sábado, 31 de marzo de 2018

Mejoramiento del Maíz

Modificación de maíz
el maíz hace unos 6.000 años, los agricultores mesoamericanos criados selectivamente (de maíz) a partir del teocintle, una hierba que se parece poco a la actual cosecha. Teosinte era sólo dos o tres pulgadas de largo con 12 núcleos duros frente a más de 500 núcleos blandos del maíz moderno. granos de teosinte podrían romper los dientes, por lo que los criadores de plantas más antiguas elegir variedades que producen granos más suaves para el cultivo. Desde el comienzo de la agronomía, los criadores de plantas han seleccionado variedades de cultivos para aumentar la producción y la calidad nutricional, resistencia a plagas y enfermedades, y una mejor apariencia y sabor.
Hace 6000 años, los agricultores mesoamericanos cosechaban maíz a partir del teocintle, una plata que se parece muy poco a la mazorca actual. El teocintle era una planta de apenas 2 ó 3 pulgadas de largo con 12 granos duros, frente a los más de 500 granos que vienen en una mazorca; además, los granos de esta planta eran tan duros que podían romper dientes y los agricultores debían escoger las variedades que produjeran granos más suaves. Este hecho demuestra que desde el comienzo de la agricultura, se han seleccionado variedades de cultivos para aumentar la producción y la calidad nutricional; resistencia a plagas y enfermedades; y una mejor apariencia y sabor.
Muchas de las primeras civilizaciones y sociedades pre-industriales fueron construidas en el maíz. En el año 2500 A.C., nuevas mejoras en los cultivos permitieron la formación de las principales civilizaciones precolombinas. Después del descubrimiento de América y el inicio del comercio con este continente, los europeos comenzaron a sembrar maíz para la producción local, el cual tenía granos de diferentes colores; luego, una variedad de granos totalmente amarilla fue desarrollada en Francia.
Variaciones de maíz amarillo ya se han desarrollado en todo el mundo, incluyendo variedades transgénicas que son resistentes a insectos, tolerantes a herbicidas y resistentes a la sequía, para mejorar la producción.
Hoy en día, se cultivan casi 60 millones de hectáreas de maíz transgénico, que representa el 30 por ciento de la cosecha total a nivel mundial. Los principales productores de maíz genéticamente modificado son Estados Unidos, Brasil, Argentina, Sudáfrica y Canadá.

Biotecnología en la historia

Una historia de logros importantes para la agricultura

1492

Cristóbal Colón y otros exploradores introdujeron el maíz y la papa nativa de América del sur al resto del mundo. Los productores europeos realizaron mejoramiento adaptando estas especies a condiciones particulares del cultivo.

1864

El químico francés Louis Pasteur desarrolló científicamente el proceso de fermentación. Invento la pasteurización, proceso que se emplea para destruir microorganismos dañinos en los productos.

Siglo XIX

A mediados del siglo XIX, el monje y botánico austriaco Gregor Mendel estudió el principio de la herencia. Experimentado con guisantes, realizó exitosos cruzamientos entre diferentes variedades con distintas características. Mendel demostró que estas diferencias podían atribuirse al traspaso de características y genes, las estructuras básicas de la vida.

Siglo XX

El experto agrícola Henry Wallace aplicó los principios de la hibridación para producir semillas con mejores rendimientos. La hibridación es el proceso de cruzar variedades de plantas para producir cultivos con características más favorables, donde se combinan genes de dos o más variedades de especies de plantas para producir una semilla mejorada

1953

James Watson y Francis Crick descubrieron la molécula que guardaba la información de todas las características de los seres vivos: el ADN o ácido desoxirribonucléico

1973

Los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer iniciaron la aplicación de la técnica del ADN recombinante.

1978

Boyer, trabajando con métodos de ingeniería genética, logró el primer organismo transgénico de la historia: una bacteria que contenía un gen de la insulina humana.

1980

En la década de los ochenta, se logro el desarrollo y aprobación del tomate Flavr Savr, que tenía maduración tardía.

1987

Tres equipos de investigación transfieren genes de una bacteria llamada Bacillus Thuringiensis (Bt), a plantas de algodón

1990

Pruebas de campo del algodón Bt en Estados Unidos.

1996

Los agricultores siembran por primera vez cultivos biotecnológicos, teniendo la oportunidad de comprobar los beneficios que estos ofrecen, como control de malezas, plagas y enfermedades en sus sembradíos.

1998

Se comercializan dos nuevas plantas modificadas genéticamente: el algodón y el maíz Bt, que son auto-resistentes al ataque de insectos.

2000

Primera aprobación de OGM en Colombia: el clavel azul

2001

Pruebas de campo con algodón Bt en la región de Córdoba, Colombia
Argentina: Aprueba el maíz resistente a insectos lepidópteros y el algodón tolerante a herbicida glifosato.
América Latina: Los países de América Latina que utilizan cultivos GM son: Argentina, México y Uruguay.

2003

Aprobación de siembra comercial de algodón Bt en Colombia. Zona: Caribe húmedo colombiano. Pruebas de campo con algodón Bt en Tolima y Valle del Cauca.
Uruguay: Aprueba el maíz Mon 810
Brasil: Se ubica en el cuarto lugar de la lista de países biotecnológicos con 3 millones de hectáreas de soya GM

2004

Uruguay: Aprueba el maíz Bt 11
Paraguay: Alcanza los 1.2 millones de hectáreas sembradas con soya genéticamente modificada.

2007

El maíz genéticamente modificado se siembra por primera vez en Colombia, bajo el esquema de siembras controladas.
Argentina Aprueba el maíz con tolerancia al herbicida glufosinato y con resistencia a insectos lepidópteros.
México: Alcanza las 100 mil hectáreas sembradas con algodón y soya GM

2008

Bolivia: Ingresa a la lista de países biotecnológicos en el puesto 10 con 600 mil ha de soya GM
Egipto y Burkina Faso: Ingresan a la lista de países biotecnológicos con maíz Bt y algodón Bt, respectivamente.

2009

En el año 2009, 25 países sembraron cultivos genéticamente modificados (GM) con varias características como resistencia a insectos, virus y hongos; tolerancia a herbicidas e insecticidas y algunos con la combinación de estas.
Brasil: supera a Argentina y se ubica en el puesto No. 2 de países que siembran cultivos GM con 21.4 millones de hectáreas.
Colombia: Aprueba la comercialización de rosas azules genéticamente modificadas para exportación. Se ubica en el puesto 17 de los países con cultivos genéticamente modificados.

2010

Colombia aprueba el cultivo comercial de Soya GM tolerante a herbicidas para la región de la Orinoquia

2014

En el año 2014, 28 países sembraron 181.5 millones de hectáreas con cultivos genéticamente modificados (GM), de los cuales veinte fueron países en vías de desarrollo y ocho desarrollados. En total, 18 millones de agricultores sembraron semillas genéticamente modificadas en el mundo.
Brasil: produce su fríjol genéticamente modificado resistente a virus (desarrollado por Embrapa).
Colombia: tiene aprobados para siembra cultivos GM de: rosas y claveles azules, maíz y algodón y soya (esta última aún no se siembra)
Indonesia: desarrolla una caña de azúcar tolerante a la sequía.
Bangladesh: inicia siembras con berenjena Bt (resistente a insectos) desarrollada en el país.

2016

En el año 2016, 26 países sembraron 185.1 millones de hectáreas con cultivos genéticamente modificados (GM), de los cuales 19 fueron países en vías de desarrollo y 7 desarrollados.
Australia: desarrollan una variedad de trigo con un 14% más de proteínas (Murdoch University)
Australia: desarrollan un arroz desarrollado un arroz con un contenido nutricional más alto de hierro y de zinc (University of Melbourne)
Estados Unidos: desarrollan limones morados con mayor contenido de antocianinas (University of Florida)
Estados Unidos: aprueban la comercialización de una piña rosada alta en el antioxidante licopeno (Del Monte)
Estados Unidos: aprueban la comercialización de una manzana resistente a la oxidación enzimática (Okanagan Specialty Fruits)
India: Mostaza genéticamente modificada obtiene aprobación científica en India sobre su seguridad por parte del Ministerio de Medio Ambiente.
http://www.agrobio.org/biotecnologia-linea-del-tiempo-agrobio/

Biotecnología




Mutaciones Géneticas

Los tipos de mutaciones genéticas o cromosómicas son variados. Se refieren a las alteraciones en orden o número de genes dentro de los cromosomas. Estas podrían transmitirse a la descendencia si afectan a los óvulos y los espermatozoides.
Si es este el caso se habla de una mutación heredada, pero si ocurre sin que el progenitor padezca la mutación, se trata de una mutación de novo.
Generalmente, las mutaciones genéticas ocurren durante la formación de los gametos en la meiosis y se deben a cadenas de ADN rotas o mal reparadas.
Las mutaciones cromosómicas pueden o no tener efectos visibles para las personas. Esos efectos pueden variar de acuerdo con el lugar en el que ocurren y si afectan la función de las proteínas o los procesos relacionados estas.
El ser humano posee 23 pares de cromosomas (mitad heredados de la madre y el resto del padre). Muchas veces las mutaciones genéticas solo pueden descubrirse con apoyo de técnicas microscópicas y tras largas investigaciones.

Tipos de mutaciones genéticas más importantes

Existen distintas clasificaciones de las mutaciones genéticas según el elemento que se ve afectado. Una de las clasificaciones describe 3 tipos de mutaciones principales: molecular, cromosómica y genómica.

1- Mutación molecular

Son las mutaciones que afectan la composición química que tienen los genes.

2- Mutación cromosómica

Es una mutación en la cual lo que cambia es una parte del cromosoma.
Existen distintas clasificaciones según lo que afecten. Si afectan el número de genes, se puede dar en forma de:

– Duplicación

Ocurre cuando se repite una parte del cromosoma dentro del mismo cromosoma. Es del tipo de mutaciones que se relaciona con el proceso evolutivo de las especies.

– Deleción

En este caso, se pierde una porción del cromosoma. Su gravedad depende de la cantidad de genes que contenga la porción perdida. Si el individuo es homocigótico, esta mutación resulta mortal.
Si las mutaciones cromosómicas afectan el orden de los genes, se habla de:

– Inversión

Esta alteración genética ocurre cuando una parte del cromosoma se separa para volver a unirse luego, pero en sentido contrario. Si ocurre una inversión, es probable que los gametos no sean viables.
Hay dos tipos de inversiones:
Pericéntricas: cambian la forma del cromosoma porque afectan el centrómero (el punto de unión entre las cromátidas que constituyen el cromosoma).
Paracéntricas: no afectan en nada al centrómero; por tanto, tampoco alteran la forma del cromosoma.

– Translocación

Implica que una parte del cromosoma cambia de posición, de ubicación. Si ese cambio se da dentro del mismo cromosoma, se trata de una transposición. Si se da entre cromosomas diferentes, se habla de translocación.
Una translocación afecta a la descendencia porque implica que heredará un cromosoma duplicado o incompleto. 
Existe un tipo especial de translocación que se conoce con el nombre de translocación robertsoniana, en la cual dos cromosomas no homólogos unen sus brazos largos por el centrómero, formando un cromosoma único.

3- Mutación genómica

Es una mutación en la que se afecta todo el genoma por aumento o disminución de los juegos cromosómicos o de los cromosomas.

Otros tipos de mutaciones genéticas

Otra clasificación de las mutaciones las divide en:

1- Mutaciones silenciosas

Una de las bases del ADN se modifica sin dejar de codificar el mismo aminoácido.

2- Polimorfismos

En este caso también cambia una de las bases del ADN, pero no se impacta la función de la proteína a un grado que pueda producir enfermedad. Si se repite el mismo error muy cerca uno de otro, puede degenerar en una patología.

3- Mutación missense

En el caso de esta mutación el cambio en una de las bases del ADN implica que se codifique un aminoácido distinto al que se debería. Codificar un aminoácido erróneo puede alterar la función de la proteína.

4- Mutación nonsense

Esta es una mutación en la que queda truncada la cadena de aminoácidos. De acuerdo con el lugar en donde ocurra la ruptura, podría terminar con la formación de la proteína.

5- Inserción

En este caso a la base original de ADN se le añaden más bases, lo cual puede afectar el marco de lectura. También ocurre cuando se insertan aminoácidos inadecuados.

6- Cromosoma en anillo

Cuando los brazos de un cromosoma se fusionan en forma de anillo, se habla de cromosoma en anillo. Es una alteración poco común que se relaciona con enfermedades como el síndrome de Turner.

7- Isocromosoma

Esta mutación ocurre cuando un cromosoma pierde un brazo pero tiene el otro duplicado. Suele ocurrir cuando el centrómero se divide en forma transversal.

8- Cromosoma marcador

En este caso se trata de un pequeño cromosoma conformado por partes de otro u otros cromosomas. Su frecuencia es baja y su origen es desconocido.

8- Disomía uniparental

Es una mutación que implica que ambos cromosomas de uno de los 23 pares que tiene el ADN, provienen de un mismo progenitor. 
Por lo tanto, el cromosoma de uno de los dos progenitores estará duplicado, mientras que el otro estará ausente.
Puede ser la madre (disomía uniparental materna) o el padre (disomía uniparental paterna). La disomía uniparental puede derivar en enfermedades como el síndrome de Angelman.

Causas y consecuencias de las mutaciones genéticas

Aunque muchas de las mutaciones cromosómicas tienen un origen aún desconocido para la ciencia, cada vez son más los estudios que arrojan resultados reveladores sobre la forma en que los hábitos de vida inciden en su aparición.
El tabaquismo, por ejemplo, ha sido relacionado con la aparición de múltiples mutaciones cromosómicas. Un estudio publicado en la revista Science reveló que fumar un paquete de cigarros al día puede ocasionar 150 mutaciones al año en cada célula del pulmón, 97 mutaciones en la laringe, 23 mutaciones en la boca, 18 mutaciones en la vejiga y 6 mutaciones en el hígado.
Las mutaciones genéticas suelen estar relacionadas con malformaciones o defectos en el funcionamiento regular de un organismo, pero también tienen que ver con modificaciones evolutivas que posibilitan la supervivencia de una especie.
El Síndrome de Patau fue descrito por primera vez por el Dr. Thomas Bartholin en 1656 y su primera descripción citogenética fue realizada en un paciente por el científico alemán Klaus Patau y colaboradores en 1960, por lo cual a esta enfermedad también se le conoce como Síndrome Bartholin-Patau.
El reconocimiento del síndrome por el Dr. Patau fue observando un caso de malformaciones múltiples en un neonato, con trisomía del cromosoma 13; esto significa la presencia de una copia extra de dicho cromosoma, llevando al individuo que lo padece a poseer 3 cromosomas 13, en lugar de los 2 que serían la condición normal. Normalmente, los seres humanos presentan 23 pares de cromosomas, o sea, son 46 cromosomas repartidos en 23 pares de 2 cromosomas.
Su causa es debido a que no hay separación cromosómica durante la primera fase de la mitosis (proceso de división celular), generándose gametos con 24 cromátidas.
La trisomía tiene origen en el óvulo femenino, por el hecho de que en la hembra generalmente madura apenas un ovocito, en contraposición con el macho que madura millones de espermatozoides. Los gametos masculinos portadores de alteraciones numéricas en sus cromosomas tienen menor viabilidad que los gametos normales, siendo mínimas las posibilidades de que un gameto masculino con 24 cromatidas pueda fecundar a un ovocito.
En general el síndrome de Patau se puede caracterizar como una enfermedad genética rara que causa malformaciones en el sistema nervioso, defectos cardiacos y hendiduras en el labio o en el cielo de la boca del bebé.
El Síndrome de Patau afecta con mayor probabilidad a bebés de madres que quedan embarazadas después de los 35 años de edad.

CARIOTIPO DEL SÍNDROME DE PATAU

Primeramente recordamos que se hace referencia a cariotipo al conjunto de cromosomas de una célula, de una persona o de una especie animal o vegetal determinada, después del proceso en que se unen por pares de cromosomas idénticos y se clasifican según criterios determinados.
En el caso de síndrome de Patau, nos encontramos, como ya habíamos comentado en la introducción de este artículo, a una copia extra del cromosoma 13, un caso similar a lo que se denomina trisomía 18 que da lugar al conocido como síndrome de edwards y del que recomendamos su lectura.
Para una mayor claridad gráfica del cariotipo que nos ocupa, os mostramos la siguiente imagen:

DIAGNÓSTICO DE SÍNDROME DE PATAU

Hoy en día, ya se encuentran disponibles diferentes exámenes capaces de identificar con detalles los cromosomas afectados y sus segmentos, llegándose a un diagnóstico preciso del síndrome inclusive antes del nacimiento. Después de detectada la trisomía se hace necesaria la realización de algunos exámenes complementarios para la confirmación del diagnóstico.
Algunos de los exámenes específicos para diagnosticar el Síndrome de Patau durante el embarazo, son la amniocentesis y la ultrasonografía.
La incidencia de la trisomía 13 es mucho más elevada en bebés del sexo femenino, afectando alrededor de 1 de cada 6000 nacidos vivos. Alrededor de solamente 2,5 % de los fetos con trisomía 13 nacen vivos, siendo esta una de las principales causas de aborto espontaneo en los 3 primeros meses de la gestación. Aproximadamente el 45 % de los afectados fallece después del primer mes de vida, 70 % a los 6 meses y solamente menos del 5 % de los casos sobreviven más de 3 años, la mayor sobrevida registrada en la literatura fue de 10 años de edad.
Características del Síndrome de Patau:
Las características de los niños con el síndrome son:
  • Malformaciones graves del sistema nervioso central.
  • Retraso mental grave.
  • Defectos cardiacos congénitos.
  • Defectos urogenitales, como la no bajada de los testículos de la cavidad abdominal para el escroto de los varones y en el caso de las hembras, alteraciones en el útero y los ovarios no desarrollados.
  • Riñones poliquísticos.
  • Hendidura labial y del cielo de la boca o paladar.
  • Malformaciones de las manos.
  • Defecto en la formación de los ojos (ojos pequeños extremadamente alejados y hasta la ausencia de los mismos).
  • Algunos bebés pueden presentar bajo peso al nacer.
  • Orejas malformadas.
  • Puños cerrados y plantas de los pies arqueadas.
  • Frente oblicua.
  • Posible presencia de un sexto dedo en las manos o en los pies.

TRATAMIENTO DEL SÍNDROME DE PATAU

El tratamiento de este síndrome como tal no existe, lo máximo que se puede hacer es por vía de paliativos para sobrellevar las complicaciones que puedan presentarse y van a depender de la gravedad de la enfermedad. La cirugía puede ser necesaria para reparar defectos cardiacos o hendiduras en los labios o en el paladar. Los problemas respiratorios que se puedan presentar como la apnea, pueden requerir ventilación asistida en una unidad de terapia intensiva neonatal. Las dificultades para los niños ser alimentados puesto que pueden no ser capaces de succionar, se pueden ayudar por medio de alimentación con una sonda nasogástrica. Fisioterapia, terapia ocupacional y fonoaudiología pueden ayudar al desarrollo de los niños sobrevivientes.
Debido a todas las malformaciones que se generan con este síndrome, el pronóstico de los bebés afectados es muy negativo y las complicaciones sobrevienen prácticamente desde el nacimiento.
Quien padece este raro síndrome requerirá del seguimiento constante desde el nacimiento de un equipo multidisciplinario. La tendencia es que las complicaciones presentadas al nacer sean apenas el inicio, agravándose la situación con el decorrer del tiempo.
Además de esto, los padres de niños que sufren del síndrome necesitarán de tratamiento psicológico y entrenamiento específico para cuidar del niño, ya que de ese entrenamiento puede depender la sobrevida del paciente.
https://sindrome-de.com/patau

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