martes, 18 de agosto de 2009

Enseñando Biotecnología – Su dimensión Epistemológica.

La actual biotecnología es una empresa intensamente interdisciplinaria, caracterizada por la reunión de conceptos y metodologías procedentes de numerosas ciencias para aplicarlas tanto a la investigación básica como a la resolución de problemas prácticos y la obtención de bienes y servicios. Algunas de las ramas de conocimiento implicadas en la biotecnología: La Microbiología, la Bioquímica, la Genética, la Biología celular, la Química, la Ingeniería (bio)química, la Ingeniería mecánica, la Ciencia y Tecnología de alimentos, la Electrónica y la Informática. Por ello su percepción, su desarrollo, su dinámica depende cada vez más de esta colaboración entre disciplinas, ciencias y en el uso de lenguajes y paradigmas comunes, así como en que cada tipo de especialista comprenda los logros y limitaciones de las otras ramas biotecnológicas.

El término “biotecnología” es relativamente nuevo para el gran público: Pero ya está presente en la vida cotidiana. Su socialización, a través de los medios de comunicación, nos ha dado una serie de términos que no eran de uso común como el de clonación, ingeniería genética, transgénicos, etc. Hay quienes emplean una definición “tradicional” de biotecnología, como la técnica para fabricar alimentos, como quesos, yogurth, pan, vino, cerveza, etc.: La aplicación de principios científicos y de ingeniería al tratamiento de materias por agentes biológicos y el tratamiento de los materiales biológicos para mejorar la calidad de vida. Y hay quienes se involucran en una definición más moderna, que incluye las técnicas de la ingeniería genética: La biotecnología es el uso tecnológico de los organismos vivos para elaborar o modificar productos, mejorar plantas o animales, para desarrollar microempresas u organismos para usos específicos o para proporcionar bienes y servicios.

Por su parte Simonneaux ha analizado hasta qué punto estas innovaciones en la investigación científica han afectado a los conocimientos que el público y los adolescentes, en particular, poseen sobre esta materia. De estos estudios se deduce que un alto porcentaje conocen la terminología relacionada con la biotecnología, aunque esto no es indicativo del nivel de comprensión de los conceptos que hay detrás. Adicionalmente, este autor recomienda emplear el tema para debatir en la clase.

De esta manera, el concepto de biotecnología resulta familiar, pero no así sus aplicaciones y procesos concretos, sobre todo los más modernos, entre los que des-tacan la modificación genética de alimentos y la clonación. Por su parte Venville y Treagust también hacen referencia a las dificultades que se presentan en la enseñanza del concepto «gene», así como a las limitaciones que esta enseñanza deficiente opone al conocimiento de la genética y la biología molecular.

Respecto a la relación entre conocimiento y actitudes, el estudio de Bal, Samancı y Bozkurt revela que no sólo es importante enseñar en la escuela el conocimiento básico de la biotecnología y la ingeniería genética, sino también sus aspectos éticos y sociales; Adicionalmente, se concluye que los cursos universitarios de genética no contienen lo suficiente de ingeniería genética y que existe una percepción negativa de los estudiantes que decrece conforme crece la instrucción sobre estos temas.

¿Cómo, entonces, generar una mejor enseñanza de la biotecnología de tal manera que esta sea apropiada para la enseñanza del siglo actual? Puesto que La comunidad de la educación científica está de acuerdo que enseñar una visión de la ciencia reduccionista y analítica, como fue la norma en el siglo XX, no será relevante para el XXI; La biotecnología es un ejemplo de ciencia ‘pos-moderna’ que proporciona a los profesores el contexto para hablar de una ciencia hecha por equipos de científicos, tecnólogos y científicos sociales trabajando juntos; Más allá, los aspectos éticos, políticos y sociales que nacen de la práctica de la biotecnología dan un contexto rico para que el profesor ligue la ciencia con la vida diaria del estudiante.

Con miras en esta posición diferentes autores se han pronunciado respecto a lo que deben ser los argumentos que fundamenten la enseñanza de la genética desde el bachillerato, entre ellos se puede destacar los trabajos de Jiménez-Aleixandre, M. P., Bugallo-Rodríguez, A. y Duschl, R. A. en el año 2000; Zohar, A. y Nemet, F. en el 2002; Banet, E. y Ayuso, E. en el año 2000; Driver, R., Newton, P. and Osborne, J. en el mismo año; Michael, M., Grinyer, A. and Turner, J. en 1997; y, Conway, R. en el 2000.

En cuanto a la dinámica a seguir por los profesores de biotecnología B. France parte de la definición de un modelo como “la representación de una idea, objeto, acontecimiento, proceso o sistema” y expresa los siguientes modelos de enseñanza, extraídos de las clases de profesores durante dos años y medio de observación: Modelo de factores que afectan las soluciones biotecnológicas; Modelo del proceso de tecnología de fermentación; Modelo de plateado de microbios; Modelo de ataque epidémico.

A su vez Michael, Grinyer y Turner en 1997 encuentran en una investigación de tres grupos focales de profesores irlandeses de biotecnología que existen dilemas ideológicos que encaran: 1a. La biotecnología es algo ‘impuro’, ya que forma parte de la parcela del descuidado mundo de la política y la ética. Ellos aseguran el balance dando pros y contras del tema. 1b. La biotecnología es algo ‘puro’, ya que constituye parte del reino idealizado en el cual se produce conocimiento científico útil. 2a. Es ‘impura’ porque en el contexto del salón de clases hay innumerables contingencias e incertidumbres. 2b. Es ‘pura’ porque en el laboratorio esas contingencias e incertidumbres son menos evidentes.

Al estudiar los “constructor” en los profesores de biotecnología Moreland, Alister y Cowie (2006) hallaron los siguientes siete “constructos”:

1. Naturaleza de la biotecnología y de sus características;
2. Aspectos conceptuales, de procedimientos, sociales y técnicos del tema;
3. Conocimiento del plan de estudios;
4. Conocimiento del estudiante que aprende el tema;
5. Prácticas específicas de la enseñanza y la evaluación del tema;
6. Entendimiento del papel y el lugar del contexto; y
7. Ambiente y control del salón de clase en lo referente al tema (manejo del aula, equipo, y dirección técnica).

Breve sintesis histórica - Biotecnología

1. La Biotecnología – breve síntesis histórica
Cuando se habla de biotecnología, se hace referencia a una serie de técnicas que han venido como resultado de la investigación en biología celular y molecular, para al emplear microorganismos optimizar los resultados en términos de tiempo, limpieza de procesos, costo y utilidad . Sin embargo es preciso decir que la biotecnología ha sido una herramienta empleada por el ser humano desde los comienzos de la historia cuando empezó a hornear el pan, a preparar bebidas alcohólicas o quesos y a mejorar el cultivo de vegetales así como la producción de animales útiles para sus actividades vitales.

De esta manera es valido decir que la biotecnología se ocupa del uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre. Como se mencionó anteriormente, la biotecnología moderna está compuesta por una variedad de técnicas derivadas de la investigación en biología celular y molecular, las cuales pueden ser utilizadas en cualquier industria que utilice microorganismos o células vegetales o animales. Es la aplicación comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación deliberada de sus moléculas de DNA.

Por tanto, podemos decir que la biotecnología abarca la técnicas que vienen desde la biotecnología tradicional, muy conocidas y establecidas, y por tanto ampliamente utilizadas , hasta la biotecnología moderna, basada en la utilización de las nuevas técnicas del DNA recombinante (Ingeniería Genética), los anticuerpos monoclonales y los nuevos métodos de cultivo de células y tejidos .

Así, la biotecnología no es nueva, pensar en sus orígenes implica pensar en los albores de la humanidad, puesto que el hombre desde la Edad de Piedra utilizó organismos vivos y sus productos para lograr beneficios al utilizar bacterias o levaduras buscando convertir un producto natural en otro más apetecible como es el caso de las uvas para producir vino, o la leche para producir yogurt , o en procesos como el compostaje, mejorando la fertilidad del suelo al permitir que los microorganismos de éste descompongan los residuos orgánicos.
La biotecnología moderna utiliza una serie de técnicas que han devenido de la investigación en biología molecular y celular. Dichas técnicas son utilizadas en cualquier tipo de industria que emplee microorganismos o células vegetales o animales. Así, la biotecnología ha permeado y modificado una amplio radio de campos como la agricultura, las industrias basadas en carbono, energía, productos químicos y farmacéuticos, manejo de residuos o desechos, etc . De esta forma la biotecnología moderna posee un impacto amplio, pues la investigación en las ciencias de la vida se está desarrollando a pasos agigantados y sus resultados afectan diversos campos y, a su vez, los integran facilitando enlaces entre éstos. A manera de ejemplo, el uso de desechos agrícolas genera impacto significativo en la economía del sector energético y de la agroindustrial, mejorando el impacto sobre en el ambiente al hacer de éstos una fuente de energía y no de contaminación.

A manera de definición más específica podemos decir que la biotecnología es "la aplicación comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación deliberada de sus moléculas de DNA" . Lo cual implica aplicaciones, estudios, investigaciones y optimizaciones de diversas técnicas de laboratorio que durante las últimas décadas han permitido el desarrollo del interés científico y comercial de su trabajo por su impacto en la industria, la economía, la salud, etc. Estas técnicas van desde las fermentaciones hasta el DNA recombinante, mediante la llamada Ingeniería Genética, los anticuerpos monoclonales, el cultivo de células y de tejidos .

Siendo así las cosas, la biotecnología es un conjunto de innovaciones tecnológicas que se basa en la utilización de microorganismos y procesos microbiológicos para la obtención de bienes y servicios y para el desarrollo de actividades científicas de investigación.
Siendo así las cosas, la biotecnología es un conjunto innovaciones tecnológicas que se basa en la utilización de microorganismos y procesos microbiológicos para la obtención de bienes y servicios para el desarrollo actividades científicas de investigación.

De esta manera la historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro periodos, así:
1.1 La era anterior a Pasteur, cuyos comienzos bien pueden estar ubicados con los comienzos de la humanidad. Allí se manifiestan las prácticas empíricas de selección de plantas y animales, sus cruces, el uso de la fermentación para preservar y enriquecer contenido proteico de alimentos. El límite final de este periodo pueden ubicarse en la segunda mitad del siglo XIX, hasta donde el hombre aplica manera artesanal las experiencias que adquiere en la cotidianidad sin reflexionar sobre ciencia o cientificidad tal como se percibe actualmente ésta.
2.2 .La segunda etapa o periodo se da cuando Pasteur empieza identificar a los microorganismos como responsables de la fermentación y Buchner descubre la capacidad de las enzimas, extraídas de las levaduras, para transformar los azucares en alcoholes. Allí se inicia la amplia aplicación de estas técnicas en la industria de alimentos y en el desarrollo a nivel industrial de productos como las levaduras, los ácidos cítricos, y moléculas como la acetona, el butanol, y el glicerol utilizando bacterias.
3.3 La tercera época en la historia de la biotecnología presenta los desarrollos que magnificaron la industria petroquímica, desplazando los procesos de fermentación y el descubrimiento de Fleming, en 1928, de la penicilina. En esta época se sientan las bases para la producción de antibióticos a gran escala, más propiamente en los años 40. Por su parte en Estados Unidos se aplican variedades híbridas en los cultivos del maíz con el “corn-belt” que incremento la producción por hectárea, marcando un hito en lo que se ha llamado la “revolución verde”
4.4 La final y actual época corresponde a la fase inaugurada por el descubrimiento de la doble hélice del DNA pro parte de Watson y Crick, en 1953, y reforzada con los procesos de inmovilización de enzimas, los experimentos en 1973 de Cohen y Boyer en Ingeniería Genética y la aplicación en 1975, por parte de Milstein y Kohler, de la técnica de “hibridoma” que permitió la producción de anticuerpos monoclonales.

Estas cuatro épocas han sido las responsables que desde los años 80 se haya proporcionado un auge de la biotecnología haciendo una aplicación y uso intensivo del conocimiento científico, haciendo que la innovación parta de los centros de investigación y no del sector productivo, como sucedió en sus comienzos. Dichas investigaciones han sido responsables del desarrollo de cuatro categorías básicas de biotecnologías: Las técnicas de cultivo de células y tejidos; Los procesos biotecnológicos como la fermentación y la técnica de inmovilización de enzimas; Las técnicas que aplican la microbiología para seleccionar y cultivar células y microorganismos; y, las técnicas de manipulación, modificación y transferencia de material genético o Ingeniería Genética. Estos cuatro grupos de técnicas se complementan. Sin embargo, es necesario decir, que los tres primeros se ocupan de objetivos específicos para productos o procesos basándose en el conocimiento de las características y comportamiento de los microorganismos, mientras el último proviene la capacidad para manipular las características estructurales y funcionales de los organismos, y de aplicar la capacidad superar límites naturales en el desarrollo de nuevos productos o procesos .

Las tecnologías que forman parte de la biotecnología se agrupan en seis bloques, a saber: Cultivos de tejidos y células para: la rápida micropropagación in vitro de plantas, la obtención de cultivos sanos, el mejoramiento genético por cruzamiento amplio, la preservación e intercambio de germoplasma, la biosíntesis de metabolitos secundarios de interés económico y la investigación básica; El uso de enzimas o fermentación microbiana, para la conservación de materias primas definidas como sustratos en determinados productos, la recuperación de estos productos, su separación de los caldos de fermentación y su purificación final;•La tecnología del hibridoma, que se refiere a la producción, a partir de clones, de anticuerpos de acción muy específica que reciben el nombre de anticuerpos monoclonales; La Ingeniería de proteínas, que implica la modificación de la estructura de las proteínas para mejorar su funcionamiento o para la producción de proteínas totalmente nuevas; La Ingeniería genética o Tecnología del DNA, que consiste en la introducción de un DNA híbrido, con los genes de interés para determinados propósitos, para capacitar a ciertos organismos en la elaboración de productos específicos, ya sean estos enzimas, hormonas o cualquier otro tipo de proteína u organismo;•La Bioinformática, que se refiere a la técnica basada en la utilización de proteínas en aparatos electrónicos, particularmente sensores biológicos o bioships; es decir, microchips biológicos, capaces de lógica y memoria.

lunes, 17 de agosto de 2009

EDUCACION...

"La educación es la capacidad de percibir las conexiones ocultas entre los fenómenos". Vaclav Havel

A manera de reflexión.... Con la termodinámica a mano...

"Necesitamos una tremenda cantidad de energía para comprender la confusión en que vivimos, y el estar convencido de que “tengo que comprender”, produce la vitalidad para investigar....... Pero no preguntamos. Deseamos información. Una de las cosas más curiosas de la estructura de nuestra psique es que todos queremos que se nos dé información porque somos el resultado de diez mil años de propaganda.
Queremos que otra persona confirme y corrobore lo que pensamos; sin embargo, la pregunta sólo es auténtica cuando uno se la hace a sí mismo. Lo que yo digo tiene muy poco valor; usted lo olvidará una vez cierre este libro, o recordará y repetirá ciertas frases, o comparará con lo que ha leído en otros libros, pero no se enfrentará a su propia vida. Y esto es lo único que importa: su vida, usted mismo, su pequeñez, su superficialidad, su brutalidad, su violencia, su codicia, su ambición, su sufrimiento diario y su dolor interminable. Esto es lo que tiene que comprender, y nadie en la tierra o en el cielo lo va a hacer por usted, sino usted mismo".

Jiddu Krishnamurti

Fuente: Fundación Jiddu Krishnamurti (on line) url: www.fkla.org/lasensenanzas/textos-online-tema.php?id=98&s=textos... Citado el 10 de agosto de 2009

viernes, 7 de agosto de 2009

HISTORIA - a manera de síntesis

A manera de síntesis se presenta la siguiente secuencia de fechas, importantes para el momento actual de la biotecnología :
8000 a. C Recolección de semillas para replantación. Evidencias de que en Mesopotamia se utilizaba crianza selectiva en ganadería.
6000 a. C : Medio Oriente, utilización de levadura en la elaboración de cerveza.
4000 a. C.: China, fabricación de yogurth y queso por fermentación láctica utilizando bacterias.
2300 a. C.: Egipto, producción de pan con levadura.
1.000 a. C.: Los babilonios celebraban con ritos religiosos la polinización de las palmeras.
323 a. C.: Aristóteles especula sobre la naturaleza de la reproducción y la herencia.
1590: Invención del microscopio por Zacarías Janssen
1665: Robert Hooke utiliza por primera vez la palabra célula en su libro Micrographia.
1676: Se confirma la reproducción sexual de las plantas.
1838: Se descubre que todos los organismos vivos están compuestos por células.
1859: Darwin hace pública su teoría sobre la evolución de las especies.
1866. Mendel descubre en los guisantes las unidades fundamentales de la herencia.
1856: Gregor Mendel comienza un estudio de características específicas que encontró en ciertas plantas, las que fueron pasadas a las futuras generaciones.
1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece la ciencia de la microbiología.
1871: Se aísla el ADN en el núcleo de una célula
1880: Se descubren los microorganismos.
1883: Francis Galton acuña el término eugenesia.
1887: Se descubre que las células reproductivas constituyen un linaje continuo, diferente de las otras células del cuerpo.
1909: Las unidades fundamentales de la herencia biológica reciben el nombre de genes.
1910: Un biólogo americano, Thomas Morgan presenta sus experimentos con la mosca de la fruta, que revelan que algunos fragmentos genéticos son determinados por el sexo.
1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología.
1925: Se descubre que la actividad del gen está relacionada con su posición en el cromosoma.
1927: Se descubre que los rayos X causan mutaciones genéticas.
1933: La Alemania nazi esteriliza a 56.244 "defectuosos hereditarios".
1933 a 1945: El holocausto nazi extermina a seis millones de judíos por medio de su política eugenésica.
1943: El ADN es identificado como la molécula genética.
1940 a 1950: Se descubre que cada gen codifica un única proteína.
1953: El bioquímico americano James Watson y el biofísico Francis Crick anuncian la estructura en doble hélice del ADN o código genético.
1956: Se identifican 23 pares de cromosomas en las células del cuerpo humano.
1961: Desciframiento de las primeras letras del código genético.
1965: El biólogo estadounidense Robert W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen de levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel.
1966: Se descifra el código genético completo del ADN.
1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio un gen completo
1972: Se crea la primera molécula de ADN recombinante en el laboratorio genes de una especie son introducidos de otras especies y funcionan correctamente.
1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de Stanford, y Herbert Boyer, de la Universidad de California, San Francisco
1975: LaConferencia de Asilomar evalúa los riesgos biológicos de las tecnologías de ADN recombinante, y agrupa una moratoria de los experimentos con estas tecnologías. Se fundó Genentech Incorporated, primera empresa de ingeniería genética.
1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases.
1976: Robert Swanson y Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología.
1977: Se fabricó con éxito una hormona humana en una bacteria.
1978: Se clonó el gen de la insulina humana.
1980: El Tribunal Supremo de los Estados Unidos de América dictamina que se pueden patentar los microbios obtenidos mediante ingeniería genética.
1981: Primer diagnóstico prenatal de una enfermedad humana por medio del análisis del ADN.
1982: Se crea el primer ratón transgénico., llamado "superratón", insertando el gen de la hormona del crecimiento de la rata en óvulos de ratona fecundados. Se produce insulina para humanos utilizando técnicas de DNA recombinante, la primera hormona obtenida mediante la biotecnología. Su nombre comercial es Humulina®, de la compañía Eli-Lilly
1983: Se inventa la técnica PCR (reacción en cadena de la polimerasa), que permite copiar genes específicos con gran rapidez. Es una técnica muy poderosa para producir millones de copias de una región específica de ADN, que permite analizarla tan rápido como se puede purificar una sustancia química. PCR ha sido el instrumento esencial en el desarrollo de técnicas de diagnóstico, medicina forense y la detección de genes asociados con errores innatos del metabolismo.
1983: Se aprueban los alimentos transgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan alimentos transgénicos en Estados Unidos.
1984: Creación de las primeras plantas transgénicas.
1985: Se inicia el empleo de interferones en el tratamiento de enfermedades víricas. Se utiliza por primera vez la "huella genética" en una investigación judicial en Gran Bretaña.
1986: Se autorizan las pruebas clínicas de la vacuna contra la hepatitis B obtenida mediante ingeniería genética.
1987: Propuesta comercial para establecer la secuencia completa del genoma humano, Proyecto Genoma Humano. Comercialización del primer anticuerpo monoclonal de uso terapéutico.
1988: La Universidad de Harvard patenta por primera vez un organismo producido mediante ingeniería genética, un ratón. Se crea la organización HUGO para llevar a cabo el Proyecto Genoma Humano: identificar todos los genes del cuerpo humano.
1989: Comercialización de las primeras máquinas automáticas de secuenciación del ADN.
1990: Primer tratamiento con éxito mediante terapia génica en niños con trastornos inmunológicos (niños burbuja). Se ponen en marcha numerosos protocolos experimentales de terapia génica para intentar curar enfermedades cancerosas y metabólicas.
1994: Se comercializa en California el primer vegetal modificado genéticamente, un tomate, y se autoriza en Holanda la reproducción del primer toro transgénico.
1995: Se completan las primeras secuencias de genomas de bacterias.
1996: Por primera vez se completa la secuencia del genoma de un organismo eucariótico, la levadura de cerveza.
1997: Investigadores, liderados por Ian Wilmut clonan al primer mamífero, la oveja Dolly.
1998: Análisis de DNA de restos de semen cogido de ropas de Mónica Lewinsky incriminan al presidente Bill Clinton.
2001: Se publica el mapa provisional del genoma humano.
2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma humano.
2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo).

Lo que hoy se conoce como ingeniería genética o ADN recombinante, fue parte del hallazgo en 1970 hecho por Hamilton Smith y Daniel Nathans de la enzima (restrictasa) capaz de reconocer y cortar el ADN en secuencias específicas, hallazgo que les valió el Premio Nobel de fisiología y medicina, compartido con Werner Arber, en 1978. Este descubrimiento (consecuencia de un hallazgo accidental - Serendipia) dio origen al desarrollo de lo que hoy se conoce como Ingeniería genética o Biotecnología, que permite clonar cualquier gen en un virus, microorganismo, célula de planta o de animal.
Hoy en día, la moderna biotecnología es frecuentemente asociada con el uso de microorganismos alterados genéticamente como el E. coli o levaduras para producir sustancias como la insulina o algunos antibióticos.
El lanzamiento comercial de insulina recombinada para humanos en 1982 marcó un hito en la evolución de la biotecnología moderna.
La biotecnología encuentra sus raíces en la biología molecular, un campo de estudios que evoluciona rápidamente en los años 1970, dando origen a la primera compañía de biotecnología, Genentech, en 1976.
Desde los 70s hasta la actualidad, la lista de compañías biotecnológicas ha aumentado y ha tenido importantes logros en desarrollar nuevas drogas. En la actualidad existen más de 4.000 compañías que se concentran en Europa, Norteamérica y Asia-Pacífico. La biotecnología nació en Norteamérica a fines de los 70s, Europa se incorporó a su desarrollo en los años 1990.
Tradicionalmente las empresas biotecnológicas han debido asociarse con farmacéuticas para obtener fondos de financiación, credibilidad y posición estratégica. Sin embargo, en los últimos años se ha intensificado la búsqueda de su propio rumbo. Una prueba de ello es el aumento de asociaciones entre empresas biotecnológicas excediendo al número de asociaciones entre empresas biotecnológicas con empresas farmacéuticas.

Fuente:
Biotecnología. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Biotecnolog%C3%ADa citado en Agosto 5 de 2009.