El hombre ha utilizado la biotecnología en la obtención de productos alimenticios desde hace miles de años. Ejemplos de algunos de estos procesos conocidos en la antigüedad son la fabricación de quesos, el cultivo de champiñones o la obtención de alimentos y bebidas fermentadas.
Sin embargo, fue hasta finales del siglo XIX y principios del XX cuando empezaron a sentarse los fundamentos de la biotecnología moderna con el desarrollo de la microbiología y el establecimiento de las bases enzimáticas y metabólicas de muchos procesos de fermentación.
Un avance fundamental fue descifrar la estructura del DNA en los años cincuenta, lo que llevó al auge de la biología molecular en los años posteriores y al surgimiento de las técnicas de DNA recombinante que permitieron aislar, editar y manipular el material genético de los organismos vivos, hasta crear organismos transgénicos.
De tal modo, en los últimos años el concepto de biotecnología, como aquellas técnicas que utilizan organismos vivos para crear o modificar un producto, mejorar plantas o animales o desarrollar microorganismos para usos específicos, se ha modificado con los avances en el conocimiento de la biología molecular y el desarrollo de las técnicas de ingeniería genética.
La biotecnología moderna es una actividad multidisciplinaria que reúne conceptos y metodologías de diversas ciencias, como la microbiología, la bioquímica, la genética, la biología molecular, la inmunología, la ingeniería bioquímica, la biología celular para aplicarlos en la investigación básica y en la resolución de problemas prácticos.
Ejemplo de la utilización de las nuevas técnicas biotecnológicas para solucionar los problemas de salud y producción animal en el país, es el desarrollo de métodos de diagnóstico molecular para distintas enfermedades de los animales domésticos, el uso de vacunas modificadas genéticamente, la tipificación de organismos patógenos para estudios epidemiológicos, la producción de hormonas recombinantes para incrementar la productividad o la utilización de marcadores genéticos en programas de mejoramiento animal.
El campo de aplicación de la biotecnología en el área pecuaria es muy amplio:
Nutrición
El uso de aditivos en la alimentación animal ha sido una práctica común por muchos años. En particular la utilización de probióticos, aditivos alimentarios compuestos por microorganismos vivos, en la alimentación animal se ha generalizado ya que proporciona factores de fermentación que estimulan el crecimiento de la flora intestinal.
La levadura de cerveza (Saccharomices cerevisiae) se recupera de los barriles de fermentación, se seca a alta temperatura y se utiliza como un suplemento de proteínas, vitaminas y minerales.
Actualmente el desarrollo de variedades genéticamente modificadas de maíz, soya y otras especies de cereales ofrece la posibilidad de incrementar el aprovechamiento de los alimentos. Así, en Estados Unidos se está comercializando un maíz con bajo contenido de fitato (forma no utilizable del fosfato) lo que ha disminuido la excreción de fosfato en el estiércol de cerdos y pollos. También se ha desarrollado una variedad de soya con bajo contenido de estaquiosa, un oligosacárido que no pueden digerir los animales monogástricos, la cual ha sido sustituida por sacarosa.
La utilización de nuevas variedades de maíz y soya con mayores contenidos de lisina y metionina permitirá reducir la excreción de nitrógeno gracias a que el contenido de aminoácidos esenciales está balanceado.
Hormonas y producción
La somatotropina bovina u hormona del crecimiento (BGHr) fue el primer producto de la biotecnología moderna que se empleó en el sector pecuario y se ha utilizado con éxito desde hace varios años para aumentar la producción de leche.
Con una inyección de un gramo de la hormona al mes, la producción de las vacas lecheras de alto rendimiento se incrementa entre 15 y 25 por ciento, sin que cambie la composición de la leche ni aparezca en ella la hormona inyectada.
También incrementa la capacidad del ganado para convertir los forrajes en carne de alta calidad. En algunos experimentos realizados en cerdos se ha logrado un aumento de hasta 40 por ciEnto, además de que la carne de los animales tratados tiene menos grasa.
Desde mediados de la década de 1980 la BGHr se produce industrialmente por fermentación de bacterias a las que se les inserta la información genética correspondiente. Gracias a tecnología desarrollada en México, este proceso se ha simplificado mediante la utilización de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) e iniciadores consenso lo que ha permitido clonar el gen de la GH de distintas especies de mamíferos.
Diagnóstico
Actualmente, las pruebas de diagnóstico se han mejorado con el desarrollo de la biología molecular. Los métodos basados en la amplificación del DNA mediante la PCR, la identificación de secuencias de DNA específicas dentro del genoma, las técnicas de purificación de DNA y el establecimiento de mapas de restricción, permiten la detección sensible y específica de microorganismos patógenos prácticamente a partir de cualquier muestra biológica.
Este tipo de diagnóstico está siendo utilizado en enfermedades de gran impacto económico como la tuberculosis, la brucelosis, la babesiosis, la leptospirosis en los bovinos, la fiebre porcina clásica, la ileítis, el síndrome respiratorio y reproductivo de los cerdos (PRRS) o la influenza aviar.
En el caso específico de la tuberculosis bovina, la PCR se evaluó como método de diagnóstico y se comparó con otras técnicas como inspección post mortem, aislamiento y Elisa, utilizando muestras clínicas (tejido, leche, exudado nasal, sangre) de animales sacrificados en rastros de una zona endémica.
La técnica utilizada fue una variante conocida como «anidada» (nested PCR), desarrollada en nuestro laboratorio, la cual permite detectar el equivalente del DNA de una micobacteria. Los resultados obtenidos mostraron que la PCR puede ser de gran utilidad en el diagnóstico de la tuberculosis bovina y debería de utilizarse junto con la prueba de la tuberculina, la observación de lesiones y el cultivo para lograr un diagnóstico más preciso de la enfermedad.
Por otra parte, los estudios epidemiológicos de las enfermedades infecciosas han tenido gran avance en los últimos años gracias al desarrollo de técnicas de biología molecular que permiten diferenciar entre sí cepas o aislados de los distintos microorganismos. Una de estas técnicas es el análisis del polimorfismo de la longitud de los fragmentos de restricción (RFLP), basado en la presencia en el genoma de secuencias específicas, las cuales pueden repetirse varias veces y localizarse en distintas regiones, lo que da origen al polimorfismo.
La identificación de estas regiones se realiza mediante la hibridación con sondas específicas que las reconocen. La diferenciación de cepas también puede hacerse mediante la secuenciación de regiones específicas del genoma. Estas técnicas han sido utilizadas para establecer árboles genéticos de aislados de distintos microorganismos lo que facilita el realizar seguimientos epidemiológicos.
Vacunas recombinantes
La biotecnología también ha tenido gran impacto en la producción de vacunas para uso veterinario. Las vacunas recombinantes se han dividido en tres grupos principales:
Tipo I. Vacunas subunitarias derivadas de organismos recombinantes en los que se ha introducido un gen de un patógeno específico y lo que se utiliza es el producto de este gen. Un ejemplo son las vacunas contra la fiebre porcina clásica, que sólo contienen la proteína E2.
Tipo II. Vacunas con deleción de genes. Mediante la manipulación genética se suprime un gen relacionado con virulencia o patogenicidad. La deleción hace menos probable que el organismo pueda causar la enfermedad pero retiene la capacidad de provocar una inmunidad protectora. La vacuna utilizada para el control de la enfermedad de Aujeszky en los cerdos es de este tipo y permite diferenciar animales vacunados de animales infectados con el virus patógeno.
Tipo III. Vacunas construidas en vectores específicos que conservan la capacidad de replicación y estimulan una respuesta inmune protectora. Como vectores se han utilizado algunos microorganismos como salmonela y algunos tipos de virus como lentivirus, adenovirus o poxvirus. Ejemplos de este tipo de vacuna son la de newcastle y de rabia. Esta última ha sido construida introduciendo la glicoproteína del virus de la rabia en el genoma del virus vaccinia. La vacuna se puede administrar por vía oral e incorporada a cebos se ha usado para controlar la rabia en animales silvestres como zorros grises o coyotes.
Actualmente se encuentran también en experimentación vacunas de DNA y plantas transgénicas a las que se han incorporado genes de organismos patógenos que afectan a los animales.
Mejoramiento genético
Los programas de mejoramiento genético para incrementar la producción ganadera se han basado tradicionalmente en la selección de animales genéticamente sobresalientes que transmitan sus cualidades a su descendencia. Esta selección dependía fundamentalmente de las características fenotípicas.
Hoy en día, gracias a la utilización de marcadores moleculares es posible identificar genes que están relacionados con rasgos zootécnicos o de resistencia a enfermedades.
El uso potencial de este tipo de marcadores podría ayudar a seleccionar aquellos individuos que porten los genes que controlan directamente las características productivas que se desean obtener.
El desarrollo de todas estas tecnologías ha constituido una verdadera revolución en el ámbito veterinario y se cuenta actualmente con numerosas opciones para solucionar los problemas de salud y producción animal en el país.
Esto tendrá una importante repercusión económica ya que llevará a un incremento en la productividad pecuaria y a un control más eficaz de las enfermedades, lo que permitirá además superar las barreras zoosanitarias existentes para la exportación de productos pecuarios.
