(30) CIENCIA, TECNOLOGÍA Y TECNO- CIENCIAS (BIO y NANO TECNOLOGÍA) 11 de mayo de 2002 10:00 a.m. Auditorium No. 1, Universidad Salvadoreña “Alberto Masferrer”

Presentación del tema: "(30) CIENCIA, TECNOLOGÍA Y TECNO- CIENCIAS (BIO y NANO TECNOLOGÍA) 11 de mayo de 2002 10:00 a.m. Auditorium No. 1, Universidad Salvadoreña “Alberto Masferrer”"— Transcripción de la presentación:

1 (30) CIENCIA, TECNOLOGÍA Y TECNO- CIENCIAS (BIO y NANO TECNOLOGÍA) 11 de mayo de 2002 10:00 a.m. Auditorium No. 1, Universidad Salvadoreña “Alberto Masferrer” JOSE ROBERTO ALEGRIA COTO, M.Sc. Depto. de Desarrollo Científico y Tecnológico ralegria@conacyt.gob.sv

2 Reflexionar sobre la historia del desarrollo de la ciencia y la tecnología y su impacto en la sociedad actual. Incentivar el espíritu crítico hacia el potencial de la investigación biotecnológica y nanotecnológica para el desarrollo de la humanidad y el país.. Presentar elementos de juicio que permitan comprender la importancia de que en El Salvador se haga investigación. OBJETIVOS:

3 En Grecia, s. VI y V, a.C. según Homero y Hesíodo: las formas de vida, las realizaciones y las capacidades humanas tienen su origen en un don de los dioses. Homero señala a Hefestos y Atenea como los transmisores de los saberes que dan paso a la cultura humana. Paso de un estadio primitivo, en que los hombres vivian de un modo parecido a los animales. El cambio a las formas de vida propiamente humanas obedece a que saben apropiarse de las capacidades técnicas contenidas en las obras que les transmiten Hefesto y Atenea. En ese contexto: INTRODUCCIÓN:

4 “el hombre se define como un ser que se distingue, fundamentalmente, de los animales por el dominio de las técnicas”. Técnicas que emplea para interactuar y adecuar la naturaleza para su bienestar, con lo cual acrecentó el conocimiento de su entorno generando la cultura. Con Platón, en Grecia, en el siglo IV a.C. aparecieron las grandes divisiones filosóficas entre ciencia, técnica, naturaleza y cultura. Posteriormente Aristóteles fue impulsor de la Teoría Platónica de la Cultura. Estas divisiones filosóficas se han mantenido hasta el siglo XX d.C. INTRODUCCIÓN:

5 DESARROLLO HISTÓRICO DE LA C&T REVOLUCION CIENTIFICA (1500) La ciencia moderna comienza a principios del siglo XVI por el ansia de conocer el universo, mediante un método sistemático, por: NICOLÁS COPÉRNICO (1473-1543), astrónomo polaco, cuyas observaciones astronómicas y matemáticas demostraron el doble movimiento de los planetas sobre si mismos y alrededor del sol. Se considera que sus aportes fueron críticos, innovativos y sintéticos (redujo la compleja y caótica interpretación del universo a una elegante simplicidad). TYCHO BRAHAE (1546-1601), astrónomo danés, que midió las posiciones planetarias y estelares con mayor precisión (antes de la invención del telescopio). JOHANNES KEPLER (1571-1630), astrónomo alemán, en las leyes que llevan su nombre describió el movimiento de los planetas alrededor del sol. GALILEO GALILEI (1564-1642), matemático, físico y astrónomo italiano, descubrió la ley de la caída de los cuerpos, enunció el principio de la inercia, inventó la balanza hidrostática, el termómetro y construyó el primer telescopio astronómico.

6 El apogeo de la Revolución Científica se marca con la creación de dos sociedades científicas nacionales, la Real Sociedad de Londres para la Promoción del Conocimiento de la Naturaleza (1662) y la Academia de Ciencias de Paris (1666). ISAAC NEWTON (1642-1727), matemático, físico, astrónomo y filósofo inglés, descubrió las leyes de la gravitación universal y de la descomposición de la luz. Creo el cálculo infinitesimal (inventado simultáneamente por el alemán Gottfried Leibniz). El resultado “Los Principios Matemáticos de la Filosofía Natural” usualmente conocidos como los “Principios” apareció en 1687. La publicación de los PRINCIPIOS se toma como el símbolo de la revolución científica y marca la culminación del movimiento comenzado con Copérnico. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA C&T REVOLUCION CIENTIFICA SIGLO XVII

7 DESARROLLO HISTÓRICO DE LA C&T LA CIENCIA Y LA REVOLUCION INDUSTRIAL La Ciencia Moderna (1500) y la Revolución Industrial (1750-1900) fueron cercanamente conectadas. Es difícil mostrar un efecto directo de los descubrimientos científicos sobre el surgimiento de los textiles o aun de la industria metalúrgica en Gran Bretaña, hogar de la Revolución Industrial, pero hubo similitud en las actitudes de la ciencia y de la industria naciente. La observación cercana y la cuidadosa generalización que llevan a una utilización práctica fueron similarmente en el siglo XVIII, características de industriales y exportadores.

8 TECNOLOGIA DEL PODER Turbina de viento Ferrocarril de vapor Ferrocarril de combustión interna Electricidad Petróleo DESARROLLO INDUSTRIAL Ingeniería Mecánica / Textiles / Químicos Agricultura / Ingeniería civil / Transporte (locomotora y buque de vapor, ferrocarril) / Comunicaciones (imprenta y teléfonos) / Tecnología militar / Metalurgia (hierro y acero, minerales de bajo grado) La REVOLUCIÓN INDUSTRIAL se caracterizó por el uso de: DESARROLLO HISTÓRICO DE LA C&T REVOLUCIÓN INDUSTRIAL (1750-1900)

9 DESARROLLO HISTÓRICO DE LA C&T LA CIENCIA Y LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL Para las innovaciones tecnológicas siguientes, la ciencia generó las bases. La Teoría Atómica de la Materia, desarrollada en las dos primeras décadas del siglo XIX, hizo posible el brote de la Industria Química, que después heredaría el siglo XX. La Electricidad y el Magnetismo fueron comprendidos como diferentes aspectos del mismo fenómeno, y como consecuencia de ello las ciudades de todo el mundo pueden estar debidamente iluminadas. La Mecánica de Newton (con el rigor científico de matemáticos franceses y alemanes durante dos siglos) parece describir completamente el comportamiento del mundo mecánico, y la Teoría de Darwin de la evolución de las especies mediante selección natural describe tanto la complejidad de los seres vivientes como su diversidad.

10 C IENCIA, TECNOLOGÍA EN EL SIGLO XX ECONOMIA TECNOLOGICA (1901-1945) La Economía Tecnológica se caracterizó por: Combustible y Poder (turbina de gas de locomotora, petróleo, electricidad, poder atómico) Industria e Innovación (mejoramientos en hierro y acero, materiales de construcción, plásticos, fibras sintéticas, hule sintético) Alimentos y Agricultura Ingeniería Civil Tecnología Militar Transporte / Comunicaciones Tecnología farmacéutica y médica

11 C IENCIA, TECNOLOGÍA EN EL SIGLO XX ECONOMIA TECNOLOGICA (1946-2000) La investigación en CIENCIA se divide en: BÁSICA: que no tiene el objetivo de aplicación a corto plazo. FUNDAMENTAL: investigación básica con perspectivas de aplicación. APLICADA: busca un desarrollo tecnológico con fines de innovación tecnológica. La TECNOLOGÍA es diseñada para sobreponerse a las fragilidades y limitaciones que tiene el hombre en su estado natural. La INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA está dirigida a la fabricación de productos industriales.

12 C IENCIA, TECNOLOGÍA EN EL SIGLO XX ECONOMIA TECNOLOGICA (1946-2000) La “EDAD DE LA TECNOLOGÍA DEL ESPACIO”, se desarrolló bajo la sombra de una guerra nuclear. Aunque las bombas no hayan sido usadas en una guerra desde esa época, las armas han tenido un gran desarrollo: la bomba de fisión de 1945 fue precedida por la bomba de fusión mas poderosa en 1950, y antes de 1960 los cohetes eran capaces de transportar esa bombas a través de miles de millas. Esta tecnología contribuyó a la polarización de dos poderes mundiales, que se esforzaron por ser precavidos.

13 Esta edad también se caracterizó por el Poder de los combustibles fósiles alternativos: Energía Nuclear de Fusión del Hidrógeno del Agua, Energía Solar. Turbina de gas (aviones a reacción; barcos, locomotoras de ferrocarril, y automóviles). Materiales (nuevos usos para viejos materiales, plásticos, fibras de vidrio, fibras de carbono, cerámicas resistentes a altas temperaturas). Automatización y Computadoras (ingeniería de control, automatización, y computación). Ingeniería Civil (técnicas de ingeniería de control, maquinaria excavadora y removedora de tierra, construcción de apartamentos en bloque, equipos del hogar). Comunicaciones (televisión, transistor, nuevas técnicas de impresión, nuevos dispositivos ópticos -lentes zoom-, técnicas físicas como el laser). C IENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD EN EL SIGLO XX ECONOMIA TECNOLOGICA (1946-2000)

14 La “economía de la información” es la base de los negocios mundiales. Tuvo su gestación y crecimiento con las industrias de los semiconductores y el software, y actualmente con Internet como acontecimiento central de su madurez y cuya etapa final se espera para el 2020 caracterizada por el uso generalizado de chips de bajo costo y de la tecnología inalámbrica que conectará todo. CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD SIGLO XX ECONOMIA DE LA INFORMACION (1947-2020)

15 La investigación se concibe en una interacción dinámica de los diferentes tipos de investigación (científica y tecnológica) como INVESTIGACIÓN ESTRATÉGICA, en la búsqueda de soluciones para aportar a problemas concretos. En el siglo XXI, las TECNOLOGÍAS EMERGENTES como lo son la Biotecnología y la Nanotecnología, en la práctica ocurre que no se distingue la frontera de lo que es investigación científica de investigación tecnológica, por la aplicación inmediata de los conocimientos generados, en consecuencia estas reciben el nombre de TECNOCIENCIAS. CIENCIA Y TECNOCIENCIA PARA EL SIGLO XXI

16 Los estudios prospectivos de los países desarrollados indican que el siglo XXI será la era de la “BIOECONOMÍA” que se inició el 26 de junio de 2000 con el borrador del genoma humano, se basa en la Biotecnología y predominará como la principal economía global. TECNOCIENCIA PARA EL SIGLO XXI TECNOLOGÍA EMERGENTE

17 BIOLOGÍA MOLECULAR

18 La técnica fue inventada por Alec Jeffreys en 1985. Prueba Forense. Usada en 1980 en GranBretaña como refuerzo de la ley. En USA hasta 1987. En Vir- ginia, Minnesota, Illinois y Florida, ha exonerado a individuos acusados de asaltos sexuales. Establecimiento de la paternidad. Los patrones de ADN son heredados, la mitad de la madre y la mitad del padre. Para establecer la paternidad, la huella digital genética de la madre, niño y padre alegado son comparadas. HUELLA GENETICA (DNA fingerprinting)

19 Es el campo de la ciencia en la cual la biología, la computación y la información tecnológica convergen en una misma disciplina. La ultimada meta de este campo es posibilitar el descubrimiento de nuevas ideas biológicas, así como crear una perspectiva global de la que puedan ser discernidos principios unificadores de la biología (www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/index.html). En la Universidad Wisconsin Madison, USA (mayo, 2002), un equipo de sus científicos de biología y computación, han recibido $ 5 millones para entrenar estudiantes, para que manejen los incrementados y complejos retos de la investigación en biología y medicina. El objetivo es que los estudiantes sean altamente calificados en biología y áreas cuantitativas como ciencias de la computación y estadísticas. BIOINFORMÁTICA

20 El microarreglo génico está basado en una base de datos de mas de 40,000 fragmentos de genes llamados Secuencias Expresadas Marcadoras (ESTs). Cientos o miles de ESTs son arregladas en una lámina similar a la de microscopio. Los ARNm de una célula particular son marcados con marcas “tags” fluorescentes que se hibridizan, a los ESTs en la lámina cuando las secuencias son complementarias a aquellas del ARNm. Un escaner mide la fluorescencia de cada muestra sobre la lámina, para determinar la actividad de los genes representados por los ESTs que están en la célula (www.nhgri.nih.gov). TECNOLOGÍA BIOCHIP O MICROARREGLO DE ADN

21 Humanos 30,000 genes GENOMICA Chimpancé 30,000 genes A. thaliana 25,000 genes Ratón 30,000 genes C. elegans 19,000 genes D. melanogaster 13,000 genes 98% idéntico 70% idéntico 20% idéntico 60% idéntico De 289 genes humanos implicados en enfermedades, hay 177 cercanamente similares a los genes de Drosophila. El genoma humano es 10 veces mas pequeño que el genoma de la salamandra Bolitoglossa subpalmata y 200 veces menor que el de la Ameba Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2% El Proyecto Genoma Humano se inició en 1990 previsto para el 2007, se terminó el 26 de Junio de 2000, con la secuenciación de todo el genoma humano de unos 30,000 genes y 3 mil millones de pares de bases (pb).

22 ESTRUCTURA DE UN GEN Promotores Exones Sitio de inicio de la Transcripción Sitio de terminación de la Transcripción Realzadores < 100 Kb Los promotores pueden ser genéricos o tejido específico La actividad del gen depende de los FACTORES de TRANSCRIPCIÓN (FT) que activan las ARN pol. Los FT son: los Factores de Transcripción General (se unen a secuencias promotoras genéricas) y los Activadores de Transcripción (se unen a secuencias promotoras específicas). Los FT pueden encenderse o apagarse en respuesta al medio ambiente. Intrones

23 La Proteómica es la “caracterización sistemática a gran escala de las proteínas presentes en una célula, tejido u organismo”. Es una disciplina en su infancia limitada por la tecnología disponible para quienes la practican. Este es un diferente paradigma del reduccionismo convencional de la investigación científica que típicamente se enfoca en un simple gen o una proteína; en tanto, que la investigación del Proteoma (conjunto de todas las proteínas que intervienen en los procesos biológicos de una especie) aborda problemas tales como el nivel de proteínas o actividades que cambian entre dos condiciones experimentales (Spelcher, 2002. The Scientist 16(8): 12, Apr. 15). PROTEOMICA

24 Se inició en la década de los 70s. Con esta tecnología, se pueden aislar los genes, manipularlos, introducirlos a nuevos hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja novedosa sobre el organismo natural. Estas tecnologías son intensivas en conocimiento dependen principalmente del recurso humano calificado, para utilizar adecuadamente la información disponible y requieren infraestructura instalada e inversiones de capital que están al alcance de países como el nuestro. INGENIERÍA GENÉTICA

25 Término genérico para la replicación en un laboratorio de genes, células u organismos de una entidad original, con copias genéticas exactas del gen, célula u organismo original. La técnica ha producido avances sensacionales en medicinas y vacunas. También hay investigación en clonación de células humanas, órganos y otros tejidos. Esto puede producir el reemplazo de piel, cartilagos y hueso para victimas de quemaduras y accidentes, o de órganos. CLONACION

26 Consiste en tomar el núcleo de una célula del paciente adulto y transferirlo a un óvulo humano cuyo núcleo se ha eliminado previamente. El resultado sería un embrión humano clónico (un clon del paciente). Sin embargo, el embrión no se implantaría en una mujer (lo que daría lugar a un hijo clónico del paciente). Sólo se le dejaría desarrollarse unos 4 o 5 días. Luego se elimina para obtener de él las células madre. CULTIVO DE CELULAS MADRES

27 Cerdos para Xenotransplantes: inactivación del gen 1,3 galactosil transferasa, disminución de la expresión del gen antiVCAM, y transferencia del gen humano de anticoagulación. Producción de proteína C humana en leche de cerdos, para tratar desórdenes como hemofilia. Expresión de precursor de la hormona de crecimiento proteasa resitente en tejido de músculo de cerdo. Secresión de hormonas de crecimiento humano en tejido seminal de cerdo. Producción de lisostafina en glandulas mamarias de ratones que previene mastitis por S. aureus. MODIFICACIONES GENETICAS EN ANIMALES

28 El Algodón Bt creciendo en China ha reducido el uso de pesticidas, incrementado la eficiencia de la producción y ha mejorado la salud del agricultor (Science,295, 674 (2002). CHINA ENCABEZA LA REVOLUCIÓN DE OGMs La investigación en cultivos de plantas genéticamente modificadas para alimentación, está detenida en muchas partes del mundo. En China las políticas están promoviendo el aumento de capacidad de la Biotecnología Vegetal. Los investigadores trabajan con más de 50 especies de plantas, que incluyen (arroz, trigo, papas y mani) y con más de 150 genes funcionales.

29 Adicionalmente a las tecno- logías de información y de Biotecnología está la Nanotecnología (tecnología nanométrica) que consiste en modificar átomos o moléculas para fabricar productos (10 átomos caben en un nanómetro, mil millonésima parte de un metro). TECNOCIENCIAPARA EL SIGLO XXI TECNOLOGÍA EMERGENTE

30 TECNOCIENCIA, NATURALEZA Y CULTURA PARA EL SIGLO XXI TECNOLOGÍA EMERGENTE ___________________________________________ La Prensa Grafica. Martes 19 de febrero de 2002.

31 NASA busca combinar avances en biotecnología y nanotecnología para modificar los genes de las plantas de manera bioregenerativo para que sus células produzcan micro sensores, transmisores y receptores moleculares, que supervisen funciones internas de las plantas e informen sobre su salud, para garantizar una buena cosecha de manera controlable y que produzcan flores y frutos bajo comando. Una idea paralela es diseñar plantas que produzcan sustancias químicas que las protegan del aumento de radiación en el espacio y en planetas con atmósferas poco densas tales como Marte. TECNOCIENCIA PARA EL SIGLO XXI HABITAR MAS ALLA DE LA TIERRA

32 La investigación de nuevas biotecnologías se lleva a cabo principalmente en los países industrializados y se concentra en sus necesidades por lo que países en desarrollo no obtendrán necesariamente un beneficio pleno de ellas. Las tecnologías están disponibles en primer lugar en los países desarrollados. TECNOCIENCIAS PARA PAÍSES EN DESARROLLO

33 Los tomadores de decisión política consideran que: “Los países desarrollados pueden hacer investigación, por que ésta es cara y países como el nuestro, usar el conocimiento que esta disponible a nivel mundial”. TECNOCIENCIAS PARA PAÍSES EN DESARROLLO

34 El que investiga genera nuevos CONOCIMIENTOS, disponibles como INFORMACIÓN, que puede llegar a ser CONOCIMIENTO útil, apropiado o adaptado, por la infraestructura de investigación de C&T que posea un país. TECNOCIENCIAS PARA PAÍSES EN DESARROLLO

35 REFLEXIÓN FINAL ¿Será oportuno que las universidades inicien la formación de recursos humanos en tecnologías emergentes? Probablemente lo que habría que hacer para contestar la pregunta es: romper con nuestros moldes mentales tradicionales; analizar el potencial que representa para nuestro país el acceso al conocimiento de las tecnologías emergentes; pensar en el futuro de la vida de nuestros hijos, nietos y de todos las generaciones siguientes; e insertar la respuesta como parte de procesos de mediano y largo plazo (que se construyen desde ya, en el día a día).

36 ¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION¡ BIENVENIDAS LAS PREGUNTAS Atentamente: ROBERTO ALEGRIA