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UNIDAD 4. LA REVOLUCIÓN
GENÉTICA
CIENCIAS DEL MUNDO
CONTEMPORÁNEO
1º BACHILLERATO
ÍNDICE
1. El ADN: el secreto de la vida.
2. Biotecnología: un conjunto de tecnologías.
3. Tecnología del ADN recombinante.
4. Técnicas de ingeniería genética.
5. Técnicas de clonación: clonación reproductiva.
6. Células madre o células troncales.
7. El genoma humano: nuestro libro de
instrucciones.
8. Bioética: la ética de la vida
1. El ADN: el secreto de la vida
• El ADN es una gran molécula formada por la
unión de otras moléculas más sencillas
llamadas nucleótidos.
• Cada nucleótido, a su vez, está compuesto por:
- Un grupo fosfato.
- Un hidrato de carbono llamado desoxirribosa.
- Una base nitrogenada: adenina (A), guanina
(G), citosina (C) o timina (T)
• Los nucleótidos se unen formando largas
cadenas donde se almacena la información para
la síntesis de proteínas, es decir, para el
mantenimiento y desarrollo de la vida.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
ESTRUCTURA DEL ADN
• El ADN, en general, está constituido por
dos largas cadenas de nucleótidos
enrolladas en forma de doble hélice.
• Las cadenas son complementarias
químicamente; establecen enlaces A – T
y C – G.
• Virus: su ADN es lineal o circular.
• Bacterias, mitocondrias y cloroplastos:
doble hélice circular.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
• En las células eucariotas, el ADN se asocia a unas
proteínas llamadas histonas que permiten su
compactación formando cromatina. Cuando la célula se
va a dividir la cromatina se condensa y forma los
cromosomas, que contienen los genes con la
información necesaria para la síntesis de una proteína.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
El ADN se replica
• Es la única molécula presente en los seres vivos
capaz de hacer una copia exacta de si misma,
es decir, de replicarse.
• En todas la células, la replicación sucede justo
antes de la división celular, para que cada una
de las células hijas reciba exactamente la
misma información de la célula madre.
• En la replicación, la doble hélice se desenrolla y
cada hebra actúa como molde para la síntesis
de una nueva cadena complementaria.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
• Durante la replicación pueden producirse
errores, que dan lugar a mutaciones. La
mayoría de estas no tienen consecuencias, pero
otras pueden ocasionar ciertos tipos de
enfermedades o procesos degenerativos, como
el cáncer. Además, tienen un papel importante
en el proceso evolutivo.
El ADN transmite su información
• Transcripción: es el proceso de síntesis
de ARN (ácido ribonucleico), que es el
encargado de leer la información genética
que posee el ADN y llevarla desde el
núcleo hasta el citoplasma.
- El ARN está formado por una sola cadena
de nucleótidos con ribosa en lugar de
desoxirribosa y en lugar de timina
contiene uracilo.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
Traducción
• El ARN mensajero sale del núcleo y se
dirige al citoplasma, donde se une a un
ribosoma.
• El ribosoma lee y traduce la información
codificada en el ARNm para formar una
proteína, utilizando el código genético.
• El ARN de transferencia transporta los
aminoácidos hasta el ribosoma
(anticodón) y se une al ARNm (codón).
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
BIOTECNOLOGÍA: UN CONJUNTO DE TECNOLOGÍAS
• Biotecnología: implica la manipulación
deliberada de material genético (ADN) de los
seres vivos con el fin de fabricar o modificar un
producto, mejorar animales o plantas o
desarrollar microorganismos con capacidades
determinadas para usos específicos.
• Las técnicas más empleadas son:
- Tecnología del ADN recombinante.
- Técnicas de ingeniería genética.
- Técnicas de clonación celular.
- Técnicas de cultivo de células y tejidos.
TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE
• Comprende una serie de técnicas que permiten
manipular el ADN, es decir, cortar, aislar, pegar,
reproducir y secuenciar fragmentos específicos del ADN
de cualquier organismo.
• El ADN recombinante es cualquier molécula de ADN
formada por la unión de segmentos de ADN de origen
diferente.
• Algunas de estas técnicas son:
- Enzimas celulares.
- Análisis de fragmentos de ADN.
- Hibridación mediante sondas de ADN.
- Clonación del ADN.
- Amplificación del ADN (PCR)
- Secuenciación del ADN
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
• Enzimas celulares: Se corta ADN de interés de células
vivas y se vuelve a unir donde nos interese mediante
enzimas (un tipo de proteínas). Estas enzimas son
enzimas de restricción (cortan) y ligasas (pegan).
• Análisis de fragmentos de ADN: podemos analizar un
fragmento de ADN que nos interese mediante distintas
técnicas, por ejemplo la electroforesis en gel de
agarosa.
- La electroforesis en gel de agarosa permite obtener el
patrón de bandas de ADN característico de cualquier
individuo, llamado huella génica. Es útil para averiguar
la identidad de un individuo comparándola con otras
muestras (autoría de un delito, paternidad y antiguos
misterios de la historia).
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
• Hibridación mediante sondas de ADN: es el proceso
en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla,
complementarias, se unen para originar una molécula de
ADN de cadena doble correctamente apareada.
- Se emplea para buscar genes que nos interesen en
una secuencia concreta de ADN.
- Para ello se utiliza una sonda de ADN, que es un
fragmento artificial de ADN de cadena sencilla marcado
con radiactividad o fluorescencia que presenta una
secuencia complementaria a la del gen que queremos
encontrar.
- Se emplean para detectar mutaciones, controlar la
expresión de genes cancerosos, realizar diagnósticos y
personalizar el tratamiento con medicamentos
• Clonación del ADN:
consiste en la obtención de
miles de millones de copias
idénticas de un fragmento
de ADN.
- Para ello se introduce el
fragmento en una molécula
transportadora, llamada
vector de clonación.
- Los vectores más
utilizados son los
plásmidos bacterianos.
• Amplificación del ADN: se basa en un
procedimiento llamado reacción en cadena de
la polimerasa (PCR), que origina millones de
copias de un segmento concreto de ADN
replicándolo in vitro (en un tubo de ensayo). Se
emplea cuando la muestra de ADN es muy
pequeña y necesitamos amplificarla.
• Secuenciación de ADN: se utilizan
técnicas automatizadas e informatizadas
para conocer la secuencia de nucleótidos
de un fragmento de ADN.
4. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA
• Son un conjunto de procedimientos que
permiten la manipulación del ADN de un
organismo para conseguir individuos con
genes adecuados a nuestras necesidades.
• Se pueden transferir genes entre especies
distintas, es decir, de un organismo a otro
cualquiera.
• Sus aplicaciones más importantes son la
obtención de organismos genéticamente
modificados (OGM) y la terapia génica.
ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS
• Son los organismos que contienen un gen
(transgén) procedente de otro organismo.
• Para llevarlo a cabo se emplean vectores, al
igual que en la clonación.
• Tiene numerosas aplicaciones en el caso de
microorganismos, animales y plantas.
Microorganismos transgénicos
• Mejora del medio ambiente: biorremediación
(eliminar contaminación ambiental, por ejemplo, mareas
negras) y producción de biocombustibles.
• Productos industriales, farmacéuticos y médicos:
enzimas de detergentes, vaqueros lavados a la piedra,
producción de antibióticos y proteínas humanas (por
ejemplo, insulina).
Animales transgénicos
• Aplicaciones:
- Aumentar la resistencia a enfermedades y mejorar la
producción (salmones que crecen más rápido, lana de
más calidad).
- Diseño de animales knockout (se introduce un gen
mutado en un individuo, como los ratones, para conocer
su efecto).
- Fabricar órganos de animales para trasplantes
(introducir genes humanos para aumentar la
compatibilidad de esos órganos).
- Crear granjas farmacéuticas (animales que contienen
genes que codifican proteínas humanas que se puede
purificar posteriormente).
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
Plantas transgénicas
• Desarrollar resistencia a herbicidas o plagas
(soja y maíz).
• Resistencia a heladas (fresas), sequías,
exceso de acidez y/o salinidad del suelo
(arroz).
• Retrasar la maduración (tomates).
• Mejorar el valor nutritivo (arroz dorado con
provitamina A).
• Producir sustancias de interés farmacológico.
TERAPIA GÉNICA
• Tiene como objetivo tratar, curar y prevenir
enfermedades producidas por un solo gen defectuoso
introduciendo en el paciente un gen terapéutico o
funcional.
- T. g. somática: se introduce el gen en varias células
concretas del cuerpo.
- T. g. de la línea germinal: se introducen células
transgénicas en un óvulo fecundado. No se ha llevado a
cabo en humanos.
• Se está investigando su uso en ciertos tipos de cáncer,
diabetes, alzheimer o parkinson.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
TÉCNICAS DE CLONACIÓN:
CLONACIÓN REPRODUCTIVA
• La clonación es el proceso mediante el cual se
producen organismos genéticamente idénticos
entre si e idénticos al progenitor.
• Los animales pueden ser clonados mediante
clonación reproductiva, sustituyendo el núcleo
del óvulo del donante y sustituyéndolo por el
núcleo de una célula del animal que queremos
clonar. Ese embrión “artificial” se implanta en el
útero de una madre “adoptiva” de la misma
especie.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
• Solo un pequeño porcentaje de animales clonados se desarrolla con
normalidad y habitualmente sufren diversas enfermedades y muerte
prematura.
• En el caso de Dolly, de 277 fusiones celulares, se desarrollaron 29
embriones tempranos que se implantaron a 13 madres de alquiler,
pero solamente un embarazo llegó a término y el cordero de raza
Finn Dorset 6LLS de 6.6 kg (alias Dolly) nació después de 148 días.
Vivió 6 años.
CÉLULAS MADRE O CÉLULAS TRONCALES
• Son células no especializadas, que
pueden dividirse indefinidamente
produciendo nuevas células madre o
diferenciarse en células especializadas
bajo las condiciones adecuadas.
• Los dos tipos principales son:
- Células madre embrionarias
- Células madre adultas
• Células madre
embrionarias: de la parte
interior del embrión temprano.
Son pluripotentes, es decir,
pueden originar cualquier tipo
de célula o tejido.
• Células madre adultas: en
algunos tejidos adultos, como
sangre o piel. Son
multipotentes, es decir,
pueden originar muchos tipos
de células distintas, pero no
todos.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
APLICACIONES DE LAS CÉLULAS MADRE
• Probar toxinas y nuevos
fármacos (medicamentos
antitumorales en líneas
cancerígenas).
• Estudiar las primeras
fases del desarrollo
embrionario y su control
genético.
• Terapias celulares y
trasplantes.
EL GENOMA HUMANO:
NUESTRO LIBRO DE INSTRUCCIONES
• Es el conjunto de todos los genes que posee nuestra
especie distribuidos en 23 pares de cromosomas.
• El Proyecto Genoma Humano, que comenzó en 1990
se ideó para localizar, secuenciar y estudiar la función
de todos los genes humanos. Finalizó en el año 2003.
• La comprensión del genoma humano puede ayudar a
identificar genes causantes de enfermedades
hereditarias y desarrollar nuevos planteamientos para su
prevención y tratamiento.
Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
BIOÉTICA: LA ÉTICA DE LA VIDA
• Es una actividad multidisciplinar que estudia los
problemas éticos que surgen de la aplicación de
las ciencias biomédicas y sus tecnologías que
pueden influir y modificar la vida humana y la de
otros organismos.
• En cualquier caso, estas técnicas no deben ser
empleadas en la mejora genética de la
humanidad.
• Su manipulación está legislada en cada país.
Aún así, algunos aspectos del uso de células
madre embrionarias generan polémica y
controversia. Por otra parte, la clonación con
fines reproductivos no es legal en ningún país.
• En el caso de los organismos transgénicos, hay
muchos problemas asociados a ellos:
- Alteración de poblaciones naturales próximas.
- Contaminación genética de otras especies.
- Reacciones alérgicas inesperadas.
- Semillas estériles que no pueden germinar.
- Control de los recursos por parte de las
compañías multinacionales.

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Unidad 4 - LA REVOLUCIÓN GENÉTICA

  • 1. UNIDAD 4. LA REVOLUCIÓN GENÉTICA CIENCIAS DEL MUNDO CONTEMPORÁNEO 1º BACHILLERATO
  • 2. ÍNDICE 1. El ADN: el secreto de la vida. 2. Biotecnología: un conjunto de tecnologías. 3. Tecnología del ADN recombinante. 4. Técnicas de ingeniería genética. 5. Técnicas de clonación: clonación reproductiva. 6. Células madre o células troncales. 7. El genoma humano: nuestro libro de instrucciones. 8. Bioética: la ética de la vida
  • 3. 1. El ADN: el secreto de la vida • El ADN es una gran molécula formada por la unión de otras moléculas más sencillas llamadas nucleótidos. • Cada nucleótido, a su vez, está compuesto por: - Un grupo fosfato. - Un hidrato de carbono llamado desoxirribosa. - Una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C) o timina (T) • Los nucleótidos se unen formando largas cadenas donde se almacena la información para la síntesis de proteínas, es decir, para el mantenimiento y desarrollo de la vida.
  • 5. ESTRUCTURA DEL ADN • El ADN, en general, está constituido por dos largas cadenas de nucleótidos enrolladas en forma de doble hélice. • Las cadenas son complementarias químicamente; establecen enlaces A – T y C – G. • Virus: su ADN es lineal o circular. • Bacterias, mitocondrias y cloroplastos: doble hélice circular.
  • 7. • En las células eucariotas, el ADN se asocia a unas proteínas llamadas histonas que permiten su compactación formando cromatina. Cuando la célula se va a dividir la cromatina se condensa y forma los cromosomas, que contienen los genes con la información necesaria para la síntesis de una proteína.
  • 9. El ADN se replica • Es la única molécula presente en los seres vivos capaz de hacer una copia exacta de si misma, es decir, de replicarse. • En todas la células, la replicación sucede justo antes de la división celular, para que cada una de las células hijas reciba exactamente la misma información de la célula madre. • En la replicación, la doble hélice se desenrolla y cada hebra actúa como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.
  • 11. • Durante la replicación pueden producirse errores, que dan lugar a mutaciones. La mayoría de estas no tienen consecuencias, pero otras pueden ocasionar ciertos tipos de enfermedades o procesos degenerativos, como el cáncer. Además, tienen un papel importante en el proceso evolutivo.
  • 12. El ADN transmite su información • Transcripción: es el proceso de síntesis de ARN (ácido ribonucleico), que es el encargado de leer la información genética que posee el ADN y llevarla desde el núcleo hasta el citoplasma. - El ARN está formado por una sola cadena de nucleótidos con ribosa en lugar de desoxirribosa y en lugar de timina contiene uracilo.
  • 14. Traducción • El ARN mensajero sale del núcleo y se dirige al citoplasma, donde se une a un ribosoma. • El ribosoma lee y traduce la información codificada en el ARNm para formar una proteína, utilizando el código genético. • El ARN de transferencia transporta los aminoácidos hasta el ribosoma (anticodón) y se une al ARNm (codón).
  • 16. BIOTECNOLOGÍA: UN CONJUNTO DE TECNOLOGÍAS • Biotecnología: implica la manipulación deliberada de material genético (ADN) de los seres vivos con el fin de fabricar o modificar un producto, mejorar animales o plantas o desarrollar microorganismos con capacidades determinadas para usos específicos. • Las técnicas más empleadas son: - Tecnología del ADN recombinante. - Técnicas de ingeniería genética. - Técnicas de clonación celular. - Técnicas de cultivo de células y tejidos.
  • 17. TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE • Comprende una serie de técnicas que permiten manipular el ADN, es decir, cortar, aislar, pegar, reproducir y secuenciar fragmentos específicos del ADN de cualquier organismo. • El ADN recombinante es cualquier molécula de ADN formada por la unión de segmentos de ADN de origen diferente. • Algunas de estas técnicas son: - Enzimas celulares. - Análisis de fragmentos de ADN. - Hibridación mediante sondas de ADN. - Clonación del ADN. - Amplificación del ADN (PCR) - Secuenciación del ADN
  • 19. • Enzimas celulares: Se corta ADN de interés de células vivas y se vuelve a unir donde nos interese mediante enzimas (un tipo de proteínas). Estas enzimas son enzimas de restricción (cortan) y ligasas (pegan). • Análisis de fragmentos de ADN: podemos analizar un fragmento de ADN que nos interese mediante distintas técnicas, por ejemplo la electroforesis en gel de agarosa. - La electroforesis en gel de agarosa permite obtener el patrón de bandas de ADN característico de cualquier individuo, llamado huella génica. Es útil para averiguar la identidad de un individuo comparándola con otras muestras (autoría de un delito, paternidad y antiguos misterios de la historia).
  • 22. • Hibridación mediante sondas de ADN: es el proceso en el que dos hebras de ADN de cadena sencilla, complementarias, se unen para originar una molécula de ADN de cadena doble correctamente apareada. - Se emplea para buscar genes que nos interesen en una secuencia concreta de ADN. - Para ello se utiliza una sonda de ADN, que es un fragmento artificial de ADN de cadena sencilla marcado con radiactividad o fluorescencia que presenta una secuencia complementaria a la del gen que queremos encontrar. - Se emplean para detectar mutaciones, controlar la expresión de genes cancerosos, realizar diagnósticos y personalizar el tratamiento con medicamentos
  • 23. • Clonación del ADN: consiste en la obtención de miles de millones de copias idénticas de un fragmento de ADN. - Para ello se introduce el fragmento en una molécula transportadora, llamada vector de clonación. - Los vectores más utilizados son los plásmidos bacterianos.
  • 24. • Amplificación del ADN: se basa en un procedimiento llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que origina millones de copias de un segmento concreto de ADN replicándolo in vitro (en un tubo de ensayo). Se emplea cuando la muestra de ADN es muy pequeña y necesitamos amplificarla.
  • 25. • Secuenciación de ADN: se utilizan técnicas automatizadas e informatizadas para conocer la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADN.
  • 26. 4. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA • Son un conjunto de procedimientos que permiten la manipulación del ADN de un organismo para conseguir individuos con genes adecuados a nuestras necesidades. • Se pueden transferir genes entre especies distintas, es decir, de un organismo a otro cualquiera. • Sus aplicaciones más importantes son la obtención de organismos genéticamente modificados (OGM) y la terapia génica.
  • 27. ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS • Son los organismos que contienen un gen (transgén) procedente de otro organismo. • Para llevarlo a cabo se emplean vectores, al igual que en la clonación. • Tiene numerosas aplicaciones en el caso de microorganismos, animales y plantas.
  • 28. Microorganismos transgénicos • Mejora del medio ambiente: biorremediación (eliminar contaminación ambiental, por ejemplo, mareas negras) y producción de biocombustibles. • Productos industriales, farmacéuticos y médicos: enzimas de detergentes, vaqueros lavados a la piedra, producción de antibióticos y proteínas humanas (por ejemplo, insulina).
  • 29. Animales transgénicos • Aplicaciones: - Aumentar la resistencia a enfermedades y mejorar la producción (salmones que crecen más rápido, lana de más calidad). - Diseño de animales knockout (se introduce un gen mutado en un individuo, como los ratones, para conocer su efecto). - Fabricar órganos de animales para trasplantes (introducir genes humanos para aumentar la compatibilidad de esos órganos). - Crear granjas farmacéuticas (animales que contienen genes que codifican proteínas humanas que se puede purificar posteriormente).
  • 31. Plantas transgénicas • Desarrollar resistencia a herbicidas o plagas (soja y maíz). • Resistencia a heladas (fresas), sequías, exceso de acidez y/o salinidad del suelo (arroz). • Retrasar la maduración (tomates). • Mejorar el valor nutritivo (arroz dorado con provitamina A). • Producir sustancias de interés farmacológico.
  • 32. TERAPIA GÉNICA • Tiene como objetivo tratar, curar y prevenir enfermedades producidas por un solo gen defectuoso introduciendo en el paciente un gen terapéutico o funcional. - T. g. somática: se introduce el gen en varias células concretas del cuerpo. - T. g. de la línea germinal: se introducen células transgénicas en un óvulo fecundado. No se ha llevado a cabo en humanos. • Se está investigando su uso en ciertos tipos de cáncer, diabetes, alzheimer o parkinson.
  • 34. TÉCNICAS DE CLONACIÓN: CLONACIÓN REPRODUCTIVA • La clonación es el proceso mediante el cual se producen organismos genéticamente idénticos entre si e idénticos al progenitor. • Los animales pueden ser clonados mediante clonación reproductiva, sustituyendo el núcleo del óvulo del donante y sustituyéndolo por el núcleo de una célula del animal que queremos clonar. Ese embrión “artificial” se implanta en el útero de una madre “adoptiva” de la misma especie.
  • 36. • Solo un pequeño porcentaje de animales clonados se desarrolla con normalidad y habitualmente sufren diversas enfermedades y muerte prematura. • En el caso de Dolly, de 277 fusiones celulares, se desarrollaron 29 embriones tempranos que se implantaron a 13 madres de alquiler, pero solamente un embarazo llegó a término y el cordero de raza Finn Dorset 6LLS de 6.6 kg (alias Dolly) nació después de 148 días. Vivió 6 años.
  • 37. CÉLULAS MADRE O CÉLULAS TRONCALES • Son células no especializadas, que pueden dividirse indefinidamente produciendo nuevas células madre o diferenciarse en células especializadas bajo las condiciones adecuadas. • Los dos tipos principales son: - Células madre embrionarias - Células madre adultas
  • 38. • Células madre embrionarias: de la parte interior del embrión temprano. Son pluripotentes, es decir, pueden originar cualquier tipo de célula o tejido. • Células madre adultas: en algunos tejidos adultos, como sangre o piel. Son multipotentes, es decir, pueden originar muchos tipos de células distintas, pero no todos.
  • 40. APLICACIONES DE LAS CÉLULAS MADRE • Probar toxinas y nuevos fármacos (medicamentos antitumorales en líneas cancerígenas). • Estudiar las primeras fases del desarrollo embrionario y su control genético. • Terapias celulares y trasplantes.
  • 41. EL GENOMA HUMANO: NUESTRO LIBRO DE INSTRUCCIONES • Es el conjunto de todos los genes que posee nuestra especie distribuidos en 23 pares de cromosomas. • El Proyecto Genoma Humano, que comenzó en 1990 se ideó para localizar, secuenciar y estudiar la función de todos los genes humanos. Finalizó en el año 2003. • La comprensión del genoma humano puede ayudar a identificar genes causantes de enfermedades hereditarias y desarrollar nuevos planteamientos para su prevención y tratamiento.
  • 43. BIOÉTICA: LA ÉTICA DE LA VIDA • Es una actividad multidisciplinar que estudia los problemas éticos que surgen de la aplicación de las ciencias biomédicas y sus tecnologías que pueden influir y modificar la vida humana y la de otros organismos. • En cualquier caso, estas técnicas no deben ser empleadas en la mejora genética de la humanidad. • Su manipulación está legislada en cada país. Aún así, algunos aspectos del uso de células madre embrionarias generan polémica y controversia. Por otra parte, la clonación con fines reproductivos no es legal en ningún país.
  • 44. • En el caso de los organismos transgénicos, hay muchos problemas asociados a ellos: - Alteración de poblaciones naturales próximas. - Contaminación genética de otras especies. - Reacciones alérgicas inesperadas. - Semillas estériles que no pueden germinar. - Control de los recursos por parte de las compañías multinacionales.