6 mg/L 1986Kluyveromyces lactis UYPI 35-45 mg/L 1990

PGK/LAC4 300-400 mg/L 1991

Mon�mero de AgsHB S. cerevisiae PGK1 1-2 mg/100 mg 1982de prote�na

Hansenula polymorpha MOX1 2,7-3,6 mg/100 mg 1989de prote�na

Pichia pastoris AOX1 2,3 mg/100 mg 1987de prote�na

Interleuquina- S. cerevisiae PGK 1-2 mg/L 1987-1b humana K. lactis PH05 80 mg/L 1991

Interfer�n alfa humano S. cerevisiae PGK1 5 mg/L 1982

IGF-1 S. cerevisiae ADH2/GAPDH 25 mg/L 1989

Lactoferrina humana S. cerevisiae Chelatin 1,5-2 mg/L 1993

Lactoglobulina beta S. cerevisiae PGK 40-50 mg/L 1996ovina K. lactis PGK 40-50 mg/L 1996

Hirudina S. cerevisiae GAL10 59 mg/L 1995

Fibrin�xeno S. cerevisiae GAL1 30 mg/L 1995

Táboa 4. Productividade para determinados compostos terapéuticos, recombinantes, sintetizados en distintos lévedos.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 303

Page 12: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

304 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

microorganismos causantes de enfer-midades son tam�n seres xen�ticos e,como tales, suxeitos �s mesmas forzasevolutivas c� home. Como ben sinalouJoshua Lederberg, este �ltimo aspectodelimita unha v�a de dous sentidos ehan vixiarse constantemente os pat�xe-nos emerxentes, as cepas resistentes,etc.

A producci�n industrial de pro-ductos de alto valor engadido repre-sentou, baixo o punto de vista tecnol�-xico, un importante reto no campo dedese�o de dispositivos de fermenta-ci�n. As�, a necesidade de prove-loscultivos de altas velocidades de airea-ci�n propiciou o desenvolvemento denovos sistemas tanto para a subminis-traci�n de aire (difusores, membranas),como para a homoxeneizaci�n do equi-po. Especialmente delicados son osequipos destinados a cultivos de c�lu-las animais, cun elevado cociente respi-ratorio e que, � tempo, presentan unhaelevada fraxilidade. Entre os sistemasque se mostraron m�is eficaces desta-can os fermentadores air lift, os equiposcon perfusores e os encaixes fermenta-dores/membranas, con diferentes tec-nolox�as e campos de aplicaci�n.

Os sistemas de monitorizaci�n econtrol do proceso experimentaron unextraordinario avance nos �ltimosanos, tanto no equipamento coma nasestratexias de control. Hoxe en d�a non� infrecuente a instalaci�n de equiposrelativamente sofisticados, comoespectr�metros de masas conectadoson line � sistema de fermentaci�n. Aan�lise detallada do caudal e, sobre

todo, da composici�n dos gases desprendidos, permiten precisar po-lo mi�do o estado metab�lico do culti-vo e, deste xeito, caracterizar con exac-titude a fase de fermentaci�n. Con istol�grase non s� maximiza-la pro-ducci�n sen�n, ademais, evitar situa-ci�ns non desexadas como a derivaci�n do fluxo metab�lico a rutas diferen-tes.

Introduciuse con �xito, ademais, oconcepto de control do proceso basea-do en sistemas expertos (expert sys-tems), moitas veces combinado co usode Ôl�xica borrosaÕ (fuzzy logic) que per-mitiu efectuar un adecuado control sennecesidade dun modelo matem�ticopreciso, que en moitas ocasi�ns resultacomplexo ou inviable formular (figu-ra 1).

O algodón de tubo de ensaio é un interesante resultadobiotecnolóxico. Cada célula convértese nunha fibra dealgodón e o proceso é máis rápido có cultivo tradicio-nal.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 304

Page 13: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 305

Menci�n � parte merece o desen-volvemento dunha serie de Ôbiosenso-resÕ capaces de detectar tanto par�me-tros de tipo xen�rico (ATP...) comoproductos espec�ficos (glicosa, lactosa,�cidos, prote�nas...), o cal permitiu uneficaz proceso de monitorizaci�n online. O desenvolvemento m�is especta-cular consiste nos biosensores produci-dos con tecnolox�a chip que permitir�nunha moi complexa instrumentaci�nincluso a baixo prezo, nos puntos m�issensibles do equipo.

Tam�n houbo que desenvolvert�cnicas de concentraci�n e purifica-ci�n (dowstream) sofisticadas para lo-grar, a un tempo, a recuperaci�n doproducto desexado e a eliminaci�n decompo�entes indesexados, bioloxica-mente inactivos. � destacable que moi-tos dos productos obtidos se encontranno caldo de cultivo a uns niveis extre-madamente baixos, se ben o seu eleva-do valor fai interesante a s�a recupera-ci�n (ver t�boa 3). Entre as diferentes

metodolox�as m�is innovadoras desta-can as t�cnicas cromatogr�ficas (deintercambio i�nico, de afinidade, porexemplo), xa a escala industrial, e ast�cnicas de concentraci�n-separaci�npor membranas.

A Biotecnolox�a farmac�utica esti-vo desde o seu inicio sometida � dobrevertente de tratar de obter productosbioactivos que contrib�an a palia-lador e a enfermidade pero, � tempo, dedesenvolver procesos que abaratencustos de producci�n e xeren benefi-cios �s empresas correspondentes (haconsiderarse que, � marxe do apoioprestado por entes gobernamentais atrav�s de plans espec�ficos, a investiga-ci�n en Biotecnolox�a foi financiada,especialmente, por compa��as farma-c�uticas. Neste sentido, as t�boas 5 e 6resumen as fusi�ns m�is recentes entreempresas e as l�deres por cotas de mer-cado das empresas a finais do s�culoXX.

Comprador Adquisici�n Data Tama�o(mill�ns de USD)

American Home Monsanto 6/98 34400Sandoz Ciba-Geigy 3/96 30100Glaxo Holdings Weiicome 1/95 14300Bristol-Myers Sqtjibb 7/89 12100Roche Holding Corange 5/97 10200American Home Products American Cyanamid 8/94 9600Hoechst Marion Merrell Dow 2/95 7800Accionistas Zeneca 6/92 7000Upjohn Pharmacia 8/95 7000

Táboa 5. Algunhas das grandes fusións de empresas biotecnolóxicas.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 305

Page 14: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

306 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

Consorcios Mercado (%)

1 Glaxo-Wellcome 4,70

2 Novartis 4,40

3 Merck + Co. 3,50

4 Hoechst Marion 3,50Roussel

5 Bristol-Myers-Squibb 3,10

6 American Home 3,00

7 Johnson & Johnson 2,90

8 Pfizer 2,90

9 Hoffmann-La Roche 2,60

10 SmithKline-Beecham 2,50Total (de vendas 33,10do sector farmac�utico)

A BIOTECNOLOXÍA E A PROTECCIÓN DO MEDIO

O uso de microorganismos para aeliminaci�n de materia org�nica enaugas residuais dom�sticas l�vase apli-cando durante moitos anos, primeironas chamadas Ôfosas s�pticasÕ e logo enunidades mellor controladas. A Ôlagoa-xe estendidaÕ � tam�n unha t�cnica tra-dicional que, a�nda con melloras detipo operacional e de dese�o, seguesendo �til.

Sen embargo, o desenvolvementoespectacular dos procesos industriais,especialmente no s�culo XX, xerou aproducci�n de residuos tanto en fasel�quida como gasosa e s�lida. Nestesefluentes at�panse adoito materiaisxenobi�ticos que, en numerosas oca-

si�ns, resultan dificilmente biodegra-dables (ou biodispo�ibles), polo que seacumulan en solos, sedimentos e, porveces, en seres vivos. Por outra parte,un n�mero considerable destes pro-ductos resultan t�xicos para os organis-mos vivos, polo que se requiriu a apli-caci�n de novas t�cnicas e procesostanto para o tratamento de augas comode solos e, en menor medida, de gasescontaminados.

Un dos procesos con m�is �xito,hoxe empregado masivamente naindustria, � o de eliminaci�n de augasresiduais; pal�ase as� o preocupanteproblema da eutrofizaci�n das augas.O proceso bas�ase na acci�n combina-da de microorganismos aut�trofos, queoxidan a materia amoniacal a nitrato(proceso de nitrificaci�n) e heter�trofos,que utilizando materia org�nica carbo-nada reducen o nitrato formato a nitr�-xeno atmosf�rico (proceso de desnitrifi-caci�n). Co fin de mellora-la eficaciadesenvolv�ronse equipos para acadarunha m�is r�pida transferencia demateria (os�xeno) e procedementospara lograr unha maior densidadecelular no reactor (sistemas de inmobi-lizaci�n bacteriana ou equipos demembrana).

A eliminaci�n de f�sforo Ñsegun-do macronutriente de importanciaÑcons�guese mediante un proceso noque se alternan etapas de liberaci�n defosfato con etapas de acumulaci�n in-tracelular, mediante o establecementode ciclos an�xicos/aerobios no equipo.

Táboa 6. As dez empresas farmacéuticas líderes afinais do século XX.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 306

Page 15: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 307

Sen d�bida, a eliminaci�n biol�xi-ca de materiais t�xicos en augas resi-duais foi un campo no que se lograronresultados notables. A combinaci�n det�cnicas de enriquecemento en deter-minados grupos tr�ficos coa aplicaci�nen equipos especiais (reactores demembrana, sistemas de elevada densi-dade celular con microorganismosinmobilizados...), fixo posible a elimi-naci�n de compostos xenobi�ticos con-siderados, ata hai pouco, como mate-riais recalcitrantes.

O abandono de espacios indus-triais e a s�a transformaci�n en zonasresidenciais ou de lecer requiriu a recu-peraci�n de solos e acu�feros. Tam�n osderramos de petr�leo no mar, especial-mente no caso de accidentes de super-petroleiros (na mente de todos est�n oscasos do Torrey Canyon, Exxon Valdez e,m�is pr�ximo, o do Aegean Sea) incenti-varon o estudio deste problema. As t�c-nicas de biorremediaci�n, baseadas naacci�n de microorganismos ÔnaturaisÕou ÔespecializadosÕ, tiveron, por estemotivo, un enorme desenvolvemento.En ocasi�ns efect�ase simplementeunha Ôfertilizaci�nÕ do terreo, engadin-do nutrientes para permiti-lo nacemen-to de microorganismos ÔnaturaisÕ, �sveces complementando o proceso coaadici�n de materiais que aumenten aÔbiodispo�ibilidadeÕ do contaminante.Noutras faise unha sementeira demicroorganismos previamente selec-cionados para realiza-la metaboliza-ci�n especializada destes contaminan-tes espec�ficos.

A aplicaci�n de microorganismosrecombinantes no medio natural est�,a�nda, nunha fase moi previa. As regu-laci�ns legais � liberaci�n � medio demicroorganismos manipulados xeneti-camente son moi restrictivas pois a�n-da non se co�ece con precisi�n oimpacto que exercer�an f�ra do seu �m-bito de aplicaci�n inmediato. P�nsese,por exemplo, qu� suceder�a de se pro-ducir un escape de microorganismosresistentes (ou mesmo que metaboli-cen) antibi�ticos... Un campo de actua-ci�n de grande interese consiste enintroducir nestes microorganismosunha sonda que, en ausencia do mate-rial contaminante, produza a lise celu-lar, tras disparar un mecanismo auto-destructivo. Hai ben pouco permitiusea liberaci�n controlada nun terreo con-taminado de microorganismos enxe�e-rezados segundo estas ideas; a avalia-ci�n dos seus resultados est� a�ndapendente.

Tam�n se prestou moita atenci�n� degradaci�n microbiana de residuosindustriais aparentemente non-biode-gradables. Un exemplo significativo � aaplicacion � mineralizaci�n de TNT,almacenado por toneladas en recintosmilitares ou a biodegradaci�n de is�-meros de lindano (hexaclorociclohexa-no), un insecticida empregado profusa-mente ata os anos sesenta; a s�aproducci�n �a inexorablemente asocia-da � dos seus is�meros, menos activos,que se vert�an libremente en solos evertedoiros.

Por �ltimo, cabe destaca-lo es-forzo dedicado � tratamento de

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 307

Page 16: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

308 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

gases contaminados, especialmentecon materiais xofrados (H2S, mercapta-nos) ou compostos org�nicos vol�tiles(VOCÕ s). Para iso estanse a desenvol-ver biofiltros, bioabsorbedores ou bio-lavadores con diferentes configura-ci�ns e modos de actuaci�n distintos eexcelentes perspectivas de utilidadepr�ctica.

O TRIÁNGULO BIOTECNOLOXÍA, PRODUCCIÓNVEXETAL E BIODIVERSIDADE

O futuro da Biotecnolox�a nos�culo que empeza estar� previsible-mente ligado �s seres fotosint�ticos(fundamentalmente plantas e enmenor medida algas microsc�picas).Des�xase que as sementeiras produzanm�is, que sexan m�is resistentes aenfermidades, que non necesiten (ounecesiten un m�nimo) de pesticidas,que consuman pouca auga, e ata que amanipulaci�n produza froitos non s�m�is grandes, coma na actualidade,sen�n tam�n m�is saborosos.

� evidente que a medida que sefoi poboando o planeta aumentaron asnecesidades de alimentos, os cales,conforme se incrementaba o grao debenestar, ti�an que ser mellores en cali-dade alimentaria, presentaci�n e hixie-ne. Isto conseguiuse en parte nas �lti-mas duascentas xeraci�ns humanas(aproximadamente equivalente a unscatro mil anos da vida do home)mediante a manipulaci�n xen�tica quechamaremos ÔconvencionalÕ e permitiua obtenci�n dunha enorme variedade

de h�bridos. O s�culo XIX e os dous pri-meiros tercios do XX son sen d�bidat�picos neste aspecto. P�idose as� ali-menta-la Humanidade, ag�s en certasgrandes fames debidas especialmente aunha imperdoable falta de previsi�n e,sobre todo, de sensibilidade na reparti-ci�n dos excedentes alimentarios dochamado Ôprimeiro mundoÕ.

Este proceso, sen embargo, levouconsigo unha dr�stica diminuci�n don�mero de plantas utilizadas para aalimentaci�n (o mesmo se poder�adicir, incluso en maior grao de reduc-ci�n, para o caso dos animais utilizadosna alimentaci�n humana), o que xerou,� principio de vagar e logo de xeitom�is evidente, unha notable diminu-ci�n da biodiversidade. A Huma-nidade, � longo de toda a s�a historia,utilizou unhas tres mil plantas dasoitenta mil estimadas comestibles quea�nda quedan no planeta na actualida-de. Destas tres mil, o home cultiva agrande escala s� cento cincuenta e, des-tas, vintenove proporcionan o noventapor cento dos alimentos: 7 cereais(arroz, trigo, millo, sorgo, cebada, millomi�do e triticale, que proporcionan o52 % da enerx�a total); 3 tub�rculos(mandioca, pataca e batata); 8 legumi-nosas (cacahuetes, ch�charos, garavan-zos, soia, fabas, feix�ns, feix�ns va-rados e ch�charos de Angola); 7oleaxinosas; 2 azucreiras (cana e remo-lacha) e 2 froiteiras (bananeira e coco).

O noventa e nove por cento dasnecesidades alimenticias dos humanosprocede do medio terrestre e s� o unpor cento do medio acu�cola (inclu�da a

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 308

Page 17: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 309

pesca en mar aberto). A tendencia,segundo os observadores da UNESCO,� que esta cifra permaneza igual oumesmo aumente cara � medio terrestreno s�culo que comeza, por canto a pro-ductividade dunha hect�rea de terra �moito m�is alta c� parte equivalente demedio acu�tico. Xa que logo, Àcara aonde debe ser canalizado o esforzoinvestigador de �ndole biotecnol�xica?Posiblemente cara � medio terrestre, xaque � al� onde maioritariamente se ato-pan os recursos alimentarios m�isestendidos. Por outro lado, non ser�adesatinado tratar de aunar esforzosp�blicos de investimento transnacionalpara tentar aumentar ese baixo un porcento da producci�n acu�cola.

A conclusi�n � inevitable: o home� (foino sempre) un manipulador pri-mario de seres vivos e, � facelo no seuproveito, induce a perda da biodiversi-dade do planeta, xa que favorece aselecci�n dunhas poucas especies ourazas que necesita. Existe unha serie deexemplos xa cl�sicos que inciden nestaidea. As�, entre 1945 e 1986, Greciaabandona o noventa e cinco por centode variedades nativas de trigo e moitasdelas p�rdense; entre 1970 e 1973Espa�a perde sete de dez cultivos pri-mitivos de mel�ns; na actualidade, aRep�blica Sudafricana perdeu o no-venta e nove por cento de variedadesnativas de sorgo e Francia s� conta do-ce variedades de maceira fronte �sd�as mil que ti�a no s�culo XIX.

Por outra parte, esta manipula-ci�n conduciu a un aumento de enfer-midades por dexeneraci�n xen�ticados cultivos e, concomitantemente, unaumento espectacular do consumo deproductos fitosanitarios. Os exemploscl�sicos incl�en a acci�n de Phytophtorainfestans que destru�u a metade da pro-ducci�n de pataca en Irlanda en 1846(cunha extraordinaria incidencia social,como foron as emigraci�ns masivas doVello � Novo Mundo) e houbo querecorrer a cruzamentos con reservaxen�tica silvestre (Solanum demissum).O mesmo poder�a dicirse para filoxera,que en 1860 arrasou os vi�edos euro-peos ou a destrucci�n de millo sudistapor Helmintosporium maydis. Tenserecorrido sistematicamente na historiaa retrocruzamentos co fondo xen�ticosilvestre para recupera-la resistencia a

Moitas plantas teñen a rara propiedade de duplicar outriplica-los seus cromosomas (poliploidía). A colleitado trigo moderno, por exemplo, é moito máis doada cátradicional.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 309

Page 18: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

pragas e factores ambientais, mesmo asabendas do co�ecido axioma de queos h�bridos acabar�an por desenvolve--los seus propios parasitos/pat�xenosespec�ficos e que outra volta haber�que recorrer � retrocruzamento nunciclo permanente e repetitivo.

Nos quince ou vinte �ltimos anosdo s�culo XX, a Biotecnolox�a conse-guiu introducir infinidade de caracte-r�sticas dominantes en cultivos deplantas importantes na alimentaci�nhumana que as fan resistentes a unhagran variedade de factores ambientaisadversos e que van desde a resistenciaa pat�xenos tales como virus, viroides,bacterias e fungos filamentosos ata re-sistencia � auga de rega rica en sal ou resistencia � maduraci�n r�pida decertos froitos. Esta serie de movemen-tos de manipulaci�n xen�tica dos xeno-mios principais das plantas (tam�nco�ecida como transx�nese) foi motiva-da por dous factores clave: o esgota-mento paulatino dos recursos e dopotencial da xen�tica convencional e acuriosidade inherente � cient�fico. Conser isto importante, a achega da Bio-tecnolox�a no cap�tulo de biodiversida-de est� a�nda por vir e desenvolveraseneste s�culo que comeza. Debido a queas t�cnicas de Biolox�a molecular queutiliza son moi poderosas, � labor rela-tivamente simple protexe-la biodiversi-dade de calquera ser vivo (entend�n-doo como un todo, tal e como ocorre nanatureza); pero tam�n pode entendersepor biodiversidade a preservaci�n dacaracter�stica ou conxunto de caracte-r�sticas m�is importanrtes da especie

de que se trate e traspasar estas a outrareceptora. Deste xeito garantir�ase quenon se perda de vez o positivo que anatureza seleccionou mediante evolu-ci�n natural durante mill�ns de anos.Tal pr�ctica, sempre que se poida, deberealizarse mediante Ôparatransx�neseÕ,� dicir, clonaci�n sobre xenomios se-cundarios (mitocondrias ou cloroplas-tos) das c�lulas de animais ou plantas,respectivamente, para distorsionar omenos posible a marcha evolutiva pro-pia da especie receptora.

Táboa 7. Produccións actuais e potenciais dalgunhasplantas cultivadas e especies forestais (Tm/Ha).1 Esta estimación enténdese só para cultivos realizadospor procedementos clásicos, incluíndo a mellora xené-tica.2 As produccións potenciais teñen en conta: a) aumen-to de reforestación, si pertinente; b) mellora xenéticapor manipulación de células xerminais; c) desenvolve-mento de plásmidos centroméricos e plantas transxéni-cas (non inclúe, sen embargo, o desenvolvemento quepoida conseguirse segundo as estimacións con plantasparatransxénicas); d) optimización de procesos; e) edu-cación laboral do traballador; f) política empresarial.

310 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

Actual1 Potencial2

Cana de azucre 70-90 150-200

Mandioca 60 100

Tomate 70-150 150-200

Aceite de palma 2-5 10-12

Cacahuete 1,6 4,0

Aceite de ricino 0,6 2,5

Con�feras temperadas 6-8 20-30

Con�feras tropicais 12-20 40-60

Frondosas tropicais 10-20 40-100

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 310

Page 19: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 311

O outro factor importante queacompa�a a achega da Biotecnolox�a �producci�n vexetal, mediante acci�nsABP (acci�ns biotecnol�xicas posibles)ten que ver evidentemente co aumen-to da producci�n pura da biomasavexetal. A xeito de exemplo am�sansena t�boa 7 as estimaci�ns realizadaspor expertos da ONU para o s�culo en-trante nalg�ns cultivos mediante ABP.

Un aspecto relativamente poucodesenvolvido pola Biotecnolox�a parao mundo de producci�n vexetal rela-cionado coa Bioenerx�tica � a obten-ci�n de novas estirpes ou variedadescon maior rendemento na formaci�nde biomasa. Os factores que infl�en norendemento da conversi�n enerx�ticada fotos�ntese de plantas superioresson os seguintes: da enerx�a solar inci-dente, dado que as plantas non utilizana zona IR (43 %) e a reflexi�n de ener-x�a por follaxe e transmisi�n � chan(34,4 %) e tendo en conta a reducci�nintr�nseca debida � ciclo de Calvin(Rubisco) (9,8 %) e � correcci�n respira-toria (6,5 %), s� se aproveita entre unseis e un sete por cento da enerx�a solarincidente. Ademais, se se ten en conta orendemento real interanual, esta cifraresulta a�nda inferior (pode baixar ataun 2,5 % para a cana de azucre). Unsimple c�lculo indica que ser�an nece-sarias cincuenta hect�reas de bosquepara acumula-la mesma enerx�a queacumular�a unha hect�rea de espellos.As ABP a longo prazo incluir�an: a) oincremento da zona do espectro elec-tromagn�tico de captaci�n enerx�ticapara as plantas verdes e b) o incremen-

to no rendemento do Ciclo de Calvin,ben aumentando o n�mero de mol�cu-las de ribulosa 1,5-di-fosfato-carboxila-sa (Rubisco), aumentando as reservasintracelulares de ribulosa 1,5-di-fosfa-to, aumentando o n�mero de cloroplas-tos por c�lula, etc.

As ABP m�is evidentes Ñmoitasdas cales xa foron desenvolvidas portransx�neseÑ derivan de elimina-lasperdas que sobre os cultivos xeranenfermidades causadas por microorga-nismos (inclu�ndo as provocadas porfungos fitopat�xenos) e por insectos; s�controlando estas perdas aumentar�aconsiderablemente o rendemenrto me-dio das plantas cultivadas.

A parte negativa � que as plantasde alto rendemento poden causar efec-tos negativos no medio natural comoson lixivaci�n de fertilizantes e deterio-raci�n da calidade das augas, aumentodo consumo de biocidas non degrada-bles, diminuci�n da pesca, aumento daconstrucci�n de silos e outros almac�nse baixada das hect�reas dedicadas �cultivo do algod�n e de leguminosas.En pa�ses como a India comprobouseque este tipo de cultivos con variedadesde moi alto rendemento incidiu nega-tivamente tam�n en aspectos socioeco-n�micos como son o aumento dr�sticodos cr�ditos bancarios, a autarqu�a ali-menticia, o aumento do traballo asala-riado e a diminuci�n de propietarios deterra cultivable e o aumento do prezoda terra, entre outros.

A mediados dos anos oitenta dos�culo XX, calcul�base nunha media de

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 311

Page 20: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

312 Tomás G. Villa / Juan M. Lema Rodicio

cinco a dez anos anos o tempo necesa-rio para conseguir aumentar notable-mente mediante transx�nese (sen in-clu�r a paratransx�nese) a producci�ndos compostos listados. En moitos ca-sos (especialmente naqueles en que oproducto � codificado por varios xenesque definen unha ruta bioqu�micacomplexa, caso da maior�a dos antibi�-ticos), a previsi�n foi lamentablementecurta e nos casos nos que se logrou aclonaci�n da ruta completa, a produc-ci�n non era significativamente supe-rior � conseguida coas estirpes que osxen�ticos cl�sicos desenvolveran � lon-go de miles de mutaci�ns e selecci�nposterior.

Rematando o s�culo XX, en con-creto en 1995, realizouse un interesantebalance (t�boa 8) sobre a incidencia quea Biotecnolox�a molecular de plantascultivadas tivera na econom�a daquelespa�ses en v�as de desenvolvementoque, ou ben importaran as novas plan-tas transx�nicas ou ben realizaran unesforzo orzamentario adicional paradesenvolve-las s�as propias.

A. Por t�cnicas de cultivo celular e de tecidos

Ata 1995 20,9 Caf� (8), bananas (16), arroz (6), goma (5), tabaco (2), vainilla (2), patacas (1)

1995-2000 21,2 Cana de azucre / remolacha azucreira (16), cacao (15), t� (4), soia (3), aceite de palma (3), trigo (3), millo (1), aceite de xirasol (1)

S�culo XXI 3,4 Algod�n (15), coco (10)

CONCLUSIÓNS

Con estas notas pretendemosreflexionar sobre os logros e potenciali-dades da Biotecnolox�a en diferentescampos de aplicaci�n. A pesar dos seuspoucos anos, a Biotecnolox�a contri-bu�u � resoluci�n de problemas impor-tantes para a Humanidade, dando res-postas eficaces en campos tan variadoscomo a sa�de, a alimentaci�n e omedio natural.

As contribuci�ns achegadas polaBiotecnolox�a son, ata o de agora, deenorme relevancia, se ben quizais nosencontremos simplemente no principiodunha verdadeira revoluci�n que

B. Por plantas transx�nicas

Ata 1995 6,4 Goma (5), tabaco (2), millo (1), patacas (1)

1995-2000 17,5 Remolacha azucreira (16), bananas (16), algod�n (15), arroz (6), soia (3), xirasol (1)

S�culo XXI 21,7 Caf� (27), cana de azucre (16), cacao (15), coco (10), t� (4), aceite de palma (3), trigo e fari�a (3)

C. Por plantas paratransx�nicas

Non existen predicci�ns

Táboa 8. Incidencia da Biotecnoloxía clásica e molecu-lar nas economías de países en vías de desenvolve-mento a finais do século XX e previsións para a primei-ra década do XXI (medido como exportacións x 105

millóns de USD)1.1 Os números entre parénteses aluden ó número depaíses incluídos no estudio.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 312

Page 21: A BIOTECNOLOXÍA NO SÉCULO XX: ¿O INICIO …A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 295 microbiolŠxicos nin se dispoŒ a de ferramentas Š xeito. Tam”n a

A Biotecnoloxía no século XX: ¿o inicio dunha revolución? 313

permitir� cambia-los sistemas produc-tivos e que afectar� decisivamente acalidade de vida dos cidad�ns.

REFERENCIAS

Bol�var, F., e outros, Construction andcharacterization of New CloningVehicles. II, Multipurpose Syste.Gene II, 1997, 95-113.

Cohen, J., e outros, Construction ofBiologically Functional BacterialPlasmids in vitro PNAS 70, 1973,3240-3244.

Cohen, J., ÒThe genomics GambleÓ,Science, 275, 1997, 767-776.

Correa, C. M., Innovaci�n y producci�nen Am�rica Latina, Bos Aires,Arxentina, Colecci�n CEA-CBC,1996.

____ÓPrivate Biopharmaceutical Capa-city in Developing CountriesÓ,

Biotechnology and DevelopmentMonitor, 9, 1999, 7-8.

Glick, B. R., e J. P. Pasternak, MolecularBiotechnology. Principles & Appli-cations of Recombinant DNA, Ame-rican Society for Microbiology,EUA, ASM Press, 1994.

Sasson, A., Biotechnologies in DevelopingCountries: Present and Future, volu-me 1, Regional and National Sur-vey, France, ONU Publishing,1993.

____Biotecnolog�as aplicadas a la produc-ci�n de f�rmacos y vacunas, Cuba,Elfos Scientiae, 1998.

Tombs, M. P., Biotechnology & GeneticEngineering Reviews, Reino Unido,Intercept Ltd., 1997.

Villa, T. G., e J. Abalde, Profiles onBiotechnology, Santiago de Com-postela, Servicio de Publicaci�nsda Universidade de Santiago deCompostela, 1992.

2 COLABORACION nueva 4/4/01 21:48 Página 313