jueves, 16 de agosto de 2007

ADN, una molécula fácil de copiar



¿Por qué los ratones tienen ratones como hijos y no petunias, colibríes o neumococos? ¿Por qué los hijos se parecen a los padres? Estas sencillas cuestiones han venido espoleando la curiosidad de los pensadores desde tiempos inmemoriales. Es fácil entender como puede crecer un ser vivo, pero ¿cómo se genera uno nuevo? Para explicarlo se incluso se propuso que en el esperma había pequeños hombrecillos ya preformados esperando a crecer. Esta teoría del homúnculo tiene dos problemas fundamentales, colleva una regresión infinita, ya que el homúnculo ha de tener a su vez pequeños hombrecillos en su diminuto esperma, y además es falsa.


Hoy, por fortuna, disfrutamos del privilegio de conocer como a partir de un ser vivo se puede generar otro. La búsqueda de esta respuesta ha sido larga y tortuosa, pero creo que se puede afirmar que el punto de inflexión definitivo se encuentra en un artículo publicado por la revista Nature en 1953 firmado por Watson y Crick. En este trabajo se sugería una posible estructura para el ácido desoxirribonucleico (ADN). ¿Pero que tiene que ver esta estructura con las petunias?




Si la vida no tiene nada que ver con homúnculos, ¿cómo funciona? En los espermatozoides y los óvulos de los elefantes no hay elefantes microscópicos sino las instrucciones para construirlos. Cómo ya vimos las instrucciones están escritas en la molécula del ADN, lo que hace que un orangután fabrique pequeños orangutanes y no pequeños camellos es que las instrucciones presentes en el ADN de los orangutanes y de los camellos son diferentes. Para saber como se puede duplicar un ser vivo lo que hay que saber en realidad es como se pueden duplicar las instrucciones. Si tuvíesemos que dar a alguien unos planos lo primero que haríamos es ir a una fotocopiadora y generar una copia y esto es básicamente lo que hacen las células.


Lo que Watson y Crick descubrieron es cómo se las apañan las células sin fotocopiadoras. El truco que utilizan es tener las instrucciones escritas en una molécula, el ADN, que debido a su estructura es muy fácil de copiar. De hecho, lo que hace extraordinario al ADN es su capacidad para duplicarse, no su química, que es bastante aburrida comparada con la de las proteínas. Si se piensa detenidamente, como lo hizo Schrödinger no debería extrañar que la parte más esencial los seres vivos sea una molécula fácil de copiar ya que la característica más definitoria de un ser vivo es justamente su capacidad de generar nuevos seres similares a si mismo.



El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos. Cada uno de estos nucleótidos es una letra en el libro de instrucciones para fabricar al ser vivo y hay, en el ADN, cuatro tipos de nucleótidos: Adenina (A), Timina (T), Guanina(G) y Citosina (C), es decir, hay cuatro letras disponibles A, T, C y G. El quid de la cuestión es que la información presente en ambas cadenas del ADN es redundante, frente a una A siempre se encuentra una T y frente a una C siempre una G. Si en una de las cadenas está escrito GATACCA en la otra necesariamente encontraremos CTATGGT. Esta complementariedad de las bases se debe a sus propiedades químicas, concretamente a la capacidad de formar enlaces químicos débiles entre ellos. A y T encajan con dos enlaces y G y C con tres, cualquier otra combinación es difícil de obtener e inestable.


Este es el truco que hace que los seres vivos puedan copiarse tan fácilmente, una vez que tenemos una cadena es fácil generar la complementaria porque los nucleótidos saben con quien deben aparearse. Cuando una célula decide dividirse lo primero que hace es duplicar su material hereditario, el ADN. Para ello hace que las dos hebras se separen y utilizando cada una de ellas como molde genera una nueva molécula completa. Este proceso puede repetirse cuantas veces se desee y se acaba obteniendo una legión de clones.



No podría acabar de describir la estructura del ADN sin comentar que tiene que ver la famosa doble hélice con todo esto. Son las dos cadenas redundantes las que forman la doble hélice. La estructura se parece mucho a una escalera de caracol con las barandillas formadas por las cadenas y los peldaños por la parejas de AT y GC. Esta simetría espiral es extraordinariamente bella, pero no olvidemos que el verdadero secreto reside en la complementariedad de la información presente en las dos cadenas que forman la doble hélice, esto es lo que permite que los papas y las mamas tengan hijitos y que la rueda siga girando.



2 comentarios:

Jacob dijo...

El descubrimiento de la estructura en doble hélice del ADN es uno de los relatos clásicos de la historia de la ciencia de los que se echa mano para ejemplificar el funcionamiento de ésta. No sé si por ser de los que más detallada literatura reúne, pero desde luego es uno de los más fascinantes.

Perdona la pregunta, posiblemente esté comentada en alguna entrada, pero ¿cómo puede definirse un gen, o cómo se ha llegado a definir de forma aparentemente tan fácil?
Quiero decir, un gen no es más que un cacho de doble hélice más o menos largo, y todos los genes están unidos formando cromosomas, ¿cómo se puede decir "de aquí hasta aquí es el gen de la pigmentación roja del pelo"?

Bueno, buscando info por ahí, porque cada trozo de ADN da lugar a un ARN que guiará la creación de proteínas, ¿puede ser?
No sé, es extraño... todo ahí junto... ¿cómo es posible una diferenciación, simplemente por el lugar en el que se encuentra, por las secuencias que tiene alrededor?
¿No hay tal diferenciación, osea, un gen que da lugar tal proteína se define única y exclusivamente por esa proteína (que servirá para X)?
¿Podemos entonces cortar 2 cachos de ADN e intercambiarlos?

Me ahogo en un proceloso mar de dudas...

Bueno, no me hagas mucho caso, por desgracia nunca he comido un sandwich con parásitos.

aristarcos dijo...

Hola Jacob, te echaba de menos.
No somos nosotros los que debemos saber donde comienza y acaba un gen, es la propia maquinaria celular. Hay proteínas capaces de reconocer ciertas señales localizadas al principio y al final de los genes. Estas señales no son claras y todavía no sabemos del todo cuales son y como funcionan. La demostración de nuestras dudas queda patente cuando se comparan el número de genes que distintos programas de ordenador predicen en el genoma humano. Tenemos sólo una idea aproximada del número.
Hay muchos métodos para localizarlos, espero hacer una entrada sobre ese tema, aunque es un poco técnico.
Efectivamente una parte importante del gen es la que codifica para las proteínas, pero hay otros elementos, los reguladores, que dictan dónde y cuando deben construirse esas proteínas. Estos reguladores no tienen un código claro y no son fáciles de localizar.
Para complicar más el asunto hay que tener en cuenta que los genes no son un segmento continuo sino que están divididos en varias regiones a lo largo del genoma y que las células son capaces de reunir esta información dispersa.
Bueno creo que todo esto habrá que explicarlo en nuevas entradas.

Me alegra mucho volver a verte por aquí.
Saludos y gracias.