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29
agosto

¡Qué sí! ¡Qué sí! ¡Qué sí nos representan!

En genética y en otras ramas científicas existen una serie de “organismos modelo” que sirven para entender mejor cómo funcionan los seres vivos a nivel genético, bioquímico,  fisiológico, etc, y eso es porque, aunque una rana sea muy diferente de una bacteria, tienen en común la base de la vida, el sistema de información codificado, el ADN.

Model_organisms

No, señores, no nos referimos a estos modelos

Estos organismos tienen la “responsabilidad” de representar a toda la biodiversidad existente (como los políticos deben representar a los ciudadanos), asumiendo que los mecanismos básicos que se descubran en ellos son extrapolables al resto de seres vivos, ya que venimos de un ancestro común (LUCA, para los amigos). Esta asunción, obviamente, hay que cogerla con pinzas, porque por ejemplo, un organismo procariota presenta ciertas notables diferencias con uno eucariota. Es por esto que siempre se busque extrapolar información con un organismo emparentado en la filogenia (mamíferos con mamíferos, bacterias con bacterias, plantas con plantas).

Para ser elevado a la categoría de un organismo modelo, el ser vivo en cuestión debe presentar una serie de características: que sea abundante, fácil de cultivar/criar, de manipular en el laboratorio, de ciclo vital corto… Y depende de la investigación  y de lo que se quiera estudiar, deben reunir otras características, como transparencia, embriones grandes, cromosomas grandes, tejidos concretos…

Hoy en día, hay siete organismos modelos muy utilizados… Comienza… la Pasarela DNAdidactic de Representantes de la Biodiversidad…

Model Organisms

Empezando por lo más pequeño, como bacteria tenemos a Escherichia coli, habitante común del intesino de aves y mamíferos y causante de una que otra infección cuando «se desmadra».

Le sigue la levadura Saccharomyces cerevisiae, utilizada, como su epíteto dice, en la elabroación de cervza y otros productos en los que se necesia fermentación, como el vino o el pan.

Arabidopsis thaliana con sus minúsculas flores blancas y su aspecto raquítico es desconocida en los campos de todo el mundo. Es un claro ejemplo de como pasar del anonimato a la fama para representar a las plantas.

Pasando a los animales, el gusano  Caenorhabditis elegans, con sus 959 células contadas, vive en los suelos templados. Su simplicidad permite estudiar la complejidad de los procesos biológicos.

Llega la mosca puñetera… del vinagre (o de la fruta),  Drosophila melanogaster. Cosmopolita y doméstica, se registra un alto índice de muertes por matamoscas en los lugares donde hay fruta dulce.

Danio rerio es el pez cebra que habéis comprado en la tienda de animales de la esquina… Ahí donde le véis nadando, que parece que no hace nada, tiene mucha más importancia de la que creeis.

Cierra la pasarela Mus musculus, el ratón doméstico perseguido por los gatos y que hace subir a algunas personas a  las sillas mientras gritan con cara de asco: «¡Un ratóooon!, échalo, sácalo de casa, mátalo!».

Como veis, son organismos poco visibles, molestos, empleados de toda la vida en la industria cervecera, o tan comunes o simples que no nos imaginamos la vida secreta que tienen en los laboratorios. Si queréis saber más sobre ellos, el CSIC ha elaborado una exposición contando todos sus detalles (Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio).

Pues fijaros cuánto le debemos a estos representantes, ellos sí nos representan, quizás incluso mejor que los políticos…

Sí nos representan

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11
agosto

Biotecnología a todo color

La biotecnología se refiere a «toda aplicación tecnológica que emplee sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos». Así es que podemos afirmar que la biotecnología es tan antigua como la especie humana. Desde siempre ha sido utilizada por el hombre para conseguir productos en su beneficio: la agricultura, ganadería, alimentación y salud han sido objeto de nuestra atención y nos hemos servido de la naturaleza para mejorarlas en nuestro beneficio,  aunque en un pincipio, sin conocer exactamente la causa de las mejoras y descubriéndolas con el transcurso del tiempo. El hombre conoció cómo elaborar vino, cervezas, pan, queso,… pero desconocía las  causas de estas transformaciones. Conocía el poder de la hibridación y de otras técnicas en la obtención de plantas y animales más provechosos, aunque desconocí su porqué.

A mediados del  siglo XX se descubría la causa biológica profunda de todo este tipo de transformaciones y procesos, de modo que la tecnología de la vida se ha ido llenando de tantas y tan variadas aplicaciones por sus múltiples  procesos biológicos que podemos afirmar que la Biotecnología supone y va a suponer una auténtica revolución de la sociedad. Estamos comenzando a vislumbrarla.

El descubrimiento del ADN (la causa biológica profunda a la que me refería) ha supuesto un antes y un después. Su conocimiento y el desarrollo de  técnicas para su estudio e investigación y para su manipulación hacen posible que prácticamente cualquier proceso de tipo biológico pueda ser fácilmente abordado y muy probablemente resuelto en poco tiempo.

Son tantos los avances científicos alcanzados desde entonces que los conocimientos y aplicaciones que la biotecnología se ha convertido en una poderosa rama de la Biología, hasta el punto de constituir, por sí sola toda una carrera en el saber científico. Es tal su pujanza que han surgido de ella especialidades y especialistas; así como una gran cantidad de empresas dedicadas a ofrecer productos y servicios asociados.

Los datos económicos en inversiones dedicadas a temas biotec –que es como genéricamente les conoce-, se incrementan cada año a un ritmo desproporcionado respecto a otros sectores, y no sólo en nuestro país, sino en todos los países medianamente industrializados.

Una forma de clasificar las especialidades biotecnológicas es por el sector concreto a que se aplican, asignando un adjetivo “cromático” en relación al mismo. Y así podemos distinguir, según la clasificación y las definiciones aportadas por la Asociación Española de Bioempresas (ASEBIO):

bitecnología; colores

  • Biotecnología roja: relacionada con la medicina; incluye la obtención de vacunas y antibióticos, el desarrollo de nuevos fármacos, técnicas moleculares de diagnóstico, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación genética. Algunos de los ejemplos más relevantes de biotecnología roja son, la terapia celular y la medicina regenerativa, la terapia génica y los medicamentos basados en moléculas biológicas, como los anticuerpos terapéuticos.
  • Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, presta especial atención al diseño de procesos y productos que consuman menos recursos que los tradicionales, haciéndolos energéticamente más eficientes o menos contaminantes. Algunos ejemplos son la utilización de microorganismos para la producción de productos químicos, el diseño y producción de nuevos materiales de uso cotidiano (plásticos, textiles…) y el desarrollo de nuevas fuentes de energía sostenibles, como los biocombustibles.
  • Biotecnología gris: está constituida por todas aquellas aplicaciones directas de la biotecnología al medio ambiente. Podemos subdividir dichas aplicaciones en dos grandes ramas de actividad: el mantenimiento de la biodiversidad y la eliminación de contaminantes. Respecto a la primera, cabe destacar la aplicación de la biología molecular al análisis genético de poblaciones y especies integrantes de ecosistemas, su comparación y catalogación. También pueden incluirse las técnicas de clonación con el fin de preservar especies y la utilización de tecnologías de almacenamiento de genomas. En cuanto a la eliminación de contaminantes o biorremediación, la biotecnología gris hace uso de microorganismos y especies vegetales para el aislamiento y la eliminación de diferentes sustancias, como metales pesados e hidrocarburos, con la interesante posibilidad de aprovechar posteriormente dichas sustancias o utilizar subproductos derivados de esta actividad.
  • Biotecnología verde: se centra en la agricultura como campo de explotación. Las aproximaciones y usos biotecnológicos verdes incluyen la creación de nuevas variedades de plantas de interés agropecuario, la producción de biofertilizantes y biopesticidas, el cultivo in vitro y la clonación y obtención de variedades de plantas transgénicas.
  • Biotecnología azul: se basa en la explotación de los recursos biológicos del mar para la generación de productos y aplicaciones de interés industrial. Si tenemos en cuenta que el mar ofrece la mayor biodiversidad, potencialmente existe una enorme variedad de sectores que se pueden beneficiar de los usos de la biotecnología azul. Muchos de los productos y aplicaciones de la biotecnología azul se encuentran en fase de búsqueda o investigación, si bien ya hay ejemplos de utilización de algunos de ellos de forma cotidiana.
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25
abril

Feliz Día del ADN : 25 de abril de 2016

Como muchos sabréis ayer celebramos la »Jornada Popular sobre el ADN» en la Domus de A Coruña, perteneciente a los Museos Científicos Coruñeses.

cartel_Domus_Xornada popular sobre o ADNQuisimos realizar un homenaje a la molécula con motivo del Día Mundial del ADN, que este año se celebra hoy lunes 25 de abril.

Aquí os dejamos un resumen de la jornada de ayer:

Comenzábamos las jornadas de la mañana y de la tarde con una breve explicación de la historia del descubrimiento de la molécula de ADN, su estructura, sus características principales y sus potenciales aplicaciones biotecnológicas.

 

 

Tras sentar las bases de lo que encierra esta sorprendente molécula de la vida, cada asistente iniciaba el montaje de su molécula de ADN. El modelo que eligieron los participantes fue el elemental, que está dimensionado proporcionalmente a escala 73.500.000:1. Primero comenzaron con el montaje de los pares de bases, para después realizar la estructura de la doble hélice dextrógira característica de la molécula de ADN.

IMG_2707

 

Todo ello, ante la atenta mirada de Doña molécula, quien, tras varios días de turismo por la ciudad como hemos contado en anteriores publicaciones; esta vez se ha limitado a observar la habilidad de los asistentes para intentar replicarla. 🙂

Para finalizar la actividad propusimos a los asistentes colgar en nuestra molécula gigante un mensaje para festejar el día del ADN.

tarde (10)

Desde DNA didactic queremos dar las gracias a la Domus por brindarnos su colaboración   en este lúdico y didáctico día. Estamos muy contentos con la participación y la valoración que nos habéis dado los participantes: ¡Un sobresaliente!

Esperamos poder realizar nuevas actividades divulgativas como esta próximamente, para que la ciencia, la biología, la genética y el ADN sean cada día mas populares. 😉

¡¡Muchas gracias a tod@s!!

El equipo de DNA didactic.

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14
abril

Un día con la molécula de ADN

Desde el año 2003, todos los 25 de abril se celebra el Día Mundial del ADN, para conmemorar uno de los descubrimientos más importantes del siglo XX, el de la doble hélice de ADN el 25 de abril de 1953.

Este año, en DNA didactic hemos organizado en colaboración con la Domus de A Coruña, una actividad lúdico-didáctica para todos los públicos que tendrá lugar en la Domus el domingo 24 de abril en 2 turnos de 2 horas de duración.

cartel_Domus_Xornada popular sobre o ADN

Hemos preparado dos turnos, uno por la mañana (11:00 a 13:30h.) y otro por la tarde (16:30 a 18:30h.). Empezaremos con una breve explicación de las características más importantes e historia del ADN, seguido de un divertido montaje y personalización creativa de vuestra molécula de ADN. Queremos que todos participéis en este día, desde los más pequeños hasta los más mayores; por lo que cada uno tendrá la posibilidad de montar su molécula en función del nivel y llevársela de recuerdo.

Será un día para aprender divirtiéndose todos juntos. Hasta el 20 de abril podéis inscribiros.

Todos los interesados en participar en esta actividad cuyo objetivo es conocer un poco más de la molécula de la vida; solo tenéis que inscribiros enviando un correo electrónico a la dirección domus@casaciencias.org (indicando en el asunto «Día del ADN«), con el nombre, edad y teléfono de contacto de la persona interesada y el turno a la que desea asistir.

¡Os esperamos a tod@s el domingo 24 de abril!

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4
abril

¿El Epigenoma, corresponsable de la Evolución?

Se conoce como epigenoma a cualquier tipo de modificación que se produce en la molécula de ADN del genoma  siempre que no se altere la secuencia de la misma.

La Epigenética estudia dichos cambios y, además, los efectos que se producen en la expresión de los genes afectados por ellos.

La naturaleza de los cambios epigenéticos es variable. En ocasiones son cambios puramente físicos o estructurales, como por ejemplo, los que afectan a la disposición tridimensional de las largas moléculas de la cromatina en el nucleo interfásico que últimamente han sido objeto de diversos estudios. En ellos se demuestra que la disposición de las regiones de los diversos fragmentos de la cromatina de los diferentes cromosomas, no es arbitraria. Sino que se cree que obedecen a criterios de funcionalidad según el tipo de célula de cada organismo. Así, se provoca la accesibilidad o inaccesibilidad de determinados genes a las regiones nucleares donde se produce la transcripción.

En otras ocasiones los cambios son químicos (metilaciones, acetilaciones,..) que pueden afectar a las proteínas que componen los nucleosomas (estructuras proteicas donde se enrolla el ADN) o también a determinadas bases de algunos nucleótidos componentes del ADN. Dichas acciones químicas impedirían o permitirían por una parte que el ADN quedara libre para ser transcrito o que el propio ADN no pudiera transcribirse por encontrarse inhabilitado . Esos cambios, por otra parte no sólo pueden afectar a regiones  del genoma codificante sino también a otras regiones no codificantes que actúan como regiones reguladoras, en el amplio sentido, de la expresión genética.

El epigenoma ciertamente tiene mucho que ver en la expresión de los genes y complica tremendamente describir  los mecanismos implicados en la expresión génica y las causas de esa regulación.

Una investigación llevada a cabo por científicos españoles y franceses cuyo resumen se ha publicado en el nº 187  de la revista SEBBM , que lleva por títul » La aparición de apéndices en vertebrados fue posible por un cambio en la organización 3D del genoma», nos sugiere, asimismo, que también los cambios epigenéticos podrían ser  causa de los cambios evolutivos, y no sólo los cambios genéticos como se había pensado hasta ahora.

Dicho estudio se basa en la familia multigénica de genes HOX responsables de la organización de la anatomía animal que determina el eje cabeza-cola en la disposición del cuerpo de los animales y que, además también se encuentran presentes en los vertebrados, implicandolos también en la formación de las extremidades. Los genes HOX son una familia de genes que se encuentran bastante bien conservados en todo el reino. Es decir, con diferencias poco significativas entre ellos en las diferentes clases de animales. Lo que nos asombra y nos da mucho que pensar.

 

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23
marzo

Biología,….¡por fin!

Podemos afirmar que a finales del siglo XX, la Biología , finalmente, ha adquirido un estatus de Ciencia consolidada. Casi lo tenía con el Evolucionismo de Darwin y con el descubrimiento de los factores hereditarios por Mendel, pero el respaldo definitivo se produjo con el descubrimiento de la composición y estructura del ADN y de las múltiples técnicas relacionadas con el mismo.

La Biología ha establecido su fundamento -del mismo modo que la química con el sistema periódico de los elementos-, y hoy asistimos a un sinfín de investigaciones y aplicaciones que, muy probablemente, revolucionarán nuestra sociedad mejorando nuestras condiciones de vida y nos proporcionarán los instrumentos necesarios –si  se utilizan adecuadamente- para un mejor control  y respeto por la naturaleza.

El ADN por tanto es la puntilla que ha hecho posible que la Biología sea ya considerada como una ciencia  madura: “DNA is life, the rest is just translation”. “La vida es ADN, el resto no es sino su consecuencia”.

Es el momento de que los nuevos enfoques didácticos de los programas educativos en las enseñanzas básicas y medias sobre Biología se realicen bajo esta premisa: el ADN como fundamento. Es necesario que el ADN se encuentre en todos y cada uno de los diferentes capítulos y en todas las ramas de la Biología porque se encuentra en la base de todas ellas.

La Biología es fundamento de la Medicina, Veterinaria, Farmacia, Nutrición, Agricultura, Ganadería, Medio Ambiente,…. Y en todas sus aplicaciones biotecnológicas en cualquiera de estas Ciencias.

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Si queremos que nuestros alumnos, ciudadanos del mañana, tengan un juicio crítico de las diferentes manifestaciones de la revolución biotecnológica en las que se van a encontrar inmersos, creo que deberían tenerse en cuenta las consideraciones indicadas. Así podrán poner freno de la utilización perversa que también la Biología puede traer consigo.

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14
marzo

Caray con las bacterias

Las bacterias son seres vivos de estructura simple,aunque también un reino que da sopas con ondas a todos los demás en cuanto a formas y variantes de sus metabolismos.  Están conformados por células procariotas, cuyo interior viene a ser una sopa de agua en la que se encuentran en suspensión todo tipo de sustancias químicas orgánicas,  incluído también su ADN que es una molécula circular. Son capaces sin embargo de realizar auténticas maravillas de procesos metabólicos; y muchas de ellas son capaces de vivir y sobrevivir en condiciones en las que ningún otro ser vivo podría. Además poseen mecanismos de reproducción “parasexual” por los que se transmiten información genética de unas a otras.

No es de extrañar estos aspectos,  puesto que al fin y al cabo, son los seres vivos más antiguos de nuestro planeta y lo de la evolución lo tienen muy “pillado”. En la actualidad hemos asistido a algunos detalles de su evolución. Por ejemplo: muchas de las bacterias se nos han vuelto resistentes a los antibióticos que no hace mucho tiempo las mataban y, para mayor “cachondeo” por su parte, además el antibiótico les sirve como alimento.

Por otro lado, la evolución bacteriana no siempre va a ir en contra nuestra y también lo hacen para favorecernos en ciertos aspectos. Esto es lo que ha sucedido en una especie que es capaz de “comer plástico”. Utilizan como comida el plástico (PET: Tereftalato de polietileno),  que es un invento humano –no natural- obtenido a partir del petróleo y muy utilizado como envase en la industria alimenticia para agua, bebidas, aceites, y otros productos alimenticios y farmacéuticos.  Es un producto relativamente barato, fácil de elaborar pero no biodegradable (hasta ahora). Pues bien, esa especie bacteriana recientemente descubierta, fruto de su reciente evolución, contiene en su ADN genes que codifican unas proteínas que actúan como enzimas degradando el PET a otros compuestos más simples e inocuos para el medio ambiente.

Imagen de la bacteria que come plástico|SCIENCIE

Imagen de la bacteria que come plástico. | SCIENCIE

De momento, lo hacen con una eficiencia insuficiente como para ser utilizadas a escala industrial, pero  podemos trabajar con sus genes enzimáticos con las técnicas biotecnológicas de edición genética y aumentar su eficiencia, o también transmitírselos a otras bacterias que los utilizarían en mejores condiciones para incrementar la velocidad de la descomposición del PET. Muy probablemente, y después de un tiempo relativamente corto, tendremos bioreactores a escala industrial para degradar el plástico y además, obtener sustancias útiles.

Por otro  parte, se calcula que conocemos apenas  un uno por ciento de las especies bacterianas que habitan nuestro planeta. Todo un “portalón” abierto a su descubrimiento, investigación y aplicaciones para mejorar nuestras vidas en múltiples aspectos.

¿Te animas?

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29
octubre

El sistema informático del ADN

Cada día está más claro que el ADN de nuestro genoma funciona como un auténtico sistema, interrelacionando sus diversas y diferentes secuencias influidas a su vez, por la calidad y/o cantidad de otros procesos físico-químicos celulares y extracelulares  que entran en relación con él.

El genoma que, en principio iba a ser el controlador y punto de inicio de todo proceso biológico, se encuentra así autocontrolado y mediatizado también por circunstancias ajenas a el mismo. En numerosas ocasiones este sistema es tremendamente complejo y sus efectos son muy difíciles de estudiar, sobre todo cuando intentamos desentrañar sus disfuncionalidades que ocasionan alteraciones o enfermedades más o menos graves.

Desde estas líneas no pretendemos profundizar en aquello que hemos relatado anteriormente,  sino plantearnos una cuestión mucho más básica que surgió como consecuencia de una reunión de nuestro equipo. Cuestión a la que no supimos dar respuesta concluyente y por ello la remitimos a nuestros posibles lectores.

La cuestión es sencilla: ¿Por qué el ADN es un sistema de información de 4 dígitos (bidigital) y no de otro modo? ¿Es acaso por ser más sencillo que otro cualquiera? ¿Su eficiencia es óptima en relación a su sencillez? ¿Podría existir otro sistema que alcanzara una mayor optimización combinando ambos aspectos?.

Una primera forma de como enfocamos la cuestión fue la de elaborar una tabla con los diferentes números de informaciones (tomándolos en secuencias de 3 en 3, que es la la estructura básica del código natural)

 

 

Sisitemas de información posibles (web)

 

1.-Está claro que con 2 digitos, el número de combinaciones diferentes (8), no sería suficiente para completar el significado del código natural que es el de 20 (al traducirse a aminoácidos y posteriormente a proteínas).

2.- Con un sistema tridigital, el nº sería suficiente (27), pero sería difícil que la doble cadena de ADN tuviese un complementario concreto en alguno de sus dígitos; lo que supondría tener una grandísima posibilidad de errores.  Si hiciésemos a alguno de ellos complementario indistinto de cualquiera de los otros 2 y, como sabemos que los genes son transcritos indistintamente en cualquiera de las cadenas; cada gen podría tener un significado no unívoco y decir cosas diferentes en diferentes momentos en que éste se transcribiese. Incurriríamos en el mismo problema si el nº de dígitos fuese impar (5, 7, 9….) razón que nos sirve para desechar los sistemas penta, hepta, nonodigitales… etc.

3.-Los sistemas exadigital (6), octodigital (8),..etc  no sólo  cumplirían la compatibilidad del posible ADN, sino que  también nos proporcionaría un código mucho más extenso –nada menos que 216, 512,….. significados- que nos proporcionaría una superabundancia de aminoácidos y proteínas. Serían posibles, pero los sistemas biológicos- pensemos por ejemplo en los sistemas enzimáticos o inmunitarios- deberían ser sistemas harto complejos y con un gran gasto energético en cuanto a su producción y puesta en marcha. Por lo que difícilmente podría simplificar el consumo energético que habitualmente requiere un ser vivo.

La Biología sintética –cuya investigación e intenciones es la de ampliar el código genético- deberá  enfrentarse con estos problemas.

4.- Sólo nos queda el  sistema que existe: el sistema tetradigital (o bi-digital). Un sistema de mínimos requisitos para dar cuenta de la enorme variabilidad de la vida del modo más eficaz posible. Y,  es que, como siempre se dice, la naturaleza es mucho más sabia.

Bioinformatica (1)

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28
julio

De nuevo el complejo CRISPR-Cas

Hace unos días os comentábamos el funcionamiento del complejo CRISPR- Cas9, que está siendo muy comentado en la comunidad científica por su gran accesibilidad y su fácil aplicación en comparación con otros métodos de ingeniería genómica. Por ello las investigadoras que publicaron el estudio van a recibir el Premio Princesa de Asturias 2015.

En tan sólo unos años ya se ha conseguido demostrar su aplicación en diferentes tipos celulares, como las células madres embrionarias pluripotentes. Esto abre un puerta al tratamiento de diferentes enfermedades humanas, pudiendo modificar células somáticas (células que forman los tejidos y órganos de un ser vivo) diferenciadas en animales y plantas, o efectuar cambios en el ADN de células reproductoras o germinales (precursoras de los gametos que transmiten la información genética a la descendencia) , lo que permitiría introducir cambios en los genoma del embrión y en el resto de las células de su organismo.

Recientemente una investigación de la Universidad de San Francisco ha utilizado la técnica CRISPR para modificar el genoma de las células T del sistema inmune; abriendo una nueva vía en la lucha contra el VIH, cáncer o la diabetes. Este tipo celular forma parte del sistema inmunitario, se genera en la médula ósea y viaja por el sistema circulatorio; siendo sencilla su extracción y posterior implantación en el individuo después de modificar su genoma.

Los principales problemas que se plantean siempre con estos nuevos avances científicos son el alcance y las implicaciones éticas que presentan. La comunidad científica ya ha recomendado no realizar modificaciones genómicas en la línea germinal humana, pero una vez la rueda esta en marcha es muy difícil pararla. La única manera de conseguir logros es seguir experimentando e investigando para desarrollar técnicas seguras y que nos permitan luchar contra las enfermedades que afectan al ser humano.

 

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11
mayo

Nuestro proyecto / Our project

What is DNA Didactic?

¿Qué es DNA Didactic?

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