Usar la vida para alimentarse y curar
El pan sube, el yogur espesa, la insulina salva vidas — todos productos de organismos puestos a trabajar. Esta última sección cubre cómo los humanos aumentan los rendimientos (invernaderos, fertilizantes, control de plagas), cultivan microorganismos a gran escala (fermentadores) y modifican organismos deliberadamente: cría selectiva, modificación genética y clonación.
Edexcel International GCSE Biología 4BI1, Sección 5 (declaraciones 5.1–5.20B) completa el curso. Las declaraciones con sufijo B (acuicultura, micropropagación, clonación de mamíferos) son exclusivas de Biología.
Producción alimentaria
Plantas de cultivo. Invernaderos y túneles de plástico retienen el calor y protegen los cultivos, permitiendo a los agricultores controlar la luz, temperatura, CO₂ y agua; elevar el CO₂ y la temperatura hacia el óptimo incrementa la tasa de fotosíntesis y el rendimiento. Fertilizantes reponen los iones minerales (nitrato para aminoácidos, magnesio para clorofila) que el suelo pierde con cada cosecha. Control de plagas: los pesticidas matan las plagas rápida y completamente pero corren el riesgo de bioacumulación, dañando otras especies y dejando residuos; el control biológico (introducir depredadores de la plaga) es autosostenible y específico, pero lento y menos controlable si la propia especie de control se dispersa.
Microorganismos. La levadura fermenta el azúcar: de forma anaerobia produce dióxido de carbono (que hace leudar el pan) y etanol; la Lactobacillus convierte el azúcar de la leche en ácido láctico, espesando el yogur. Un fermentador industrial mantiene a los microorganismos en su punto óptimo: precauciones asépticas (sin contaminación), nutrientes, temperatura y pH óptimos, oxigenación (suministro de aire para cultivos aeróbicos) y agitación (revolver distribuye uniformemente el calor y los nutrientes).
(B) Acuicultura proporciona proteína de manera eficiente: mantener la calidad del agua, controlar la depredación (intraespecífica — entre los peces — e interespecífica), controlar las enfermedades, eliminar desechos, controlar la calidad y frecuencia de la alimentación, y seleccionar genéticamente razas de crecimiento rápido.
Cría selectiva
Elegir padres con las características deseadas → cruzarlos → seleccionar los mejores descendientes → repetir a lo largo de generaciones. Desarrolla plantas con mayor rendimiento, resistencia a enfermedades o tolerancia, y animales con más carne, leche o docilidad, pero reduce el pool génico, aumentando la vulnerabilidad a enfermedades, y requiere muchas generaciones.
Modificación genética (ingeniería genética)
Enzimas de restricción cortan el ADN en sitios específicos; la ligasa une fragmentos de ADN. Un plásmido (o un virus) actúa como vector: se extrae el gen humano de la insulina, se inserta en un plásmido abierto, y el ADN recombinante es absorbido por bacterias, que se multiplican en un fermentador produciendo insulina humana. Las plantas GM pueden resistir plagas o herbicidas o producir más alimento. Un organismo que recibe genes de otra especie diferente es transgénico.
Clonación (B)
Micropropagación (cultivo de tejidos): un pequeño explanto se cultiva in vitro sobre un medio nutritivo con hormonas de crecimiento, produciendo plántulas genéticamente idénticas — cantidades comerciales de plantas con características deseables, libres de enfermedades y de rápido crecimiento. Clonación de mamíferos: un núcleo diploide de una célula madura se inserta en una célula ovocitaria enucleada (su propio núcleo removido); la célula se divide en un embrión que se coloca en una hembra sustituto — Oveja Dolly. Los animales transgénicos clonados pueden producir proteínas humanas en su leche.
Compruébalo tú mismo
- Mencione dos formas en que un invernadero aumenta el rendimiento de los cultivos.
- Indique una ventaja y una desventaja del control biológico.
- ¿Por qué la Lactobacillus espesa la leche?
- Enumere las cinco condiciones que mantiene un fermentador.
- (B) Nombre dos métodos para controlar la depredación en la acuicultura.
- Dé dos desventajas de la selección selectiva.
- Nombre la enzima que corta el ADN y la que lo une.
- ¿Qué es un vector en ingeniería genética?
- Explique por qué las bacterias con el gen humano de la insulina son útiles como medicina.
- (B) Describa las etapas de la clonación de un mamífero.
Respuestas: 1 Retiene el calor cerca del óptimo; CO₂, luz y agua controladas (cualquiera dos); 2 Ventaja — autosostenible, sin residuos; desventaja — lento, y la especie de control puede propagarse; 3 Convierte la lactosa en ácido láctico, que coagula la proteína de la leche; 4 condiciones asépticas, nutrientes, temperatura y pH óptimos, oxigenación, agitación; 5 (B) jaulas flotantes contra depredadores interespecíficos; menor densidad de siembra contra la intraespecífica; 6 reduce el pool génico, por lo que las enfermedades se propagan fácilmente; requiere muchas generaciones.
Respuestas continuadas: 7 Las enzimas de restricción cortan; la ligasa une; 8 un plásmido o virus que transporta ADN recombinante hacia una célula; 9 se multiplican rápidamente en un fermentador, secretando insulina humana — segura y producible a escala; 10 (B) Núcleo diploide de una célula madura → óvulo enucleado → se divide en un embrión → implantado en una madre sustituto.