Bacteria sin hielo es un nombre común que se le da a una variante de la bacteria común Pseudomonas syringae ( P. syringae ). Esta cepa de P. syringae carece de la capacidad de producir una determinada proteína de superficie , que generalmente se encuentra en P. syringae de tipo salvaje . La proteína "ice-plus" (proteína INA, proteína "activa por nucleación de hielo") que se encuentra en la pared celular bacteriana externa actúa como los centros de nucleación de los cristales de hielo. [1] Esto facilita la formación de hielo, de ahí la designación "ice-plus". La variante sin hielo de P. syringae es un mutante que carece del genresponsable de la producción de proteínas de superficie nucleantes del hielo. Esta falta de proteína de superficie proporciona un entorno menos favorable para la formación de hielo. Ambas cepas de P. syringae se producen de forma natural, pero la tecnología del ADN recombinante ha permitido la eliminación sintética o la alteración de genes específicos, lo que permite crear la cepa sin hielo a partir de la cepa con hielo en el laboratorio.
La naturaleza de nucleación de hielo de P. syringae incita el desarrollo de heladas, congelando los brotes de la planta y destruyendo el cultivo que se produce. La introducción de una cepa de P. syringae sin hielo en la superficie de las plantas reduciría la cantidad de nucleado de hielo presente, lo que aumentaría los rendimientos de los cultivos. La forma recombinante se desarrolló como un producto comercial conocido como Frostban . Las pruebas de campo de Frostban en 1987 fueron la primera liberación de un organismo modificado genéticamente al medio ambiente. Las pruebas fueron muy controvertidas e impulsaron la formación de la política de biotecnología de EE. UU. Frostban nunca se comercializó.
Producción
Para crear sistemáticamente la cepa sin hielo de P. syringae , su gen formador de hielo debe aislarse, amplificarse, desactivarse y reintroducirse en la bacteria P. syringae . Los siguientes pasos se utilizan a menudo para aislar y generar cepas de P. syringae sin hielo :
- Recopilación P. syringae ' s de ADN con enzimas de restricción .
- Inserte las piezas de ADN individuales en un plásmido . Las piezas se insertarán al azar, lo que permitirá producir diferentes variaciones de ADN recombinante.
- Transforma la bacteria Escherichia coli ( E. coli ) con el plásmido recombinante. El plásmido será absorbido por las bacterias, convirtiéndolo en parte del ADN del organismo.
- Identifique el gen de hielo de los numerosos recombinantes de E. coli recientemente desarrollados . La E. coli recombinante con el gen del hielo poseerá el fenotipo nucleante del hielo , estos serán "ice-plus".
- Con el recombinante nucleante de hielo identificado, amplifique el gen del hielo con técnicas como las reacciones en cadena de la polimerasa (PCR).
- Cree clones mutantes del gen del hielo mediante la introducción de agentes mutagénicos , como la radiación ultravioleta, para inactivar el gen del hielo, creando el gen "menos hielo".
- Repita los pasos anteriores (inserte el gen en el plásmido, transforme E. coli , identifique los recombinantes) con los clones mutantes recién creados para identificar las bacterias con el gen sin hielo. Poseerán el fenotipo sin hielo deseado.
- Inserte el gen de hielo menos en la bacteria P. syringae normal de hielo más .
- Permitir que se produzca la recombinación, obteniendo cepas de P. syringae con menos hielo y con más hielo .
Importancia economica
Solo en los Estados Unidos, se ha estimado que las heladas representan aproximadamente $ 1 mil millones en daños a las cosechas cada año. [ cita requerida ] Como P. syringae habita comúnmente en las superficies de las plantas, su naturaleza de nucleación de hielo incita al desarrollo de las heladas, congelando los brotes de la planta y destruyendo el cultivo que se produce. La introducción de una cepa de P. syringae sin hielo en la superficie de las plantas provocaría competencia entre las cepas. Si ganara la cepa sin hielo, el núcleo de hielo proporcionado por P. syringae ya no estaría presente, lo que reduciría el nivel de desarrollo de escarcha en las superficies de las plantas a la temperatura normal de congelación del agua: 0 ° C (32 ° F). Incluso si la cepa sin hielo no gana, la cantidad de nucleado de hielo presente de P. syringae con hielo más se reduciría debido a la competencia. La disminución de los niveles de generación de heladas a la temperatura normal de congelación del agua se traduciría en una menor cantidad de cultivos perdidos debido al daño por heladas, lo que aumentaría los rendimientos de los cultivos en general.
Perspectiva historica
En 1961, Paul Hoppe del Departamento de Agricultura de EE. UU. Estudió un hongo del maíz triturando hojas infectadas cada temporada y luego aplicando el polvo para analizar el maíz de la siguiente temporada para rastrear la enfermedad. [2] Ese año se produjo una helada sorpresa que dejó unos resultados peculiares. Solo las plantas infectadas con el polvo enfermo sufrieron daños por heladas, dejando las plantas sanas sin congelar. Este fenómeno desconcertaría a los científicos hasta que el estudiante de posgrado Stephen Lindow de la Universidad de Wisconsin-Madison con DC Arny y C. Upper encontró una bacteria en el polvo de hojas secas a principios de la década de 1970. Lindow, ahora patólogo de plantas en la Universidad de California-Berkeley , descubrió que cuando esta bacteria en particular se introdujo en plantas donde originalmente estaba ausente, las plantas se volvieron muy vulnerables al daño por heladas. Se iba para identificar la bacteria como P. syringae , investigar P. syringae ' papel s en la nucleación del hielo y en 1977, descubre la cepa mutante de hielo-menos. Más tarde tuvo éxito en el desarrollo de la cepa sin hielo de P. syringae también mediante tecnología de ADN recombinante. [3]
En 1983, una empresa de biotecnología, Advanced Genetic Sciences (AGS) solicitó la autorización del gobierno de los EE. UU. Para realizar pruebas de campo con la cepa de P. syringae sin hielo , pero los grupos ambientalistas y los manifestantes retrasaron las pruebas de campo durante cuatro años con impugnaciones legales. [4] En 1987, la cepa sin hielo de P. syringae se convirtió en el primer organismo genéticamente modificado (OGM) en ser liberado al medio ambiente [5] cuando un campo de fresas en California fue rociado con la cepa sin hielo de P. syringae . Los resultados fueron prometedores, mostrando un menor daño por heladas a las plantas tratadas. Lindow también realizó un experimento en un cultivo de plántulas de papa rociadas con P. syringae sin hielo . Tuvo éxito en proteger la cosecha de papa de los daños causados por las heladas con una cepa de P. syringae sin hielo . [6]
Controversia
En el momento del trabajo de Lindow sobre P. syringae sin hielo , la ingeniería genética se consideraba muy controvertida. Jeremy Rifkin y su Fundación sobre Tendencias Económicas (FET) demandaron a los NIH en un tribunal federal para retrasar las pruebas de campo, argumentando que los NIH no habían realizado una Evaluación de Impacto Ambiental y no habían explorado los posibles efectos que podrían tener las bacterias "sin hielo". sobre los ecosistemas e incluso los patrones climáticos globales. [4] [7] Una vez que se otorgó la aprobación, ambos campos de prueba fueron atacados por grupos activistas la noche antes de que ocurrieran las pruebas: "El primer sitio de prueba del mundo atrajo al primer destructor de campo del mundo". [5] La BBC citó a Andy Caffrey de Earth First! : "Cuando escuché por primera vez que una empresa en Berkley planeaba liberar estas bacterias Frostban en mi comunidad, literalmente sentí que me clavaban un cuchillo. Aquí una vez más, por un dólar, la ciencia, la tecnología y las corporaciones iban a invadir mi cuerpo con nuevas bacterias que no habían existido en el planeta antes. Ya había sido invadido por el smog, la radiación, los químicos tóxicos en mi comida, y simplemente no iba a soportarlo más ". [5]
El exitoso desafío legal de Rifkin obligó a la Administración Reagan a desarrollar más rápidamente una política reguladora general para guiar la toma de decisiones federal sobre biotecnología agrícola. En 1986, la Oficina de Política Científica y Tecnológica emitió el Marco Coordinado para la Regulación de la Biotecnología , que continúa gobernando las decisiones regulatorias de Estados Unidos. [4]
La controversia alejó a muchas empresas de biotecnología del uso de microorganismos de ingeniería genética en la agricultura. [8]
Ver también
Referencias
- ^ Amor, J .; Lesser, W. (abril de 1989). "El impacto potencial de las bacterias sin hielo como protestante de las heladas en la producción de frutos de árbol de Nueva York" (PDF) . Revista Noreste de Economía Agrícola y de Recursos . 18 (1): 26–34. doi : 10.1017 / S0899367X00000234 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Parrott, Carolyn C. (1993). "ADN recombinante para proteger cultivos" . Archivado desde el original el 18 de septiembre de 2012 . Consultado el 11 de febrero de 2007 .
- ^ Hynes, Patricia H. (1989). "Biotecnología en la agricultura: un análisis de tecnologías y políticas seleccionadas en los Estados Unidos" (PDF) . Ingeniería Genética y Reproductiva . 2 (1): 39–49. Archivado desde el original (PDF) el 4 de diciembre de 2014.
- ^ a b c Bratspies, Rebecca (2007). "Algunas reflexiones sobre el enfoque estadounidense para regular organismos modificados genéticamente" (PDF) . Revista de Derecho y Políticas Públicas de Kansas . 16 (3): 393. SSRN 1017832 .[ enlace muerto ]
- ^ a b c "Cultivos transgénicos: ¿una cosecha amarga?" . BBC News . 14 de junio de 2002 . Consultado el 4 de abril de 2016 .
- ^ Thomas H. Maugh II (9 de junio de 1987). "La bacteria alterada hace su trabajo: Frost no pudo dañar el cultivo de prueba rociado, dice la empresa" . Los Angeles Times . Consultado el 4 de abril de 2016 .
- ^ Maykuth, Andrew (10 de enero de 1986). "Maravillas genéticas por venir: algunos ven la bendición, otros la calamidad" . The Philadelphia Inquirer . Consultado el 11 de febrero de 2007 .
- ^ Baskin, Yvonne (1987). "Probando el futuro" . Fundación Alicia Patterson . Consultado el 11 de febrero de 2007 .
enlaces externos
- P. syringae información genómica del Proyecto de Interacción entre Pseudomonas y Plantas de la Universidad de Cornell
- Organismos genéticamente modificados e información alimentaria del Laboratorio Nacional de Oak Ridge