Del arca de Noé a Svalvard.

Del arca de Noé a Svalvard.

Categoría: 2. Ciencia y tecnología.

Tal parece que las preocupaciones de la mente humana por conservar la vida en este planeta no son ninguna novedad. La parábola del arca de Noé tiene al menos 2000 años de haberse plasmado por escrito y su leyenda seguramente viene transmitiéndose en la tradición oral desde milenios antes que eso. 

Los esfuerzos que cada generación ha realizado en este sentido tienen como ´sello característico la tecnología disponible en ese momento.

Zoológicos.

En la conservación de animales se enfrenta la dificultad de que no se puede disponer de estructuras que se mantengan en estado de latencia por periodos prolongados de tiempo, como lo hacen las semillas de las plantas, las esporas de los hongos, levaduras y bacterias o los quistes de los protozoarios. En estas instalaciones se realizan programas de reproducción de especies que están amenazadas en su hábitat natural, ya sea por destrucción del hábitat debido a la presión sobre los recursos naturales, alteraciones por contaminación de origen natural o antropogénico, por alteraciones en el clima, también de origen natural o antropogénico, por presión de especies invasoras, o por cualquier otra causa.
Algunos de los desarrollos tecnológicos desarrollados para especies animales de interés económico se aplican con éxito en la reproducción de estas especies silvestres. Como la inseminación artificial, el trasplante de embriones, congelación de esperma y embriones, entre otras.

Jardines botánicos.

Los jardines botánicos resguardan colecciones de plantas representativas de diferentes ecosistemas del mundo. Y al igual que los zoológicos, realizan intercambio de individuos con el fin de procurar su reproducción, cuando se trata de especies de crecimiento lento, propagación limitada, especies amenazadas o en peligro de extinción, especies rescatadas de ecosistemas amenazados o degradados. En estos centros se utilizan técnicas de propagación especializados como la injertación, la multiplicación in vitro o micropropagación, la polinización artificial, el rescate de embriones, la embriogénesis somática, entre otras. También se llevan registros de identidad genética utilizando técnicas de biología molecular, como la hibridación de ADN, la PCR, entre otras.
El jardín botánico de la UNAM abrió un centro para la adopción de especies con estatus de amenazadas o en peligro de extinción. Con el fin de apoyarse en el público interesado en el cuidado de este tipo de materiales. Este tipo de estrategias sirven para aprovechar recursos de entes particulares que se responsabilizan del cuidado de algunos de estos individuos de manera responsable. Algo así realiza por ejemplo la NASA, en un programa en el que uno puede registrar un equipo de cómputo conectado a internet y que durante los tiempos en que está fuera de uso, se utiliza parte de su capacidad para el análisis de datos obtenidos por los diferentes programas de investigación espacial de esa agencia. Estos programas incrementan la capacidad de estos programas sin la necesidad de invertir en nuevos equipos, instalaciones o personal para llevarlos a cabo. En ambos casos se hace uso de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para hacer un seguinmiento de los progresos del proyecto.

Sitio: http://www.ib.unam.mx/jardin/adopcion/galeria/0#Astrophytum Ornatum

Áreas naturales protegidas.

Este es un método de conservación de especies dentro de su ecosistema natural. En términos técnicos se trata de un método de conservación de tipo legal. Porque el establecimiento de estas zonas de protección parte de un decreto o, en el caso de México, de la publicación en el Diario Oficial de la Federación, de la declaración de una extensión territorial como área natural protegida, que se regirá de ahí en adelante bajo los preceptos de la Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA) vigente, para esta categoría.

Estas áreas cuentan con un área núcleo y con áreas de amortiguamiento en su periferia. Para cada una de ellas la LGEEPA y la normatividad aplicable, aplican restricciones a la realización de actividades productivas, al establecimiento de núcleos poblacionales, al acceso y manejo de las especies que habitan en el sitio, y establecen las condiciones que deberán cumplir los equipos de investigadores que realicen actividades científicas dentro de sus límites.

Desde la creación de estas áreas naturales protegidas (ANP) quedan definidos claramente los objetivos para los que fue creada. Puede ser la protección de un ecosistema cuyo equilibrio puede ser precario, la protección de un ecosistema con características particulares que ameritan su cuidado, la protección del hábitat de una especie o conjunto de especies que se encuentren amenazadas o en peligro de extinción, entre otras razones.

Otras categorías son Unidades de Manejo Ambiental (UMA), Reservas de la biósfera.

Bancos de semen.

Los sistemas de producción animal han sido altamente beneficiados con la aplicación de tecnologías enfocadas a la reproducción de genotipos especialmente valiosos o de alto registro. Una de ellas es la inseminación artificial y los programas de conservación de semen de animales con características genéticas desarrolladas a través de programas de mejoramiento tradicional (genética mendeliana) o bien, mediante ingeniería genética.

Sin embargo, estas tecnologías también encuentran aplicación en la conservación de especies silvestres cuyo hábitat se encuentra amenazado o bajo una presión creciente de recursos. De esta manera, los zoológicos pueden reproducir las especies animales que se encuentran bajo su cuidado, aumentando las probabilidades de éxito.

Bancos de embriones.

Otra técnica desarrollada para la reproducción de especies animales de alto valor genético es la conservación de embriones, utilizando bajas temperaturas (inmersión en  nitrógeno líquido). En este caso se guardan óvulos fecundados o embriones en sus primeras etapas de desarrollo, que posteriormente se pueden descongelar e implantarse en una hembra que fungirá como madre sustituta o vientre alterno. Además de generar la posibilidad de obtener mayor cantidad de descendencia a partir de una hembra adulta, se han desarrollado técnicas de división de embriones para obtener más de un individuo por cada embrión. Esto acelera la recuperación de poblaciones, ya sea en su estado silvestre o en cautiverio dentro de los zoológicos.

Semillas artificiales.

En el caso de las especies vegetales, se tiene la ventaja de que sus semillas presentan un embrión en estado de latencia, que puede ser reanimado en cualquier momento sis se le coloca en las condiciones ambientales adecuadas durante un periodo suficientemente prolongado. Sin embargo, en la naturaleza existen numerosas especies de plantas que no tienen reproducción sexual, por lo que son incapaces de formar estas estructuras botánicas. En esos casos la única vía de propagación es utilizando técnicas de reproducción asexual, como injertación, enraizamiento de estacas, esquejes y acodos, embriogénesis somática, cultivo de meristemos, entre las más conocidas. Sin embargo, todos estos métodos exigen el mantenimiento de las estructuras vegetativas en crecimiento permanente.

En esos casos, la producción de semillas artificiales se presenta como una posibilidad de conservar individuos con características valiosas por su escasez, por su valor genético, por estar su especie amenazada o en peligro de extinción, o por alguna otra razón. Este tema está en pleno desarrollo, ya que es difícil obtener condiciones para que los tejidos cultivados in vitro, como yemas vegetativas o embriones somáticos, puedan entrar en estado de latencia y germinar después de periodos prolongados de almacenamiento.

Esta técnica no solo resulta atractiva para la conservación de especies amenazadas o en peligro de extinción, sino que también sería de gran potencial para la producción de semillas de gran uniformidad (forma, tamaño y peso) para su utilización en la siembra mecanizada. Así mismo, permitirá la propagación en masa de especies de reproducción asexual de variedades novedosas, como en el caso de la producción de ornamentales y frutales.

Cultivo de células in vitro.

Las técnicas de cultivo de células y tejidos in vitro se han desarrollado a gran velocidad. Este desarrollo tuvo un gran auge durante la década de 1960, cuando se empezaron a fabricar los equipos de filtración de aire de alta eficiencia (HEPA) y se comenzaron a formular los medios de cultivo para células animales y vegetales a partir de sustancias puras. Las técnicas de cultivo in vitro en medios de cultivo artificiales y bajo condiciones asépticas, han facilitado la conservación de estos materiales pro periodos prolongados manteniendo su viabilidad. Para ellos se han empleado medios de cultivo con agentes preservadores, la crio-preservación (conservación en bajas temperaturas), las atmósferas modificadas (sustitución de aire por nitrógeno u otros gases).

Depósito global de semillas de Svalvard.

El depósito global de semillas de Svalvard, en Noruega, es un proyecto de conservación de materiales vegetales de alto registro genético, dedicado a guardar el patrimonio que se ha generado a través de la domesticación y el reciente desarrollo, durante los dos siglos pasados, de programas de mejoramiento genético. Este proyecto aprovecha la situación del archipiélago Svalvard en el círculo polar ártico. Dentro de la zona de permafrost, se excavó un sistema de túneles que en forma natural mantienen una temperatura constante por debajo del punto de congelación. Pero además cuenta con un sistema de refrigeración para mantener la temperatura a -15 °C, que es la idónea para la conservación de bancos de semillas.

Aunuqe los bancos de semillas son una necesidad para el desarrollo tecnológico actual, la magnitud de este proyecto se ha justificado como una reserva que se podrá utilizar en caso de que el cambio climático o alguna anomalía aún menos predecible, pudiera poner en riesgo los sistemas de producción mundial de alimentos. Por ello se resguardan ahí semillas de cultivos de importancia alimenticia para todas las regiones del mundo. De manera que puedan conservarse a salvo de conflictos armados, migraciones forzosas, cambio climático, o lo que se pueda presentar.


Sitio: http://www.regjeringen.no/en/dep/lmd.html?id=627

Bancos de semillas y tejidos espaciales.

Los bancos de semillas se han utilizado ampliamente en los centros dedicados al mejoramiento genético de especies de interés fitotécnico. Se tienen metodologías para la conservación de semillas a temperaturas cercanas a los 0 °C, en las que se pueden hacer depósitos de nuevas colecciones con intervalos de un año. También se tienen metodologías para conservar las semillas a temperaturas de -15 °C, en las que se pueden hacer depósitos cada 15 años.
Cabe señalar que cuando se abre uno de estos depósitos, cada año  o cada 15 años, se depositan colecciones de variedades y líneas genéticas de reciente desarrollo o bien se depositan colecciones en sustitución de lotes que ya cumplieron una edad en la que su viabilidad y vigor puede empezar a disminuir.
El banco de semillas del CIMMyT en Texcoco, Méx., tiene un perfil en Facebook donde publica datos sobre el manejo de sus colecciones. Nuevas entradas y datos sobre sus colecciones. No es nada raro pensar en un banco de semillas como una gran biblioteca, donde se guardan líneas y variedades antiguas, pero que van acumulando nuevas entradas´como si de primeras ediciones de una novela o poemario se tratara. (CIMMyT).

Bancos de genes.

La conservación de ácidos nucleicos por periodos prolongados de tiempo se ha convertido en una necesidad en los laboratorios de investigación, ya que muchos de los proyectos que realizan requieren la realización de experimentos de larga duración. Esta ha sido la primera actividad con la necesidad de preservar estos materiales. Sin embargo, a medida que las ciencias genómicas encuentran aplicaciones en diferentes áreas de trabajo, las exigencias por la preservación de los ácidos nucleicos se vuelve una herramienta imprescindible. Entre estas aplicaciones se mencionan la conservación de genes de especies de alto valor, la conservación de genomas de células cancerosas en espera de herramientas más avanzadas de análisis, en el campo de las ciencias forenses, la conservación de los ácidos nucleicos en óptimas condiciones es de gran importancia (ASKION, 2013).

El método que se emplea mas frecuentemente consiste en almacenar los ácidos nucleicos en una solución de estabilización que puede ser trehalosa o beta-mercaptoetanol y mantenerlos en refrigeración con temperaturas de +4 a -80 ºC. Siendo que la velocidad de degradación es significativamente menor a temperatura más baja. También se ha empleado la liofilización, aunque este método no proporciona resultados satisfactorios debido a que a pesar de que la humedad y el oxígeno están presentes en cantidades sumamente bajas, la degradación por depurinación, hidrólisis y oxidación ocurren a velocidades relativamente lentas. Así mismo, las nucleasas (enzimas) permanecen activas aún bajo estas condiciones tan adversas. Un tercer método de preservación de ácidos nucleicos es mantenerlos en tubos inmersos en nitrógeno líquido (<-135ºC). A estas temperaturas se minimiza el movimiento termal de las moléculas en la solución y llevando las fuerzas de fricción al mínimo. Bajo estas condiciones se dispone de hasta cuatro días para reparar el sistema o re-ubicar los tubos con material almacenado a un sitio seguro, en caso de presentarse un desperfecto. El uso de ultra-enfriadores eléctricos es el menos recomendado, ya que una falla puede llevar la temperatura del contenido de -80 a +20 ºC en menos de dos horas, lo que eleva el riesgo de perder el material a valores demasiado altos (ASKION,2013).

Productos comerciales como el DNAstable (TM), de la empresa Biomatrica han demostrado que en muestras de ADN plásmido almacenadas en condiciones extremas (60ºC durante 26 meses) se han encontrado intactas después de analizarlas contra controles recién obtenidos (Biomatrica).

En Oxford gene technology, 2011, se mencionan cuatro condiciones principales en las que se puede conservar muestras de ADN: 1) A temperatura ambiente en una matriz sólida seca (del tipo DNAstable); 2) En frío a -20 ºC; 3) En frío a -80 ºC, y 4) En estado vítreo a -196 ºC (en nitrógeno líquido). Tanto la conservación en seco como el almacenamiento en nitrógeno líquido tienen en común el mantener al ADN en su estado vitreo.

Los bancos de genes pueden preservar ácidos nucleicos (ADN y ARN) de todos los reinos en los que el hombre ha clasificado a los seres vivos. En una perspectiva temporal, los bancos de genes pueden preservar este material en condiciones reproducibles por periodos de tiempo variables. Pero en el extremo podemos considerar los genes que se han preservado en los restos fósiles de los seres vivos, que han permanecido en condiciones reproducibles por millones de años.

Bancos de microorganismos.

Los microorganismos han tenido aplicaciones importantes desde la antigüedad para la producción de alimentos fermentados (levaduras, hongos y bacterias), para su consumo como alimento (algas y hongos). Estos organismos se conservan por largos periodos en lo laboratorios de investigación utilizando tecnologías de crio-preservación (conservación a baja temperatura) o utilizando medios de cultivo para crecimiento lento y con atmósfera modificada.

Conservación de insectos.

Estos organismos se multiplican de forma artificial en los zoológicos y en los centros de investigación. también se producen en forma industrial para el control biológico de algunas plagas agrícolas, como la mosca del mediterráneo, o la mosca mexicana de la fruta. Sin embargo, el manejo de su ciclo de vida bajo condiciones de cautiverio representa un reto para la mayoría de las especies de este grupo y puede decirse, que aunque su ciclo de vida se conoce a detalle desde hace mucho tiempo, el manejo de las condiciones ambientales adecuadas requiere de tecnologías modernas muy especializadas, como el uso de sensores y microcontroladores así como sus respectivos programas computacionales, el uso de materiales especializados, ya sea como sustratos, en la formulación de los alimentos, en la construcción de invernaderos o mallas. Muchas de estas tecnologías no estuvieron disponibles hasta muy recientemente. De manera que es un área en expansión.

Bibliografía.

ASKION. 2013. Long term storage of nucleic acids.
Sitio: https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCIQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.askion.com%2Fmediacenter%2Fdownloads%2F551%2FWhite%2520Paper%2520long-term%2520storage%2520of%2520DNA.pdf&ei=-ARAVL-WF8HG8QGV94GAAQ&usg=AFQjCNEZkopRTD00S9pYJ5QrEwBGjR5D6w&bvm=bv.77648437,d.b2U

Biomatrica. DNAstable (TM) preserves plasmid DNA for long term storage.
Sitio: https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CCgQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.biomatrica.com%2Fmedia%2Fdnastable%2FDNAstable_preserves_plasmid_DNA_for_long-term%2520storage.pdf&ei=-ARAVL-WF8HG8QGV94GAAQ&usg=AFQjCNH6lPmCn8n281jjT5YEXkyLb0FyMg&bvm=bv.77648437,d.b2U

Oxford gene technology. 2011. DNA storage and quality.
Sitio: http://www.ogt.com/resources/literature/403_dna_storage_and_quality

Svalvard Global Seed Vault.
Sitio: http://www.regjeringen.no/en/dep/lmd.html?id=627