TIPOS DE ADN
El ácido desoxirribonucleico(polímero de unidades menores denominados nucleótidos) junto con el ácido ribonucleico, constituye la porción prostética de los nucleoproteidos, cuyo nombre tiene un contexto histórico, ya que se descubrieron en el núcleo de la célula. Se trata de una molécula de gran peso molecular (macromolécula) que está constituida por tres sustancias distintas: ácido fosfórico, un monosacárido aldehídico del tipo pentosa (la desoxirribosa), y una base nitrogenada cíclica que puede ser púrica (adenina ocitosina) o pirimidínica (timina o guanina). La unión de la base nitrogenada (citosina, adenina, guanina o timina) con la pentosa (desoxirribosa) forma un nucleósido; éste, uniéndose al ácido fosfórico, nos da un nucleótido; la unión de los nucleótidos entre sí en enlace diester nos da el polinucleótido, en este caso el ácido desoxirribonucleico. Las bases nitrogenadas se hallan en relación molecular 1:1, la relación adenina + timina / guanina + citosina es de valor constante para cada especie animal. Estructuralmente la molécula de ADN se presente en forma de dos cadenas helicoidales arrolladas alrededor de un mismo eje (imaginario); las cadenas están unidas entre sí por las bases que la hacen en pares. Los apareamientos son siempre adenina-timina y citosina-guanina. El ADN es la base de la herencia.
2. Replicacion Del ADN
Es la capacidad que tiene el ADN de hacer copias o réplicas de su molécula. Este proceso es fundamental para la transferencia de la información genética de generación en generación. Las moléculas se replican de un modo semiconservativo. La doble hélice se separa y cada una de las cadenas sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. El resultado final son dos moléculas idénticas a la original.
3. Clases de ADN
El ADN es por lo común el constituyente básico
de la cromatina (cromosoma) nuclear en las células eucarióticas,
pero también existe en pequeña cantidad en las mitocondrias
y cloroplastos. En los procariontes forma el nucloide (que a diferencia de
los eucariontes no va asociado a proteínas, es desnudo) y en los virus
(DNAvirus)que lo poseen constituyen el virión o elemento infestante.
Por lo común su estructura tridimensional posee giro hacia la derecha
(ß-ADN,dextrogiro) que es la forma más estable y ocasionalmente
posee giro hacia la izquierda (z-ADN,levógiro) Acorde a las evidencias,
sólo una pequeña parte del ADN constituye genes (menos del 10
%). Existen diferentes tipos que los podemos dividir en:
-ADN de copia única(el 57 % del total) formados por segmentos de aproximadamente
1000 pares de nucleótidos del longitud, una pequeña parte de
este ADN contiene los genes.
-ADN repetitivo(20 %)son unidades de aproximadamente 300 pares de nucleótidos*
que se repiten en el genoma unas 105 veces(unidades de repetición).
Se intercalan con el ADN de copia única.
-ADN satélite(altamente repetitivo: 28 %)son unidades cortas de pares
de nucleótidos que se repiten en el genomio. Son característicos
en cada especie y pueden ser separados por centrifugación. Constituyen
la heterocromatina y no se le conoce función.
Los porcentajes indicados son del hombre y el ratón, y las proporciones
serían las mismas en otras especies.
Nucleótido*: Es una molécula compleja formado por una base nitrogenada,
un hidrato de carbono y un grupo fosfato (ácido fosfórico inorgánico),
unidos entre sí por enlaces covalentes.
Las bases nitrogenadas son anillos heterocíclicos compuesto además
del carbono e hidrógeno por nitrógeno. Son de dos tipos fundamentales,
las bases púricas (por ser derivadas de la purina, de dos anillos heterocíclicos)
y las bases pirimídicas (por ser derivadas de la pirimidina de un solo
anillo).
Dichas bases son cinco, pero en realidad solamente cuatro aparecen en el ADN.
Las bases púricas presentes son la adenina y guanina. Las bases pirimídicas
son la citosina y la timina (el uracilo es característico del ARN).
Si bien para la constitución del ADN se unifica a un solo grupo fosfato,
existen en las células una serie de nucleótidos de
singular importancia en el metabolismo celular. Estos producen enlaces muy
ricos de energía y los di- y tri- nucleótidos como el adenosin-tri-fosfato(ATP)
son los encargados de muchos procesos metabólicos.
Debe contener información útil biológicamente y que pueda
trasmitirse sin alteraciones. Por lo tanto debe permitir su duplicación
para permitir el paso de célula a célula y de generación
en generación. Por otra parte debe ser capaz de producir materia viva(proteínas)
a partir de dicha información. Y deberá ser capaz de variar
ocasionalmente, para favorecer los cambios evolutivos y de adaptación.
La función principal del ADN es mantener a través de una sistema
de claves (código genético) la información necesaria
para que las células hijas sean idénticas a las progenitoras
(información genética). Este proceso se almacena en la secuencia
de las bases (aparentemente aleatoria), que tiene una disposición que
es copiada al ARNm (traducción) para que en el ribosoma sintetice determinada
proteína. Este proceso es también denominado "dogma central
de la biología molecular". Por medio de los mecanismos de recombinación
y mutaciones se obtienen las variaciones necesarias para adaptaciones y evoluciones.
El núcleo dirige las actividades de la célula y en él
tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicación del ADN
o replicación, antes de comenzar la división celular, y la trascripción
o producción de los distintos tipos de ARN, que servirán para
la síntesis de proteínas. Como puede verse en estos últimos
dibujos, en una secuencia que va desde el ADN hasta el cromosoma.
El número 1 corresponde a la molécula
de ADN,
En el número 2 , vemos el ADN unido a proteínas globulares,
formando una estructura denominada "collar de perlas", formado por
la repetición de unas unidades que son los "núcleosomas",
que corresponderían a cada perla del collar.
En el número 3 se pasa a una estructura de orden superior formando
un "solenoide".
En el número 4, se consigue aumentar el empaquetamiento, formando la
fibra de cromatina, nuevos "bucles".
En el número 5, llegamos al grado de mayor espiralización y
compactación, formando un denso paquete de cromatina, que es en realidad,
un cromosoma.
4. Nucleosomas
Son unidades repetitivas formadas por un octámero de histonas (H2A, H2B, H3 y H4, dos de cada una), a manera de esferas aplanadas de 10 NM, alrededor del cual se arrolla una porción de ADN de 140 pares de bases en dos vueltas y sellados por fuera con la H1 en correspondencia con 60 pares de bases más, que actúan como un puente a otros núcleosomas. Esto hace que a la microscopía electrónica, por la digestión de ácidos débiles(se desprende la H1)se observen una estructura semejante a cuentas de un collar.
El ADN, que el de una célula humana totalmente desenrollado es de 2 mts aproximadamente de longitud, sufre con esta estructura un empaquetamiento de 5 a 7 veces de su longitud.
Las células
eucarióticas, que son la unidad anatomofuncional de la vida, se hallan
constituidas por una membrana plasmática, un citoplasma y un núcleo.
Obviando las diferencias entre las células animales y vegetales, en
el citoplasma se encuentran los organoides que son elementos necesarios para
el desarrollo, y mantenimiento celular: el retículo endoplásmico
y citoesqueleto como estructura interna; el aparato de Golgi como elemento
organizador de secreciones celulares; los lisosomas para la digestión
sustancias alimenticias y extrañas; las mitocondrias y cloroplastos
como transductores de energía y los ribosomas como sintetizadores de
proteínas. En su interior encontramos el núcleo, órgano
responsable de la información celular, y por lo tanto de nuestro interés.
De forma en relación con la de la célula que lo contiene, puede
haber uno o varios en cada una. Y con tamaño variable tiene una relación
equilibrada con el citoplasma (Índice núcleo plasmático).
Constituido por una membrana nuclear, doble que lo rodea y horadada por poros
grandes(150 Å) para el paso selectivo de los ARNm. En su interior existe
un coloide semejante al del citoplasma (núcleo plasma o carioplasma).
Existe un cuerpo muy denso(a veces doble o triple), que no posee membrana,
el nucleolo constituido especialmente por fosfoproteínas y ARN. En
el Microscopio Electrónico, se reconocen dos partes: una zona granular,
formada por gránulos y una zona fibrilar, de finas fibrillas. Ambas
zonas son de ribonucleoproteínas. Durante la mitosis desaparece y luego
se forma a partir del organizador nucleolar, durante la telofase y se mantiene
en la interfase. La región del cromosoma que corresponde al organizador
nucleolar posee los genes que codifican los ARNr solubles. La zona fibrilar
corresponde a la presencia de ARNr y ARNt y la zona granular contiene precursores
ribosómicos.
El elemento distintivo del núcleo es un cuerpo que aparece durante
la interfase tiñéndose intensamente con los colorantes básicos(ej.
hematoxilina) que se lo denominó cromatina(de cromos, color).
La cromatina nuclear se halla durante la interfase en dos estados: la eucromatina,
que constituiría al ADN funcional (en replicación o trascripción)
y que con coloraciones normales se tiñe débilmente(forma laxa)
y la heterocromatina, de ADN sin actividad y que se colorea intensamente(forma
densa). Durante la división celular se reorganiza en cuerpos bastoniformes
característicos llamados CROMOSOMAS.
La cromatina esta constituida por ADN y proteínas. La cantidad total
de ADN es constante para las células diploides de cada especie(valor
C), por ejemplo la Drosophíla tiene 40 veces mas que la Escherichia
coli(bacteria).Los vertebrados poseen cerca de 3 picogramos(pg), unas 700
veces mas que la E. coli. El hombre 2,87 pg y la salamandra (Amphiuma) 84
pg.
La molécula de ADN está constituida por dos largas cadenas de
nucleótidos unidas entre sí formando una doble hélice.
Las dos cadenas de nucleótidos que constituyen una molécula
de ADN, se mantienen unidas entre sí porque se forman enlaces entre
las bases nitrogenadas de ambas cadenas que quedan enfrentadas. La unión
de las bases se realiza mediante puentes de hidrógeno, y este apareamiento
está condicionado químicamente de forma que la adenina (A) sólo
se puede unir con la timina (T) y la guanina (G) con la citosina (C).
La estructura de un determinado ADN está definida por la "secuencia"
de las bases nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, residiendo precisamente
en esta secuencia de bases la información genética del ADN.
El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el
ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden
es el que constituye las instrucciones del programa genético de los
organismos. Conocer esta secuencia de bases, es decir, secuenciar un ADN equivale
a descifrar su mensaje genético.
5. Mitosis
Es la división celular que consiste en que a
partir de una célula se obtienen 2 células hijas, genéticamente
idénticas a la madre. Se produce en cualquier célula eucarionte,
ya sea diploide o haploide y como mantiene invariable el número de
cromosomas, las células hijas resultarán diploides, si la madre
era diploide o haploide. La división del citoplasma se llama citocinesis,
y la división del núcleo, cariocinesis. Algunas células
no realizan mitosis y permanecen en un estado interfásico, pero otras
la realizan frecuentemente (células embrionarias, células de
zonas de crecimiento, células de tejidos sujetos a desgaste.).
Función: crecimiento y desarrollo del organismo multicelular, y la
regeneración de tejidos expuestos a destrucción de células.
En unicelulares, cumple la función de reproducción asexual.
Cada mitosis está precedida por una interfase, donde se produce la
duplicación del material genético. Actúa como un mecanismo
que asegura que cada célula hija reciba la misma información
genética.
Etapas: Profase, Pro metafase, Metafase, Anafase y Telofase.
Resultado de una división mitótica es la obtención de
células hijas(2) con igual carga cromosómica, o sea, de una
célula diploide con su carga cromosómica diplode se obtienen
dos células hijas también diploides. Siguiendo el principio
de que los cromosomas hermanos(homólogos) no pueden ir a un mismo polo
se distribuyen aleatoramente.
6. Núcleo Celular
Es un corpúsculo contenido en el citoplasma de las células animales
y vegetales, que contiene los cromosomas y es centro de información
que dirige la síntesis proteica . Su forma es variable (redondo, oval
o elíptico, etc.), su volumen es relativo (pero la relación
núcleo-citoplasma es constante); ocupa una posición central
en la célula (en general), pero puede estar situado parietalmente.
En todas las células existe un núcleo, pero también hay
células binucleadas y plurinucleadas. El núcleo se halla rodeado
por una membrana nuclear atravesada por poros. Los núcleos presentan
un doble aspecto según se hallen en reposo o en etapa de división
celular. En período de reposo se observan en su interior nucleolos.
Su composición química es compleja (proteínas, lípidos,
compuestos inorgánicos, ADN, ARN, protaminas e histonas).
En su interior se encuentra los cromosomas, que contienen el material genético
responsable del funcionamiento celular y de la transmisión de los caracteres
que se heredan
discreta que contiene los cromosomas, recipientes de la dotación genética de la célula. Está separado del resto de la célula por una membrana nuclear de doble capa y contiene un material llamado núcleoplasma. La membrana nuclear está perforada por poros que permiten el intercambio de material celular entre núcleoplasma y citoplasma. El núcleo es un orgánulo característico de las células eucariota. El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina.
7. El ARN: Otro Acido Importante
Este ácido, al igual que el ADN, está compuesto por tres sustancias: ácido fosfórico, un monosacárido del tipo pentosa (la ribosa) y una base nitrogenada cíclica que puede ser púrica (uracilo) o pirimidínica (adenina o citosina). La unión de la base nitrogenada con la pentosa forma un nucleósido, el cual al unirse con el ácido fosfórico da un nucleótido; la unión entre sí en enlace diester da el polinucleótido, en este caso el ácido ribonucleico. En algunos virus el ARN es el material de la herencia y experimenta autoduplicación; pero básicamente se encuentra en los ribosomas (ácido ribonucleico ribosómico) y como ácido de transferencia y mensajero.
Dos Grandes Grupos De Celulas
Existen dos tipos de células: las procariotas, que se encuentran en
los organismos agrupados en el reino Moneras (bacterias) y se caracterizan,
sobre todo, por la ausencia de un núcleo, es decir, no poseen una membrana
nuclear que encierre la información genética de la célula,
y las células eucariota, que están presentes en todos los seres
vivos, excepto en las bacterias, y poseen un núcleo verdadero. Además
de la membrana nuclear, las células eucariota poseen compartimientos
y sistemas de transportes internos, formados por una compleja red de membranas.
Genoma Humano
El Genoma Humano es el número total de cromosomas del cuerpo. Los cromosomas contienen aproximadamente 80.000 genes, los responsables de la herencia. La información contenida en los genes ha sido decodificada y permite a la ciencia conocer mediante tests genéticos, qué enfermedades podrá sufrir una persona en su vida. También con ese conocimiento se podrán tratar enfermedades hasta ahora incurables. Pero el conocimiento del código de un genoma abre las puertas para nuevos conflictos ético-morales, por ejemplo, seleccionar que bebes van a nacer, o clonar seres por su perfección. Esto atentaría contra la diversidad biológica y reinstalaría entre otras la cultura de una raza superior, dejando marginados a los demás. Quienes tengan desventaja genética quedarían excluidos de los trabajos, compañías de seguro, seguro social, etc. similar a la discriminación que existe en los trabajos con las mujeres respecto del embarazo y los hijos.
Un genoma es el número total de cromosomas, o sea todo el DNA (ácido desoxirribonucleico) de un organismo, incluido sus genes, los cuales llevan la información para la elaboración de todas las proteínas requeridas por el organismo, y las que determinan el aspecto, el funcionamiento, el metabolismo, la resistencia a infecciones y otras enfermedades, y también algunos de sus procederes.
En otras palabras, es el código que hace que seamos como somos. Un gen es la unidad física, funcional y fundamental de la herencia. Es una secuencia de nucleótidos ordenada y ubicada en una posición especial de un cromosoma. Un gen contiene el código específico de un producto funcional.
El DNA es la molécula que contiene el código de la información genética. Es una molécula con una doble hebra que se mantienen juntas por uniones lábiles entre pares de bases de nucleótidos. Los nucleótidos contienen las bases Adenina(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).
La importancia de conocer acabadamente el genoma es que todas las enfermedades tienen un componente genético, tanto las hereditarias como las resultantes de respuestas corporales al medio ambiente.
El Proyecto Genoma Humano es una investigación internacional que busca seleccionar un modelo de organismo humano por medio del mapeo de la secuencia de su DNA. Se inició oficialmente en 1990 como un programa de quince años con el que se pretendía registrar los 80.000 genes que codifican la información necesaria para construir y mantener la vida. Los rápidos avances tecnológicos han acelerado los tiempos esperándose que se termine la investigación completa en el 2003.
Cuando faltan sólo tres años (2003) para el cincuentenario del descubrimiento de la estructura de la doble hélice por parte de Watson & Crick (1953), se ha producido el mapeo casi completo del mismo.
Los objetivos del Proyecto son:
· Identificar los aproximadamente 100.000 genes humanos en el DNA.
· Determinar la secuencia de 3 billones de bases químicas que conforman el DNA.
· Acumular la información en bases de datos.
· Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías de secuenciación.
· Desarrollar herramientas para análisis de datos.
· Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales que se derivan del proyecto.
Este proyecto ha suscitado análisis éticos, legales, sociales y humanos que han ido más allá de la investigación científica propiamente dicha. (Declaración sobre Dignidad y Genoma Humanos, UNESCO).
El propósito inicial fue el de dotar al mundo de herramientas trascendentales e innovadoras para el tratamiento y prevención de enfermedades. Como se expresó, el genoma es el conjunto de instrucciones completas para construir un organismo, humano o cualquiera. El genoma contiene el diseño de las estructuras celulares y las actividades de las células del organismo. El núcleo de cada célula contiene el genoma que está conformado por 24 pares de cromosomas, los que a su vez contienen alrededor de 80.000 a 100.000 genes, los que están formados por 3 billones de pares de bases, cuya secuencia hace la diferencia entre los organismos.
Se localiza en el núcleo de las células. Consiste en hebras de DNA estrechamente arrolladas y moléculas de proteína asociadas, organizadas en estructuras llamadas cromosomas. Si desenrollamos las hebras y las adosamos medirían mas de 5 pies, sin embargo su ancho sería ínfimo, cerca de 50 trillonésimos de pulgada.
El DNA que conforma el genoma, contiene toda la información necesaria para construir y mantener la vida desde una simple bacteria hasta el organismo humano. Comprender como el DNA realiza la función requiere de conocimiento de su estructura y organización.
La molécula de DNA consiste de dos hebras arrolladas helicoidalmente, una alrededor de la otra como escaleras que giran sobre un eje, cuyos lados hechos de azúcar y moléculas de fosfato se conectan por uniones de nitrógeno llamadas bases.
Cada hebra es un acomodamiento linear de unidades similares repetidas llamadas nucleótidos, los que se componen de un azúcar, un fosfato y una base nitrogenada. Cuatro bases diferentes están presentes en la molécula de DNA y son:
· Adenina (A)
· Timina (T)
· Citosina (C)
· Guanina (G)
El orden particular de las mismas es llamada secuencia de DNA, la cual especifica la exacta instrucción genética requerida para crear un organismo particular con características que le son propias. La adenina y la guanina son bases púricas, en cambio la citosina y la timina son bases pirimidínicas.
Las dos hebras de DNA son mantenidas juntas por uniones entre bases que forman los pares de bases. El tamaño del genoma es usualmente basado en el total de pares de bases. En la especia humana, contiene aproximadamente 3 billones de pares de bases. Otros organismos estudiados con motivo de éste estudio fueron la bacteria Escherichia coli, la mosca de la fruta, y las ratas de laboratorio.
Cada vez que la célula se divide en células hijas, el genoma total se duplica, en el caso del genoma humano esta duplicación tiene lugar en el núcleo celular. Durante la división, el DNA se desenrolla y rompe las uniones entre pares de base permitiendo a las hebras separarse. Cada hebra dirige la síntesis de una nueva hebra complementaria con nucleótidos libres que coinciden con sus bases complementarias de cada hebra separada.
Existe una forma estricta de unión de bases, así se forman pares de adenina - timina (AT) y citosina - guanina (CG). Cada célula hija recibe una hebra vieja y una nueva. Cada molécula de DNA contiene muchos genes, la base física y funcional de la herencia. Un gen es una secuencia específica de nucleótidos base, los cuales llevan la información requerida para la construcción de proteínas que proveerán de los componentes estructurales a las células y tejidos como también a las enzimas para una esencial reacción bioquímica.
El genoma humano comprende aproximadamente entre 80.000 y 100.000 genes. Sólo el10% del genoma incluye la secuencia de codificación proteica de los genes. Entremezclado con muchos genes hay secuencias sin función de codificación, de función desconocida hasta el momento.
Los tres billones de pares de bases del genoma humano están organizados en 23 unidades distintas y físicamente separadas, llamadas cromosomas. Todos los genes están dispuestos linealmente a lo largo de los cromosomas. EL núcleo de muchas células humanas contiene dos tipos de cromosomas, uno por cada padre. Cada set, tiene 23 cromosomas simples, 22 de tipo autosómico y uno que puede ser X o Y que es el cromosoma sexual. Una mujer normal tendrá un par de cromosomas X (XX), y un hombre normal tendrá un cromosoma X y otro Y (XY). Los cromosomas contienen aproximadamente igual cantidad de partes de proteína y DNA. El DNA cromosómico contiene un promedio de 150 millones de bases. Los cromosomas pueden ser evidenciables mediante microscopio óptico y cuando son teñidos revelan patrones de luz y bandas oscuras con variaciones regionales. Las diferencias en tamaño y de patrón de bandas permite que se distingan los 24 cromosomas uno de otro, el análisis se llama cariotipo.
Las anomalías cromosómicas mayores incluyen la pérdida o copias extra, o pérdidas importantes, fusiones, translocaciones detectables microscópicamente. Así, en el Sindrome de Down se detectauna tercer copia del par 21 o trisomía 21.
Otros cambios son tan sutiles que solo pueden ser detectados por análisis molecular, se llaman mutaciones. Muchas mutaciones están involucradas en enfermedades como la fibrosis quística, anemias de células falciformes, predisposiciones a ciertos cánceres, o a enfermedades psiquiátricas mayores, entre otras.
Toda persona posee en sus cromosomas frente a cada gen paterno su correspondiente gen materno. Cuando ese par de genes materno-paterno (grupo alemorfo) son determinantes de igual función o rasgo hereditario, se dice que el individuo es homocigótico para tal rasgo, por el contrario se dice que es heterocigótico. Como ejemplo podemos citar que un gen transmita el rasgo hereditario del color de ojos verde y el otro el color de ojos marrón. Se trata de heterocitogas para el rasgo color de ojos. Si a su vez, uno de esos genes domina en la expresión del rasgo al otro gen enfrentado, se dice que es un gen heredado dominante, de lo contrario se dice que es recesivo.
Las instrucciones de los genes son transmitidas indirectamente a través del ARN mensajero (ARNm), el cual es un intermediario transitorio. Para que la información de un gen sea expresada, un RNA complementario produce un proceso llamado trascripción, desde la plantilla del DNA del núcleo. Este RNAm, se mueve desde el núcleo hasta el citoplasma celular, donde sirve como plantilla para la síntesis protéica.
La maquinaria celular que sintetiza proteínas traduce los códigos en cadenas de aminoácidos que constituyen la proteína molecular. En el laboratorio se puede aislar el ARNmy ser utilizado como plantilla para sintetizar un DNA complementario (DNAc), el cual puede ser usado para ubicar los genes correspondientes en el mapa cromosómico.
Desde un punto de vista no científico, el mapa del genoma humano es una herramienta genética que permite estudiar la evolución del hombre y que cambiará drásticamente la medicina actual tal como la conocemos. Será una cambio de paradigma. Permitirá el tratamiento de enfermedades hasta ahora sin cura. Las investigaciones estuvieron a cargo fundamentalmente de Estados Unidos (Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano -NHGRI- de Maryland) y Gran Bretaña (Centro Sanger en Cambridge), pero también acompañaron Francia, Alemania, Japón y China.
Hoy el mapa del genoma está casi completado. Se abre también el camino para la manipulación genética, motivo por el cual se han dictado documentos tendientes a acotar ese aspecto. La empresa privada Celera Genomics de Rockville (EEUU), es la que lidera los procesos. La investigación duró diez años e insumió cerca de 2.000 millones de costo.
La fiabilidad del mapa de 3.000 millones de pares de bases llegará a un 99,99%. Además se conocerá el número preciso de genes del organismo calculado entre 60.000 y 100.000. Actualmente el 85% del genoma está detalladamente mapeado.
El mito del ser humano inmortal y perfecto se asocia a la aplicación practica de los conocimientos del mapa del genoma humano. Como se puede apreciar, la búsqueda de la raza perfecta buscada hace años por Hitler resulta ser una aspiración de la raza humana ahora encarnada en el proyecto del genoma humano.
El conocimiento del genoma permitirá que se creen nuevas drogas terapéuticas que desplazarán a las anteriores en la medida que los presupuestos permitan comprarlas. De este modo se podrá polarizar la industria farmacéutica. Las nuevas drogas prometen tener menores efectos colaterales que las actuales.
Se puede comparar la medicina tradicional como a un técnico que pone a punto un programa de computación ajeno con otro que conoce el código del mismo. Hoy ya con el conocimiento del genoma humano, conocemos el código, antes sólo podíamos configurar el programa. Será pues el mayor avance médico de la humanidad.
Se le podrá informar a una persona, que puede comer alimentos grasos porque carece de predisposición genética a la obesidad y a enfermedades cardíacas, pero que debe huir del alcohol porque es genéticamente propenso al alcoholismo. Además el grado de certidumbre que otorga el conocimiento del código genético resultaría más creíble para la persona en cuestión, ya que sabe que lo que se le informa será absolutamente cierto. Es una predicción absoluta, de su futuro. Podríamos hablar de genomancia o sea la adivinación del futuro mediante el código genético.
Si una persona carece de un determinado tipo de célula que le produce una enfermedad, la misma se podrá cultivar y luego colocar al sujeto. Claro que ésto debería en principio ser realizado periódicamente ya que el sujeto carecería de la habilidad propia para restaurar la función. Pero la terapia de línea germinal, apuntaría a solucionar ese inconveniente, ya que afectaría las futuras generaciones celulares. Esto es impredecible y éticamente intolerable, pero de no serlo o de permitirse se borrarían del planeta el síndrome de Down o el SIDA.
Hasta ahora, el médico ha tenido muy clara su tarea: devolver al paciente al estado natural de salud. Pero cuando pueda manipular el programa vital, ¿resistirá la tentación de mejorar el modelo?.
Dentro de los llamados beneficios anticipados del Proyecto figuran a nivel de Medicina molecular, la posibilidad de mejorar el diagnostico de enfermedades, detección temprana de predisposiciones genéticas a ciertas enfermedades, el diseño racional de drogas, terapia génica, sistemas de control para drogas y farmacogenomas.
Se ha estudiado un gen que determina la producción de la proteína llamada SPARC, la que normalmente impide al organismo atacar y anular células cancerígenas. La terapia génica en éstos casos actúa permitiendo que las células cancerosas sean atacadas por el organismo.
A nivel de genomas microbianos, sirvió para explorar nuevas fuentes de energía (bioenergía), monitoreo del medio ambiente para detección de poluciones, protección contra guerra Química y biológica y eficiente limpiado de residuos tóxicos. También es útil para estimar el daño y riesgo por exposición a la radiación, agentes mutagénicos, toxinas cancerígenas y reducción de probabilidad de mutaciones hereditarias. La identificación de oncogenes (genes que permiten que un sujeto que se exponga a ciertas sustancias desarrolle un determinado tumor, ejemplo, quien posea el oncogen para el cáncer de pulmón y fume cigarrillos desarrollará cáncer de pulmón a diferencia de quien no tenga dicho oncogen).
En bioarqueología, evolucionismo y migración humana tiene su utilidad en las mutaciones de linaje, migraciones de diferentes grupos poblacionales basados en el DNA mitocondrial, mutaciones del cromosoma Y, además de comparar los cambios evolutivos con eventos históricos.
En identificación forense, para potenciales sospechosos en los cuales el DNA puede conducir a liberar a personas que fueran acusadas de crímenes injustamente, para identificar víctimas de catástrofes, paternidad y otras relaciones familiares, identificar y proteger especies en peligro, detectar bacterias que pueden polucionar agua, aire, alimentos, determinar compatibilidad de órganos donantes en programas de trasplante, determinar el pedigree en ganados y para autenticar productos de consumo como caviar, vinos.
En agricultura, ganadería y bioprocesamientos, se utiliza para mejorar la resistencia de cultivos ante insectos, sequías, para hacerlos más productivos y saludables igualmente para producir animales más saludables y nutritivos, elaborar biopesticidas, vacunas comestibles y nueva limpieza del medio ambiente de plantas como tabaco.
Los problemas derivados de la investigación genética son la equidad en su uso por parte de aseguradoras, seguro social, escuelas, agencias de adopción, cumplimiento de la ley, instituciones militares. A quien pertenece la potestad del control? Otro problema es el impacto psicológico y la estigmatización debido a diferencias individuales y acerca de cómo influirá a la sociedad el determinismo genético. El personal que cuida de la salud aconsejará a los padres acerca de los riesgos y limitaciones de la tecnología genética. Qué tan confiable será, además de útil, el testeo genético fetal?
Respecto de la terapia génica usada para tratar o curar trastornos genéticos plantea la pregunta acerca de qué es una discapacidad o trastorno y quién decide acerca del mismo.
Las dishabilidades son enfermedades? ¿Deben
ser curadas o prevenidas?
El mejoramiento génico incluye el uso de terapia genética para
suplir características como la altura que un padre podría querer
en sus hijos, pero que no significa la prevención de una enfermedad,
sino la búsqueda de un ser perfecto acorde a un ideal.
Si ésto se vuelve una práctica común, como podría afectar la diversidad genética?
Finalmente, que consecuencias sociales traería a la humanidad?
La equidad en el uso de las tecnologías génicas, plantea quién tendrá acceso a la misma y quien pagará por su uso.
Los estudios clínicos incluyen educación de proveedores de servicios de salud, pacientes y público, acerca de cómo se implementarán los testeos genéticos.
En 1992, Craig Venter, investigador del NHI (National Health Institute) solicitó patentes por 2750 fragmentos de ADN. El original pedido de patentamiento fue rechazado por no cumplir con los requisitos técnicos de las patentes ya que las funciones de dichos fragmentos no estaban definidas todavía, al menos públicamente. Sin embargo el hecho devino en una furia de patentamientos similares. Actualmente Venter y su socio Hunkapiller, experto en bioinformática, trabajan en Celera Genomics y su meta es descifrar el genoma en su totalidad en el 2001.
2. Función de los genes: el ADN y el código de la vida
Después de que la ciencia de la genética se estableciera y de que se clarificaran los patrones de la herencia a través de los genes, las preguntas más importantes permanecieron sin respuesta durante más de cincuenta años: ¿cómo se copian los cromosomas y sus genes de una célula a otra, y cómo determinan éstos la estructura y conducta de los seres vivos? A principios de la década de 1940, dos genetistas estadounidenses, George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum, proporcionaron las primeras pistas importantes. Trabajaron con el hongo Neurospora y Penicillium, y descubrieron que los genes dirigen la formación de enzimas a través de las unidades que los constituyen. Cada unidad (un polipéptido) está producida por un gen específico. Este trabajo orientó los estudios hacia la naturaleza química de los genes y ayudó a establecer el campo de la genética molecular. Desde hace tiempo se sabe que los cromosomas están compuestos casi en su totalidad por dos tipos de sustancias químicas, proteínas y ácidos nucleicos. Debido en parte a la estrecha relación establecida entre los genes y las enzimas, que son proteínas, al principio estas últimas parecían la sustancia fundamental que determinaba la herencia. Sin embargo, en 1944, el bacteriólogo canadiense Oswald Theodore Avery demostró que el ácido desoxirribonucleico (ADN) era el que desempeñaba esta función. Extrajo el ADN de una cepa de bacterias y lo introdujo en otra cepa. La segunda no sólo adquirió las características de la primera sino que también las transmitió a generaciones posteriores. Por aquel entonces, se sabía que el ADN estaba formado por unas sustancias denominadas nucleótidos. Cada nucleótido estaba compuesto a su vez por un grupo fosfato, un azúcar conocido como desoxirribosa, y una de las cuatro bases que contienen nitrógeno. Las cuatro bases nitrogenadas son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).En 1953, el genetista estadounidense James Dewey Watson y el británico Francis Harry Compton Crick aunaron sus conocimientos químicos y trabajaron juntos en la estructura del ADN. Esta información proporcionó de inmediato los medios necesarios para comprender cómo se copia la información hereditaria. Watson y Crick descubrieron que la molécula de ADN está formada por dos cadenas, o filamentos, alargadas que se enrollan formando una doble hélice, algo parecido a una larga escalera de caracol. Las cadenas, o lados de la escalera, están constituidas por moléculas de fosfato e hidratos de carbono que se alternan. Las bases nitrogenadas, dispuestas en parejas, representan los escalones. Cada base está unida a una molécula de azúcar y ligada por un enlace de hidrógeno a una base complementaria localizada en la cadena opuesta. La adenina siempre se vincula con la timina, y la guanina con la citosina. Para hacer una copia nueva e idéntica de la molécula de ADN, sólo se necesita que las dos cadenas se extiendan y se separen por sus bases (que están unidas de forma débil); gracias a la presencia en la célula de más nucleótidos, se pueden unir a cada cadena separada bases complementarias nuevas, formando dos dobles hélices. Si la secuencia de bases que existía en una cadena era AGATC, la nueva contendría la secuencia complementaria, o "imagen especular", TCTAG. Ya que la "base" de cada cromosoma es una molécula larga de ADN formada por dos cadenas, la producción de dos dobles hélices idénticas dará lugar a dos cromosomas idénticos La estructura del ADN es en realidad mucho más larga que la del cromosoma, pero se halla muy condensada. Ahora se sabe que este empaquetamiento se basa en diminutas partículas llamadas nucleosomas, sólo visibles con el microscopio electrónico más potente. El ADN está enrollado secuencialmente alrededor de cada nucleosoma formando una estructura en forma de rosario. Entonces la estructura se repliega aún más, de manera que las cuentas se asocian en espirales regulares. Por esta razón, el ADN tiene una configuración en espiral enrollada, parecida al filamento de una bombilla. Tras los descubrimientos de Watson y Crick, quedó el interrogante de saber cómo el ADN dirigía la formación de proteínas, los compuestos principales de todos los procesos vitales. Las proteínas no son sólo los componentes principales de la mayoría de las estructuras celulares, sino que también controlan casi todas las reacciones químicas que se producen en la materia viva. La capacidad de una proteína para formar parte de una estructura, o para ser una enzima que influye sobre la frecuencia de una reacción química particular, depende de su estructura molecular. Esta estructura depende a su vez de su composición. Cada proteína está formada por uno o más componentes denominados polipéptidos, y cada polipéptido está constituido por una cadena de subunidades llamadas aminoácidos. En los polipéptidos hay veinte tipos distintos de aminoácidos. Al final, el número, tipo y orden de los aminoácidos en una cadena determina la estructura y función de la proteína de la que forma parte.
El código genético
Desde que se demostró, que las proteínas eran producto de los genes, y que cada gen estaba formado por fracciones de cadenas de ADN, los científicos llegaron a la conclusión de que, debe haber un código genético, mediante el cual, el orden de las cuatro bases nitrogenadas en el ADN, podría determinar la secuencia de aminoácidos en la formación de polipéptidos. En otras palabras, debe haber un proceso mediante el cual las bases nitrogenadas transmitan la información que dicta la síntesis de proteínas. Este proceso podría explicar cómo los genes controlan las formas y funciones de las células, tejidos y organismos. Como en el ADN sólo hay cuatro tipos de nucleótidos, y, sin embargo, las proteínas se constituyen con 20 clases diferentes de aminoácidos, el código genético no podría basarse en que un nucleótido especificara un aminoácido. Las combinaciones de dos nucleótidos sólo podrían especificar 16 aminoácidos (42 = 16), de manera que el código debe estar formado por combinaciones de tres o más nucleótidos sucesivos. El orden de los tripletes, o como se han denominado, codones, podría definir el orden de los aminoácidos en el polipéptido. Diez años después de que Watson y Crick determinaran la estructura del ADN, el código genético fue descifrado y verificado. Su solución dependió en gran medida de las investigaciones llevadas a cabo sobre otro grupo de ácidos nucleicos, los ácidos ribonucleicos (ARN). Se observó que la obtención de un polipéptido a partir del ADN se producía de forma indirecta a través de una molécula intermedia conocida como ARN mensajero (ARNm). Parte del ADN se desenrolla de su empaquetamiento cromosómico, y las dos cadenas se separan en una porción de su longitud. Una de ellas actúa como plantilla sobre la que se forma el ARNm (con la ayuda de una enzima denominada ARN polimerasa). El proceso es muy similar a la formación de una cadena complementaria de ADN durante la división de la doble hélice, salvo que el ARN contiene uracilo (U) en lugar de timina como una de sus cuatro bases nucleótidas, y el uracilo (similar a la timina) se une a la adenina en la formación de pares complementarios.
Por esta razón, una secuencia de adenina-guanina-adenina-timina-citosina (AGATC) en la cadena codificada de ADN, origina una secuencia de uracilo-citosina-uracilo-adenina-guanina (UAUAG) en el ARNm.
Trascripción
La formación de una cadena de ARN mensajero por una secuencia particular de ADN se denomina trascripción. Antes de que termine la trascripción, el ARNm comienza a desprenderse del ADN. Finalmente un extremo de la molécula nueva de ARNm, que ahora es una cadena larga y delgada, se inserta en una estructura pequeña llamada ribosoma, de un modo parecido a la introducción del hilo en una cuenta. Al tiempo que el ribosoma se desplaza a lo largo del filamento de ARNm, su extremo se puede insertar en un segundo ribosoma, y así sucesivamente. Utilizando un microscopio de alta definición y técnicas especiales de tinción, los científicos pueden tomar fotografías de las moléculas de ARNm con sus unidades de ribosomas asociados. Los ribosomas están formados por una proteína y ARN. El grupo de ribosomas unidos a un ARNm recibe el nombre de polirribosoma o polisoma. Como cada ribosoma pasa a lo largo de toda la molécula de ARNm, "lee" el código, es decir, la secuencia de bases de nucleótidos del ARNm. La lectura, que se denomina traducción, tiene lugar gracias a un tercer tipo de molécula de ARN de transferencia (ARNt), que se origina sobre otro segmento del ADN. Sobre un lado de la molécula de ARNt hay un triplete de nucleótidos y al otro lado una región a la que puede unirse un aminoácido específico (con la ayuda de una enzima específica). El triplete de cada ARNt es complementario de una secuencia determinada de tres nucleótidos —el codón— en la cadena de ARNm. Debido a esta complementariedad, el triplete es capaz de "reconocer" y adherirse al codón. Por ejemplo, la secuencia uracilo-citosina-uracilo (UCU) sobre la cadena de ARNm atrae al triplete adenina-guanina-adenina (AGA) del ARNt. El triplete del ARNt recibe el nombre de anticodón. Como las moléculas de ARNt se desplazan a lo largo de la cadena de ARNm en los ribosomas, cada uno soporta un aminoácido. La secuencia de codones en el ARNm determina, por tanto, el orden en que los aminoácidos son transportados por el ARNt al ribosoma. En asociación con el ribosoma, se establecen enlaces químicos entre los aminoácidos en una cadena formando un polipéptido. La nueva cadena de polipéptidos se desprende del ribosoma y se repliega con una forma característica determinada por la secuencia de aminoácidos. La forma de un polipéptido y sus propiedades eléctricas, que están también determinadas por la secuencia de aminoácidos, dictarán si el polipéptido permanece aislado o se une a otros polipéptidos, así como qué tipo de función química desempeñará después en el organismo. En las bacterias, los virus y las algas verde azuladas, el cromosoma se encuentra libre en el citoplasma, y el proceso de la traducción puede empezar incluso antes de que el proceso de la trascripción (formación de ARNm) haya concluido. Sin embargo, en los organismos más complejos los cromosomas están aislados en el núcleo y los ribosomas sólo se observan en el citoplasma. Por esta razón, la traducción del ARNm en una proteína sólo puede producirse después de que el ARNm se ha desprendido del ADN y se ha desplazado fuera del núcleo.
Intrones
Un descubrimiento reciente e inesperado es que, en los organismos superiores, los genes están interrumpidos. A lo largo de una secuencia de nucleótidos que codifican un polipéptido, en particular, puede haber una o más interrupciones formadas por secuencias sin codificar. En algunos genes pueden encontrarse 50 o más de estas secuencias, o intrones. Durante la trascripción, los intrones son copiados en el ARN junto con las secuencias codificadas, originando una molécula de ARN extra larga. En el núcleo, las secuencias que corresponden a los intrones son eliminadas del ARN por unas enzimas especiales para formar el ARNm, que se exporta al citoplasma. Las funciones de los intrones (si existen) son desconocidas, aunque se ha sugerido que el procesamiento del ARN mediante la eliminación de las secuencias interrumpidas tal vez esté implicado en la regulación de la cantidad de polipéptidos producidos por los genes. También se han encontrado intrones en genes que codifican ARNs especiales, como los que forman parte de los ribosomas. El descubrimiento de los intrones ha sido posible gracias a nuevos métodos que determinan la secuencia exacta de nucleótidos en las moléculas de ADN y ARN, métodos desarrollados por el biólogo molecular británico Frederick Sanger, quien recibió en 1980 por este trabajo el segundo Premio Nobel de Química.
Secuencias repetidas
Los estudios directos del ADN han demostrado también que en los organismos superiores ciertas secuencias de nucleótidos se repiten muchas veces en todo el material genético. Algunas de estas secuencias repetidas representan copias múltiples de genes que codifican polipéptidos, o de genes que codifican ARNs especiales (casi siempre existen muchas copias de genes que producen el ARN de los ribosomas). Parece que otras secuencias que se repiten no codifican polipéptidos o ARNs, y su función se desconoce. Entre ellas existen secuencias que, al parecer, son capaces de saltar de una zona a otra de un cromosoma, o de un cromosoma a otro. Estos "transposones", o elementos que se transponen, pueden originar mutaciones en los genes adyacentes a sus puntos de partida o llegada.
Cariotipo
Se denomina cariotipo al complemento cromosómico del individuo, típico respecto a forma, tamaño y número de cromosomas, que se perpetúa normalmente en la descendencia. Cada especie presenta un determinado cariotipo por el que se diferencia de las demás y que, al mismo tiempo, condiciona frecuentemente su aislamiento reproductor entre los individuos de una y otra especie. El cariotipo del hombre ha sido definido mediante nomenclaturas diversas, que se han completado y perfeccionado con la aparición de nuevas técnicas denominadas de marcado. En 1978 una comisión internacional permanente, designada al efecto, publicó An International System for Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN), código universal que permite describir el cariotipo normal y, sobre todo, sus anomalías. El cariotipo es la representación o imagen cromosómica completa de un individuo que se obtiene a partir de la microfotografía de una célula somática en fase de mitosis. El cariotipo humano, constituido por 46 cromosomas (número diploide) identificables ha sido definido convencionalmente (Denver, 1960; París, (1971). La constante mejora de las diversas técnicas de marcado llevó a establecer una nomenclatura a través de un comité internacional, que en 1978 publicó «An international system for human cytogenetic nomenclature», obra que constituye el código universal para describir el cariotipo normal y en especial sus alteraciones. Las técnicas de marcado que aparecieron en 1971 pusieron de manifiesto una auténtica topografía de bandas alternantemente claras y oscuras a lo largo de los brazos cromosómicos, características para cada cromosoma, lo que permite su identificación. Los cromosomas humanos se clasifican por orden de tamaño, numerados del 1 al 22 más los cromosomas X e Y.
Herencia humana
La mayoría de las características físicas humanas están influidas por múltiples variables genéticas, así como por el medio. Algunas, como la talla, poseen un fuerte componente genético, mientras que otras, como el peso, tienen un componente ambiental muy importante. Sin embargo, parece que otros caracteres, como los grupos sanguíneos (véase Grupo sanguíneo) y los antígenos implicados en el rechazo de trasplantes, están totalmente determinadas por componentes genéticos. No se conoce ninguna situación debida al medio que varíe estas características. Desde hace poco tiempo, los antígenos de trasplante se estudian en profundidad debido a su interés médico. Los más importantes son los que se deben a un grupo de genes ligados que se denominan complejo HLA. Este grupo de genes no sólo determina si el trasplante de órganos será aceptado o rechazado, sino que también está implicado en la resistencia que opone el organismo a varias enfermedades (entre las que se incluyen alergias, diabetes y artritis).La susceptibilidad a padecer ciertas enfermedades tiene un componente genético muy importante. Este grupo incluye la esquizofrenia, la tuberculosis, la malaria, varias formas de cáncer, la migraña, las cefaleas y la hipertensión arterial. Muchas enfermedades infrecuentes están originadas por genes recesivos, y algunas por genes dominantes. Los biólogos tienen un gran interés en el estudio e identificación de los genes. Cuando un gen determinado está implicado en una enfermedad específica, su estudio es muy importante desde el punto de vista médico. El genoma humano contiene entre 50.000 y 100.000 genes, de los que cerca de 4.000 pueden estar asociados a enfermedades. El Proyecto del genoma humano, coordinado por múltiples instituciones, se inició en 1990 para establecer el genoma humano completo. El objetivo principal de este proyecto es trazar diversos mapas de genomas, incluyendo la secuencia nucleotídica completa del genoma humano. La capacidad de clonar fragmentos grandes de ADN en vectores cromosómicos artificiales de levaduras, con el fin de realizar más análisis, y la automatización de muchas técnicas como la secuenciación de ADN, han sido de gran ayuda en este proyecto.
Cromosoma
Se denomina cromosoma a cada uno de los corpúsculos, generalmente en forma de filamentos, que existen en el núcleo de las células y controlan el desarrollo genético de los seres vivos. Los cromosomas eucarióticos son filamentos de cromatina que aparecen contraídos durante la mitosis y la meiosis; sin embargo, cuando la célula está en reposo, aparecen contenidos en un núcleo y no se pueden distinguir mediante tinciones con determinados colorantes, debido a un proceso de hidratación e imbibición que sufren, de manera que se muestran poco condensados. Nombre que recibe una diminuta estructura filiforme formada por ácidos nucleicos y proteínas presente en todas las células vegetales y animales. El cromosoma contiene el ácido nucleico, ADN, que se divide en pequeñas unidades llamadas genes. Éstos determinan las características hereditarias de la célula u organismo. Las células de los individuos de una especie determinada suelen tener un número fijo de cromosomas, que en las plantas y animales superiores se presentan por pares. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas. En estos organismos, las células reproductoras tienen por lo general sólo la mitad de los cromosomas presentes en las corporales o somáticas. Durante la fecundación, el espermatozoide y el óvulo se unen y reconstruyen en el nuevo organismo la disposición por pares de los cromosomas; la mitad de estos cromosomas procede de un parental, y la otra mitad del otro. Es posible alterar el número de cromosomas de forma artificial, sobre todo en las plantas, donde se forman múltiplos del número de cromosomas normal mediante tratamiento con colchicina. Varios miles de genes (unidades de la herencia) se disponen en una sencilla línea sobre un cromosoma, una estructura filiforme de ácidos nucleicos y proteínas. Las bandas teñidas de oscuro son visibles en los cromosomas tomados de las glándulas salivares de Drosophila sp. , La mosca de la fruta. Su significado no se conoce bien, pero el hecho de que los diseños específicos de las bandas sean característicos de varios cromosomas, constituye una valiosa herramienta de identificación. Cromosoma es cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillo en que se divide la cromatina del núcleo celular en la mitosis, los cuales contienen el código genético de la herencia. Los cromosomas están presentes en todas las células de un organismo (excepto en algunos tipos muy particulares, de vida corta, como los glóbulos rojos, que carecen de núcleo). De ordinario miden entre 5 y 15 micrómetros, y para identificarlos hay que observar la célula en fase de división celular, especialmente durante la metafase o profase tardía. El número de cromosomas es distinto para cada especie, aunque es constante para todas las células de la misma (ley de la constancia numérica de los cromosomas), excepto para las células reproductoras, que tienen una constitución cromosómica mitad (haploide) con respecto a las células somáticas (diploide). En la especie humana este número es de 46, de los cuales 44 son autosómicos y 2 sexuales (un par XY en el caso del hombre y un par XX en la mujer). Los cromosomas están constituidos por cadenas lineales de ácido desoxirribonucleico (ADN) y por proteínas, denominadas histonas, que empaquetan el ADN en unidades de repetición denominadas nucleosomas. Las cadenas de ADN están estructuradas en unidades llamadas genes, sintetizadores de proteínas específicas, cada uno de los cuales posee por término medio del orden de 1.000 a 2.000 pares de nucleótidos. Las técnicas de estudio de los cromosomas han permitido obtener con gran precisión el cariotipo humano y detectar alteraciones genéticas responsables de síndromes cromosómicos que se traducen en malformaciones y retraso psicomotor. Algunas de las anomalías que afectan a los cromosomas X e Y producen síndromes con anomalías del desarrollo sexual (síndrome de Klinefelter, síndrome de Turner). Actualmente se conocen más de 70 síndromes genéticos (síndrome de Down, síndrome de Klinefelter, síndrome de Turner...) perfectamente definidos y atribuibles a aberraciones cromosómicas. En todo cromosoma es posible distinguir dos mitades longitudinales o cromátidas (que se escinden durante la división celular), y un centrómero o constricción principal del cromosoma, a la que se fijan las fibras del huso acromático en el curso de la mitosis y de la meiosis, que delimita dos porciones laterales, los brazos del cromosoma. Según la posición del centrómero estos brazos son iguales, aproximadamente iguales o muy desiguales en longitud, lo que determina tipos morfológicos de cromosomas, conocidos respectivamente como metacéntricos, submetacéntricos y telocéntricos (acrocéntricos), de gran importancia para la caracterización del cariotipo. Algunos tipos particulares de cromosomas son los siguientes: Cromosoma en anillo. Delección de la porción final de un cromosoma y reunión de las dos porciones distales nuevas, que forman un anillo. Cromosoma gigante. Cromosoma atípicamente grande formado por la no-disyunción de las cromátidas en sucesivas mitosis. Son típicos de las glándulas salivales de los dípteros y tienen especial valor para la confección de mapas cromosómicos. Cromosoma sexual o heterocromosoma. Cromosoma, de tipo X o Y, determinante del sexo. Cromosoma bacteriano. ADN de doble filamento de la célula procariota que forma una gran molécula única y circular (de algunos millones de pares de bases). No tiene histonas y, por tanto, tampoco la estructura tridimensional típica de los cromosomas eucariotas.
Diploide
Dícese del número de cromosomas doble del arquetipo normal de cada especie y que se corresponde con el número existente en todas las células de un organismo.
Cromatina
Es una sustancia albuminoidea fosforada que, en forma de gránulos, filamentos, etc., se encuentra en el núcleo de las células y se tiñe intensamente por el carmín y los colores básicos de anilina.
ADN
Siglas del ácido desoxirribonucleico, formado por un azúcar (2- desoxi-D-ribosa), ácido fosfórico y bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina y timina). Su estructura es la de una doble hélice en la que las bases se encuentran situadas en el interior de la molécula y los grupos fosfato se disponen en el exterior. Las bases nitrogenadas se unen siempre del mismo modo (adenina con timina y guanina con citosina) a través de puentes de hidrógeno. La estructura se mantiene estable gracias al apilamiento de las bases en el centro de la molécula. Las dos hebras que forman la cadena presentan orientaciones opuestas y pueden separarse mediante la acción del calor o de determinadas sustancias químicas (por ejemplo la urea), dando lugar al proceso llamado desnaturalización, que es reversible, es decir, permite recuperar la estructura helicoidal (renaturalización). La temperatura a la que la molécula de ADN se desnaturaliza es distinta en cada especie de organismo. El ADN es el soporte físico que contiene toda la información genética de un organismo, definiéndose como gen cada una de las porciones de su molécula que se pueden traducir en una proteína. El orden en que se presentan las cuatro bases es el que determina el código genético. El ADN se presenta físicamente en el núcleo de la célula empaquetado a distintos niveles, formando los cromosomas. Macromolécula catenaria de carácter acídico que contiene ácido fosfórico, azúcar y bases nitrogenadas y actúa en el almacenamiento y en la transferencia de la información genética. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN).Son componentes principales de las células, y constituyen, en conjunto, entre el 5 y el 15% de su peso seco. Los ácidos nucleicos también están presentes en los virus, formando complejos con proteínas, que pueden infectar a una célula huésped específico y replicarse en su interior. Reciben la denominación de ácidos nucleicos porque el ADN fue aislado por primera vez del núcleo celular, pero tanto el ADN como el ARN se encuentran también en otras partes de las células. Son cadenas constituidas por unidades monoméricas llamadas nucleótidos, siendo dexorribonucleótidos. Los monómeros constituyentes del ADN y ribonucleótidos. Los constituyentes del ARN. Los distintos ácidos nucleicos difieren en la secuencia de bases heterocíclicas características de sus nucleótidos. Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces covalentes formando la estructura covalente de las cadenas de ácidos nucleicos. Acido nucleico constituido por unidades repetitivas de desoxirribonucleótidos. El ADN fue aislado por primera vez de las células del pus y del esperma de salmón, y estudiado intensamente por el suizo Friedrich Miescher, en una serie de investigaciones comenzadas en 1869. Lo llamó nucleína debido a su participación en el núcleo celular. Se necesitaron casi 70 años de investigación para poder identificar por completo los sillares principales y la estructura del esqueleto de los ácidos nucleicos. Las moléculas de DNA de diferentes células y virus varían en la proporción de los cuatro tipos de monómeros nucleotídicos, en las secuencias nucleotídicas y en los pesos moleculares. Además de las cuatro bases principales (adenina, guanina, timina y citosina) halladas en todos los ADNs, pequeñas cantidades de derivados metilados de estas bases, están presentes en algunas moléculas de ADN, particularmente en las de los virus. Los ADNs aislados de diferentes organismos tienen normalmente dos hebras que aparecen en una estructura duplohelicoidal (helicoidal dextrógira), mantenida por enlaces de hidrógeno entre una purina de una cadena con una pirimidina de la otra. El ADN es portador de la información genética, que está codificada en la secuencia de bases. Está presente en los cromosomas y en el material cromosómico de orgánulos celulares como mitocondrias y cloroplastos, y también está presente en algunos virus.
3. Código genético
Información genética cifrada en las secuencias nucleotídicas del ácido desoxirribonucleico (ADN), que integra el mensaje para la síntesis de proteínas. Las proteínas de un individuo son específicas, por lo que lógicamente, la información para su síntesis que se encuentra cifrada en el código genético también debe serlo, en consecuencia el código genético es específico. Una molécula de ADN es una sucesión de nucleótidos, cada uno de los cuales está formado por ácido fosfórico, desoxirribosa y una base nitrogenada (púrica o pirimídica), siendo tales componentes universales en el ADN de todos los seres vivos. Por lo tanto las diferencias entre el ADN de los distintos individuos residen en la proporción y orden de cómo se suceden los pares de bases púricas y pirimidínicas, en el ADN, siendo estas bases nitrogenadas, las que establecen la especificidad y diferencia para cada individuo. De acuerdo con ello se considera, que el ADN puede mandar sus órdenes utilizando un alfabeto de cuatro letras, representadas por cada una de las cuatro bases púricas y pirimidínicas, es decir, adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). Estas bases nitrogenadas se agrupan de tres en tres formando tripletes, también llamados codógenos, como por ejemplo ATC, AGG, TAA, etc., y cada triplete es una palabra cifrada, o señal para un determinado aminoácido; dos o más tripletes pueden conducir al mismo aminoácido. Con las cuatro bases nitrogenadas (A, T, C, G) se puede construir un número suficiente de tripletes o codógenos para sintetizar los veinte aminoácidos que forman las proteínas. Si la agrupación de estas bases fuera de dos en dos en lugar de tres en tres el total posible de grupos diferentes fuese 4 x 4 = 16, de modo que si existen 20 aminoácidos proteicos distintos faltarían grupos para designarlos. Pero siendo los grupos de tres (tripletes) las probabilidades de combinación permiten un total de 64 tripletes o codógenos (4 x 4 x 4 = 64); así aparecen más tripletes que aminoácidos existentes, pero se ha llegado a demostrar que cada aminoácido puede responder a la señal de más de un triplete, por cuya razón se dice que el código o lenguaje genético está degenerado. Los codógenos o tripletes son universales, es decir, especifican al mismo aminoácido en todos los seres vivos, por ello solamente con tripletes sueltos el lenguaje del ADN no podría ser específico. Lo que le da especificidad, es la forma como se suceden los tripletes en el ADN. Metafóricamente el código genético, podría compararse con un código de lenguaje escrito, de manera que las cuatro bases nitrogenadas, para entenderlo, podrían equiparse con letras, los tripletes (agrupación de estas bases en grupos de tres), podrían llamarse palabras de tres letras, y el ordenamiento de tripletes que lleva la información, para el ordenamiento de aminoácidos en la proteína, podría comparase con una frase del lenguaje.
Un ejemplo de ordenamiento o sucesión de tripletes sería:
ATT _ GGC _ CGA _ AAC _ ACG _ AAA
La información del código genético contenida en los tripletes del ADN se transcribe en una información complementaria en los tripletes de ARN-mensajero (ARNm), (llamados codones), y ésta se traduce en el orden de aminoácidos en la proteína.
Gen
Unidad de herencia, partícula de material genético que determina la herencia de una característica determinada, o de un grupo de ellas. Los genes están localizados en los cromosomas en el núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o locus. Por esta razón, el término locus se intercambia en muchas ocasiones con el de gen. El material genético es el ácido desoxirribonucleico, o ADN (véase Ácidos nucleicos), una molécula que representa la "columna vertebral" del cromosoma. Debido a que en cada cromosoma el ADN es una molécula continua, alargada, simple y delgada, los genes deben ser parte de ella; y como es una cadena de subunidades muy pequeñas que se conocen por nucleótidos, cada gen incluye muchos nucleótidos. Cada nucleótido está formado por un azúcar de cinco carbonos, ácido fosfórico y una base nitrogenada. En cada cadena existen cuatro tipos diferentes de bases —adenina, guanina, citosina y timina— y su secuencia determina las propiedades del gen. Los genes ejercen sus efectos a través de las moléculas a las que dan origen. Los productos inmediatos de un gen son las moléculas de ácido ribonucleico (ARN); éstas son copias de ADN, excepto porque en lugar de la base uracilo tienen timina. Las moléculas de ARN de algunos genes participan de forma directa en el metabolismo del organismo, aunque su finalidad es, en su mayoría, la producción de proteínas. Las proteínas están formadas por cadenas de unidades que se denominan aminoácidos, y la secuencia de bases presente en el ARN determina la secuencia de aminoácidos en la proteína por medio del código genético (véase Genética: el código genético). La secuencia de aminoácidos en una proteína específica será la responsable de determinar si ésta formará parte de una estructura del organismo, o si se convertirá en un enzima para favorecer una reacción química particular. Por lo tanto, las variaciones en el ADN pueden producir cambios que afecten a la estructura o a la química de un organismo. Las bases de nucleótidos del ADN que codifican la estructura de los ARN y proteínas, no son los únicos componentes de los genes; otros grupos de bases adyacentes a las secuencias codificadoras afectan a la cantidad y disposición de los productos de los genes. En los organismos superiores (los animales y las plantas, más que en las bacterias y los virus), las secuencias no codificadoras superan en número de diez o más a las codificadoras, y las funciones de estas regiones son muy poco conocidas. Ésto significa que los genéticos no pueden establecer aún límites precisos respecto al tamaño de los genes de animales y plantas.
Alelo
Se denomina alelo a cada una de las formas alternativas de un gen que ocupan el mismo locus en un cromosoma homólogo y que controlan el mismo rasgo o carácter. También conocido como alemorfo. Se denominan con una o más letras, y algún símbolo. Son alelos dominantes, los que sólo necesitan una dosis para expresarse y se nombran con letras mayúsculas. Se llama alelo recesivo al que necesita doble dosis para expresarse, se simbolizan con letras minúsculas. El alelo más frecuente en una especie se llama de tipo salvaje y se designa con el símbolo +. Los alelos mutantes se originan a partir del alelo tipo salvaje por sustitución, adición, pérdida o reordenamiento de uno o más residuos de nucleótidos. Un individuo diploide puede presentar para un mismo gen alelos iguales o distintos. Según las mutaciones, se dice que dos alelos son homoalelos o isoalelos, cuando presentan mutaciones en el mismo sitio, o heteroalelos, cuando las tienen en distintos lugares. Según su función los alelos pueden ser amorfos, cuando carecen de actividad o hipomorfos, cuando tienen niveles bajos de actividad. La función de un alelo se puede medir por su efecto en el fenotipo de un organismo. Dos alelos son codominantes o isomorfos cuando tienen la misma actividad. En microorganismos los genes funcionales se encuentran normalmente en los cromosomas, agrupados en operones en los cuáles funcionan de forma coordinada, de manera que ciertas mutaciones de un gen pueden bloquear la expresión de otros genes en el operón.
Regulación de los genes
El conocimiento de cómo se forman las proteínas permite a los científicos entender cómo los genes producen efectos específicos sobre las estructuras y funciones de los organismos. Sin embargo, esto no explica las variaciones que sufren los organismos en respuesta a circunstancias cambiantes del medio, o la manera en que un cigoto simple da lugar a todos los tejidos y órganos diferentes que constituyen un ser humano. En estos órganos y tejidos, la mayoría de las células contienen conjuntos de genes idénticos, sin embargo, forman proteínas distintas. Es evidente que en las células de cualquier tejido u órgano algunos genes están activos y otros no. Los distintos tejidos tienen series de genes diferentes en estado activo. Por esta razón, parte de la explicación del desarrollo de un organismo complejo debe basarse en cómo se activan los genes de forma específica. El proceso de la activación de los genes en los organismos superiores aún no está claro, aunque gracias al trabajo del genetista francés François Jacob y de Jacques Lucien Monod, se sabe mucho acerca de este proceso en las bacterias. Junto a cada gen bacteriano existe un segmento de ADN conocido como promotor. Este es el lugar sobre el cual la ARN polimerasa, enzima responsable de la producción de ARNm, se adhiere al ADN e inicia la trascripción. Entre el promotor y el gen existe con frecuencia otro segmento de ADN que recibe el nombre de operador, donde otra proteína —el represor— puede adherirse. Cuando el represor se une al operador, detiene el desplazamiento de la ARN polimerasa a lo largo del cromosoma y la producción de ARNm; por lo tanto el gen se inactiva. Sin embargo, la presencia en la célula de una sustancia química determinada puede provocar que el represor se separe y el gen se active. Otras sustancias pueden afectar el grado de actividad del gen al alterar la capacidad de la ARN polimerasa de unirse al promotor. Un gen que recibe el nombre de regulador produce la proteína represora. En las bacterias, varios genes pueden estar controlados de forma simultánea por un promotor y uno o más operadores. El sistema completo se denomina entonces operon. Parece que los operones no existen en los organismos complejos, aunque es muy posible que cada gen tenga su propio sistema individual de promotores y operadores, y que los intrones y las secuencias repetidas desempeñen también algún papel en este proceso.
Herencia citoplasmática
Además del núcleo, ciertos componentes de las células contienen ADN. Éstos incluyen los cuerpos citoplasmáticos denominados mitocondrias (los productores de energía de la célula), y los cloroplastos de las plantas, en los que tiene lugar la fotosíntesis. Estos cuerpos se autoreproducen. El ADN se replica de manera similar al del núcleo, y algunas veces su código se transcribe y se traduce en proteínas. En 1981 se determinó la secuencia completa de nucleótidos del ADN de una mitocondria. En apariencia, la mitocondria utiliza un código que difiere muy poco del utilizado por el núcleo. Los caracteres determinados por el ADN citoplasmático se heredan con más frecuencia a través de la madre que del padre (exclusivamente a través de la madre en el caso del Homo sapiens), ya que los espermatozoides y el polen contienen por lo general menos material citoplasmático que el óvulo. Algunos casos de herencia materna aparente están en realidad relacionados con la transmisión de virus de la madre al hijo a través del citoplasma del óvulo.
Hebras de ADN
Los ácidos nucleicos son moléculas complejas producidas por la célula, esenciales para todos los organismos. Determinan el desarrollo del cuerpo y todas sus características, para ello almacenan información hereditaria y dirigen la síntesis de proteínas. Este modelo generado por ordenador muestra dos cadenas de ácido desoxirribonucleico (ADN) enrolladas en forma de doble hélice.
4. La transmisión de genes
La unión de los gametos combina dos conjuntos de genes, uno de cada progenitor. Por lo tanto, cada gen —es decir, cada posición específica sobre un cromosoma que afecta a un carácter particular— está representado por dos copias, una procedente de la madre y otra del padre (para excepciones a esta regla, véase el apartado siguiente sobre sexo y unión sexual). Cada copia se localiza en la misma posición sobre cada uno de los cromosomas pares del cigoto. Cuando las dos copias son idénticas se dice que el individuo es homocigótico para aquel gen particular. Cuando son diferentes, es decir, cuando cada progenitor ha aportado una forma distinta, o alelo, del mismo gen, se dice que el individuo es heterocigótico para dicho gen. Ambos alelos están contenidos en el material genético del individuo, pero si uno es dominante, sólo se manifiesta éste. Sin embargo, como demostró Mendel, el carácter recesivo puede volver a manifestarse en generaciones posteriores (en individuos homocigóticos para sus alelos).Por ejemplo, la capacidad de una persona para pigmentar la piel, el cabello y los ojos, depende de la presencia de un alelo particular (A), mientras que la ausencia de esta capacidad, denominada albinismo, es consecuencia de otro alelo (a) del mismo gen (por consenso, los alelos se designan siempre por una única letra; el alelo dominante se representa con una letra mayúscula y el recesivo con una minúscula). Los efectos de A son dominantes; los de a, recesivos. Por lo tanto, los individuos heterocigóticos (Aa), así como los homocigóticos (AA), para el alelo responsable de la producción de pigmento, tienen una pigmentación normal. Las personas homocigóticas para el alelo que da lugar a una ausencia de pigmentación (aa) son albinas. Cada hijo de una pareja en la que ambos son heterocigóticos (Aa) tienen un 25 % de las probabilidades de ser homocigóticos AA, un 50 % de ser heterocigóticos Aa, y un 25 % de ser homocigóticos aa. Sólo los individuos que son aa serán albinos. Observamos que cada hijo tiene una posibilidad entre cuatro de ser albino, pero no es exacto decir que en una familia, una cuarta parte de los niños estarán afectados. Ambos alelos estarán presentes en el material genético del descendiente heterocigótico, quien originará gametos que contendrán uno u otro alelo. Se distingue entre la apariencia, o característica manifestada, de un organismo, y los genes y alelos que posee. Los caracteres observables representan lo que se denomina el fenotipo del organismo, y su composición genética se conoce como genotipo. Éste no es siempre el caso en el que un alelo es dominante y el otro recesivo. Por ejemplo, el dondiego de noche puede tener flores de color rojo, blanco o rosa. Las plantas con flores rojas pueden tener dos copias del alelo R para el color rojo de las flores, y por lo tanto son homocigóticas RR. Las plantas con flores blancas tienen dos copias del alelo r para el color blanco de las flores, y son homocigóticas rr. Las plantas con una copia de cada alelo, heterocigóticas Rr, son rosas, es decir, una mezcla de colores producida por los dos alelos. Rara vez la acción de los genes es cuestión de un gen aislado que controla un solo carácter. Con frecuencia un gen puede controlar más de un carácter, y un carácter puede depender de muchos genes. Por ejemplo, es necesaria la presencia de al menos dos genes dominantes para producir el pigmento violeta en las flores de la planta del guisante de olor. Estas plantas que son homocigóticas para alguno o ambos de los alelos recesivos implicados en el carácter del color producen flores blancas. Por lo tanto, los efectos de un gen pueden depender de cuáles sean los otros genes presentes.
Genes en poblaciones
La genética de poblaciones, que investiga cómo se expanden los genes a través de las poblaciones de organismos, encontró una base sólida en los trabajos del matemático inglés Godfrey H. Hardy y el obstetra alemán Wilhelm Weinberg, quienes en 1908 formularon por separado lo que ahora se conoce como la ley de Hardy-Weinberg. Esta afirma que si dos alelos de un gen autosómico (A y a) existen en una población, si la frecuencia con las que se presentan (expresadas en decimales) son p y q, (p + q = 1) respectivamente, y si el apareamiento se produce de forma aleatoria con respecto al gen, entonces, después de una generación la frecuencia de los tres genotipos AA, Aa y aa será p2, 2pq y q2, respectivamente. Por consiguiente, en ausencia de alteraciones, estas secuencias permanecerán constantes de generación en generación. Cualquier variación de la frecuencia, que indica un cambio evolutivo, debe estar, por tanto, relacionada con alteraciones. Estas pueden ser mutaciones, selección natural, migración y reproducción en pequeñas poblaciones que pueden perder alelos determinados por casualidad o desviación genética al azar (véase Evolución).La evidencia indica que la mayoría de las poblaciones son más variables genéticamente de lo que se supone. Los estudios de los productos polipeptídicos de los genes han señalado que, por término medio, cerca de un tercio de ellos tienen variantes genéticas con frecuencias superiores a las que cabría esperar a partir del equilibrio entre su generación por mutación, y la desventaja selectiva de los mutantes. Esto ha conducido a un interés creciente por las formas en que los alelos alternados se pueden mantener de forma activa en un estado de equilibrio de modo que ninguno reemplace al otro. Uno de estos mecanismos de equilibrio es la ventaja heterocigótica, cuando el heterocigótico sobrevive mejor que cualquiera de los homocigóticos. Otro mecanismo, llamado selección dependiente de la frecuencia, se basa en la ventaja relativa de las variedades poco frecuentes, como por ejemplo en poblaciones expuestas a depredadores. Los depredadores tienden a centrarse en la variedad más común, y a no hacer caso de las variedades raras. Por esta razón, cuando una variedad es poco frecuente puede estar en ventaja, aunque perderá dicha ventaja conforme la selección natural para el rasgo de adaptación la haga más abundante. Entonces, los depredadores empiezan a sacrificar la variedad favorecida, hasta alcanzar equilibrio entre los alelos de la población. Los parásitos pueden actuar de un modo similar, especializándose en atacar cualquier variedad de huéspedes que sea la más común, y manteniendo por ello la variabilidad genética en las poblaciones de huéspedes.
Nucleótido
Unidad estructural o monómero constituyente de un ácido nucleico. Se distinguen dos tipos de nucleótidos, desoxirribonucleótidos, que son las unidades monoméricas o nucleótidos del ADN y ribonucleótidos, los nucleótidos constituyentes del ARN. Cada nucleótido contiene tres componentes característicos: una base nitrogenada heterocíclica, que puede ser púrica (derivada de la purina) o pirimídica (derivada de la pirimidina); una pentosa, que es una ribosa en el caso del ARN y una desoxirribosa en el caso del ADN; y una molécula de ácido fosfórico. El ácido fosfórico se une al carbono número 5 de la pentosa, mientras la base nitrogenada se une al carbono 1. Así los nucleótidos constan de un nucleósido (la base nitrogenada unida a la pentosa), unido a una molécula de ácido fosfórico.
Desoxirribonucleótidos
Los nucleótidos estructurales del ADN; todos tienen como pentosa la 2'-desoxi-D-ribosa y difieren entre sí en función de la base nitrogenada, que posean, de la cuál reciben el nombre. Hay cuatro tipos de bases nitrogenadas que forman parte de los desoxirribonucleótidos: adenina, guanina (ambos derivados de la purina), citosina y timina (estos últimos derivados de la pirimidina). Así encontramos desoxirribonucleótidos de adenina, de guanina, de citosina y de timina.
Ribonucleótidos
Los nucleótidos estructurales del ARN. De modo semejante a los desoxirribonucleótidos constan de una molécula de ácido fosfórico, una molécula de pentosa, en este caso la D-ribosa y una base nitrogenada que puede ser de cuatro tipos: adenina, guanina, citosina y uracilo. Así como las tres primeras son comunes también para el ADN, el uracilo se halla presente en el ARN y muy raras veces en el ADN, mientras que la timina es una base habitual del ADN. Por tanto, desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos difieren en la pentosa que posean que puede ser desoxiribosa o ribosa, y, además, los desoxirribonucleótidos no suelen llevar uracilo así como los ribonucleótidos no suelen llevar timina. Los nucleótidos se unen entre sí por enlaces covalentes, entre el ácido fosfórico de un nucleótido y el carbono en posición 3' de la molécula de pentosa de otro nucleótido, formando así la estructura covalente de las cadenas de los ácidos nucleicos.
5. Replicación del ADN
Proceso mediante el cuál se sintetizan dos moléculas hijas de ADN de doble hélice a partir de un ADN progenitor, que actúa como molde. También se denomina duplicación del ADN. Ocurre una vez en cada generación celular durante la fase S (de síntesis) del ciclo celular. En la mayoría de las células eucariotas la replicación del ADN lleva finalmente a la mitosis, pero en las células reproductoras (espermatocitos y oocitos primarios) lleva a la meiosis. Existen varios tipos de replicación: conservadora, semiconservadora, y dispersora.
Replicación conservadora del ADN
Replicación en la que cada una de las hebras del ADN progenitor se duplica o replica, produciendo dos moléculas de ADN hijas una de las cuáles es la molécula de ADN progenitora intacta y la otra una molécula de ADN cuyas dos hebras son nuevas.
Replicación dispersora
Replicación en la que las cadenas de ADN progenitoras se rompen a intervalos, y las dos moléculas de ADN de doble cadena resultantes (moléculas hijas) presentan fragmentos del ADN progenitor combinados con nuevos fragmentos.
Replicación semiconservadora
Replicación en la que el ADN de doble hélice progenitor separa sus cadenas complementarias y cada una de ellas se replica sirviendo como molde para la síntesis de una cadena nueva complementaria, obteniéndose así dos moléculas de ADN hijas de doble cadena, y cada molécula hija tiene una de las cadenas que es la del ADN progenitor y la otra nueva, que ha sido sintetizada utilizando como molde la del progenitor. Este tipo de replicación es la propuesta por el modelo de Watson y Crick.
Modelo de Watson-Crick.
Otra clasificación de la replicación se da en base a la dirección en que se realiza a partir de un único punto de iniciación. Así existe una replicación unidireccional, que se realiza a partir de un punto de iniciación en una única dirección, es aquélla que se da en los ADN circulares de las mitocondrias y en los de muchos virus; y una replicación bidireccional, en la que a partir de un único punto de iniciación, las dos hebras de ADN progenitor se replican simultáneamente en dos direcciones hasta que ambos puntos de crecimiento se encuentran, momento en el cuál se separan las dos moléculas de ADN hijas; este tipo de replicación se da en los cromosomas eucariotas y en los cromosomas circulares procariotas pero el proceso de replicación es más complejo en los primeros, habiendo varios puntos de iniciación. La replicación del ADN se lleva a cabo por una serie de mecanismos enzimáticos.
Enzimas que intervienen en la replicación
Durante algún tiempo se pensó que la replicación del ADN ocurría normalmente por la acción de una enzima llamada DNA-polimerasa I, sin embargo, más recientemente se han aislado otras dos enzimas con propiedades catalíticas similares, la DNA-polimerasa II y la DNA-polimerasa III. Hoy en día parece ser la DNA-polimerasa III la enzima principal implicada en el proceso de replicación. La DNA-polimerasa I también participa en dicho proceso pero desempeña otra función, que es la de reparación del ADN. Ahora bien la mayor parte de los conocimientos actuales acerca de las polimerasas del ADN derivan de los estudios de la DNA-polimerasa I. La DNA-polimerasa I, cataliza la adición de unidades de desoxirribonucleótidos al extremo 3'-hidroxilo libre de una hebra de ADN a partir de una mezcla de dATP, dGTP, dCTP y dTTP. Esta reacción requiere Mg2+, y necesita la presencia de un ARN preexistente. La dirección de la síntesis de ADN es, por tanto, la 5'->3'. La reacción tiene lugar mediante el ataque del grupo 3'-hidroxilo (3'-OH) del desoxirribonucleótido terminal del extremo de la cadena de ADN en crecimiento, sobre el átomo de fósforo en posición a del nucleósido-5'-trifosfato que llega, desplazando al grupo pirofosfato de dicho nucleósido, el cuál es escindido liberándose energía, que se emplea en la formación de un enlace fosfodiéster, de manera que dicho nucleósido queda incorporado a la cadena de ADN. La energía requerida para formar el nuevo enlace fosfodiéster viene proporcionada por la escisión del pirofosfato del desoxiribonucleótido trifosfato (dNTP), sin embargo, en condiciones intracelulares normales la reacción de la DNA-polimerasa se completa porque el pirofosfato liberado puede hidrolizarse a ortofosfato por acción de la pirofosfatasa inorgánica.
Modelo para la replicación del ADN
La replicación del ADN requiere la acción conjunta de varias enzimas o proteínas, las cuáles posiblemente funcionan constituyendo un complejo. El tipo y número de enzimas requeridas variará en la replicación del ADN de virus, de bacterias y de eucariotas. Estudiando la replicación en E. Coli, se ha establecido una hipótesis sobre el mecanismo y etapas específicas de la replicación del ADN. Así se han establecido varias etapas en la replicación del ADN: reconocimiento del punto de iniciación; desenrollamiento de la doble hélice de ADN; formación de hebras cebadoras de ARN; formación de la nueva hebra de ADN, sobre los fragmentos cebadores; eliminación de los fragmentos cebadores; y unión de fragmentos cortos de ADN que quedan al final de la replicación como brechas abiertas.
Herencia cuantitativa
Los caracteres que se expresan como variaciones en cantidad o extensión, como el peso, la talla o el grado de pigmentación, suelen depender de muchos genes, así como de las influencias del medio. Con frecuencia, los efectos de genes distintos parecen ser aditivos, es decir, parece que cada gen produce un pequeño incremento o descenso independiente de los otros genes. Por ejemplo, la altura de una planta puede estar determinada por una serie de cuatro genes: A, B, C y D. Supongamos que cuando su genotipo es aabbccdd, la planta alcanza una altura media de 25 cm, y que cada sustitución por un par de alelos dominantes aumenta la altura media en unos 10 centímetros. En el caso de una planta que es AABBccdd su altura será de 45 cm, y en aquella que es AABBCCDD será de 65 centímetros. En realidad, los resultados no suelen ser tan regulares. Genes diferentes pueden contribuir de forma distinta a la medida total, y ciertos genes pueden interactuar, de modo que la aportación de uno depende de la presencia de otro. La herencia de características cuantitativas que dependen de varios genes se denomina herencia poligénica. La combinación de influencias genéticas y del medio se conoce como herencia multifactorial.
6. Ligamiento genético y mapa genético
El principio de Mendel según el cual los genes que controlan diferentes caracteres son heredados de forma independiente uno de otro es cierto sólo cuando los genes existen en cromosomas diferentes. El genetista estadounidense Thomas Hunt Morgan y sus colaboradores demostraron en una serie amplia de experimentos con moscas de la fruta (que se reproducen con gran velocidad), que los genes se disponen de forma lineal en los cromosomas y que cuando éstos se encuentran en el mismo cromosoma, se heredan como una unidad aislada mientras el propio cromosoma permanezca intacto. Los genes que se heredan de esta forma se dice que están ligados. Sin embargo, Morgan y su grupo observaron también que este ligamiento rara vez es completo. Las combinaciones de características alelas de cada progenitor pueden reorganizarse entre algunos de sus descendientes. Durante la meiosis, una pareja de cromosomas análogos puede intercambiar material durante lo que se llama recombinación o sobrecruzamiento. (El efecto del sobrecruzamiento puede observarse al microscopio como una forma de unión entre los dos cromosomas). El sobrecruzamiento se produce más o menos al azar a lo largo de los cromosomas, de modo que la frecuencia de recombinación entre dos genes depende de la distancia que los separe en el cromosoma. Si los genes están relativamente alejados, los gametos recombinados serán habituales; si están más o menos próximos, los gametos recombinados serán poco frecuentes. En el descendiente que procede de los gametos, el sobrecruzamiento se manifiesta en la forma de nuevas combinaciones de caracteres visibles. Cuanto mayor sea el sobrecruzamiento, más elevado será el porcentaje de descendientes que muestran las combinaciones nuevas. Consecuencia de ello, los científicos pueden trazar o dibujar mediante experimentos de reproducción apropiados, las posiciones relativas de los genes a lo largo del cromosoma. Para detectar recombinaciones, que se producen sólo rara vez, los genetistas han utilizado durante los últimos años organismos que producen gran número de descendientes con gran rapidez, como bacterias, mohos y virus. Por esta razón, son capaces de trazar mapas de genes que están muy próximos. El método introducido en el laboratorio de Morgan ha adquirido hoy tal precisión que se pueden dibujar las diferencias que se originan en un gen particular. Estos mapas han demostrado que no sólo los genes se disponen de forma lineal a lo largo de los cromosomas, sino que ellos mismos son estructuras lineales. La detección de recombinaciones poco frecuentes puede poner de manifiesto estructuras incluso más pequeñas que las que se observan con los microscopios más potentes. Los estudios en hongos, y más tarde en moscas de la fruta, han demostrado que en ocasiones la recombinación de alelos puede tener lugar sin que se produzcan intercambios recíprocos entre los cromosomas. En apariencia, cuando existen dos versiones distintas del mismo gen (en un individuo heterocigótico), una de ellas puede ser "corregida" para equipararse a la otra. Tales correcciones pueden tener lugar en cualquier dirección (por ejemplo, el alelo A puede ser modificado a a o a la inversa). Este proceso se ha denominado conversión genética. En ocasiones, varios genes adyacentes experimentan una conversión conjunta; la probabilidad de que ésta se produzca entre dos genes depende de la distancia entre ellos. Esto proporciona otra forma de determinar las posiciones relativas de los genes en el cromosoma.
Sexo y ligamiento sexual
Morgan contribuyó también a los estudios genéticos cuando en 1910 observó diferencias sexuales en la herencia de caracteres, un patrón que se conoce como herencia ligada al sexo. El sexo está determinado por la acción de una pareja de cromosomas. Las anomalías del sistema endocrino u otros trastornos pueden alterar la expresión de los caracteres sexuales secundarios, aunque casi nunca invierten totalmente el sexo. Por ejemplo, una mujer tiene 23 pares de cromosomas, y los componentes de cada par son muy similares. Sin embargo, un varón tiene 22 pares iguales de cromosomas y uno con dos cromosomas diferentes en tamaño y estructura. Los 22 pares de cromosomas semejantes en mujeres y en hombres se llaman autosomas. El resto de los cromosomas se denomina, en ambos sexos, cromosomas sexuales. En las mujeres los dos cromosomas sexuales idénticos se llaman cromosomas X. En el hombre, uno de los cromosomas sexuales es también un cromosoma X, pero el otro, más pequeño, recibe el nombre de cromosoma Y. Cuando se forman los gametos, cada óvulo producido por la mujer contiene un cromosoma X, pero el espermatozoide generado por el hombre puede contener o un cromosoma X o uno Y. La unión de un óvulo, que siempre contiene un cromosoma X, con un espermatozoide que también tiene un cromosoma X, origina un cigoto con dos X: Un descendiente femenino. La unión de un óvulo con un espermatozoide con un cromosoma Y da lugar a un descendiente masculino. Este mecanismo sufre modificaciones en diversas plantas y animales. La longitud aproximada del cromosoma Y es un tercio de la del X, y aparte de su papel en la determinación del sexo masculino, parece que es genéticamente inactivo. Por ello, la mayor parte de los genes en el X carecen de su pareja en el Y. Se dice que estos genes están ligados al sexo, y tienen un patrón hereditario característico. Por ejemplo, la enfermedad denominada hemofilia, está producida por un gen recesivo (h) ligado al sexo. Una mujer con HH o Hh es normal; una mujer con hh tiene hemofilia. Un hombre nunca es heterocigótico para este gen porque hereda sólo el gen que existe en el cromosoma X. Un varón con H es normal; con h padecerá hemofilia. Cuando un hombre normal (H) y una mujer heterocigótica (Hh) tienen un descendiente, las niñas son normales, aunque la mitad de ellas tendrán el gen h —es decir, ninguna de ellas es hh, pero la mitad tendrán el genotipo Hh—.Los niños heredan sólo el H o el h; por lo tanto, la mitad de ellos serán hemofílicos. Por esta razón, en condiciones normales, una mujer portadora transmitirá la enfermedad a la mitad de sus hijos, y el gen recesivo h a la mitad de sus hijas, quienes a su vez se convierten en portadoras de hemofilia. Se han identificado otras muchas situaciones en los seres humanos incluyendo la ceguera para los colores rojo y verde, la miopía hereditaria, la ceguera nocturna y la ictiosis (una enfermedad cutánea) como caracteres ligados al sexo.
Genotipo
Es un conjunto de los genes constitutivos de un individuo o de una especie; Generalmente referido a uno o varios genes relevantes en un contexto determinado.
Fenotipo
Es un conjunto de caracteres hereditarios, que posee cada individuo perteneciente a una determinada especie vegetal o animal. Es una realización visible del genotipo en un determinado ambiente.
7. Mutación
Se denomina mutación a cada una de las perspectivas que se forman en el escenario de un teatro cambiando la decoración. Destemple de la estación en determinada época del año, que se siente en algunos países. Cualquiera de los cambios que aparecen bruscamente en el fenotipo de un ser vivo, que se transmiten por herencia a los descendientes. El material genético puede sufrir alteración cualitativa o cuantitativa, y redistribución.
Mutaciones
Aunque la replicación del ADN es muy precisa, no es perfecta. Muy rara vez se producen errores, y el ADN nuevo contiene uno o más nucleótidos cambiados. Un error de este tipo, que recibe el nombre de mutación, puede tener lugar en cualquier zona del ADN. Si esto se produce en la secuencia de nucleótidos que codifica un polipéptido particular, éste puede presentar un aminoácido cambiado en la cadena polipeptídica. Esta modificación puede alterar seriamente las propiedades de la proteína resultante. Por ejemplo, los polipéptidos que distinguen la hemoglobina normal de la hemoglobina de las células falciformes difieren sólo en un aminoácido. Cuando se produce una mutación durante la formación de los gametos, ésta se transmitirá a las siguientes generaciones.
Mutación de genes
Las mutaciones fueron descritas por primera vez en 1901 por uno de los redescubridores de Mendel, el botánico alemán Hugo De Vries. En 1929 el biólogo estadounidense Hermann Joseph Muller observó que la tasa de mutaciones aumentaba mucho con los rayos X. Más tarde, se vio que otras formas de radiación, así como las temperaturas elevadas y varios compuestos químicos, podían inducir mutaciones. La tasa también se incrementa por la presencia de alelos específicos de ciertos genes, conocidos como genes mutadores, algunos de los cuales parece que produce defectos en los mecanismos responsables de la fidelidad de la replicación de ADN. Otros pueden ser elementos que se transponen La mayoría de las mutaciones genéticas son perjudiciales para el organismo que las porta. Una modificación aleatoria es más fácil que deteriore y que no mejore la función de un sistema complejo como el de una proteína. Por esta razón, en cualquier momento, el número de sujetos que portan un gen mutante determinado se debe a dos fuerzas opuestas: la tendencia a aumentar debido a la propagación de individuos mutantes nuevos en una población, y la tendencia a disminuir debido a que los individuos mutantes no sobreviven o se reproducen menos que sus semejantes. Varias actuaciones humanas recientes, como la exposición a los rayos X con fines médicos, los materiales radiactivos y las mutaciones producidas por compuestos químicos, son responsables de su aumento. Por lo general las mutaciones son recesivas, sus efectos perjudiciales no se expresan a menos que dos de ellos coincidan para dar lugar a una situación homocigótica. Esto es más probable en la procreación consanguínea, en el apareamiento de organismos muy relacionados que pueden haber heredado el mismo gen mutante recesivo de un antecesor común. Por esta razón, las enfermedades hereditarias son más frecuentes entre los niños cuyos padres son primos que en el resto de la población.
Mutaciones cromosómicas
La sustitución de un nucleótido por otro no es el único tipo posible de mutación. Algunas veces se puede ganar o perder por completo un nucleótido. Además, es posible que se produzcan modificaciones más obvias o graves, o que se altere la propia forma y el número de los cromosomas. Una parte del cromosoma se puede separar, invertir y después unirse de nuevo al cromosoma en el mismo lugar. A esto se le llama inversión. Si el fragmento separado se une a un cromosoma distinto, o a un fragmento diferente del cromosoma original, el fenómeno se denomina translocación. Algunas veces se pierde un fragmento de un cromosoma que forma parte de una pareja de cromosomas homólogos, y este fragmento es adquirido por el otro. Entonces, se dice que uno presenta una deficiencia y el otro una duplicación. Por lo general los déficits son letales en la condición homocigótica, y con frecuencia las duplicaciones también lo son. Las inversiones y las traslocaciones suelen ser más viables, aunque pueden asociarse con mutaciones en los genes cerca de los puntos donde los cromosomas se han roto. Es probable que la mayoría de estos reordenamientos cromosómicos sean la consecuencia de errores en el proceso de sobrecruzamiento. Otro tipo de mutaciones se producen cuando en la meiosis fracasa la separación de una pareja de cromosomas homólogos. Esto puede originar gametos —y por lo tanto cigotos— con cromosomas de más, y otros donde faltan uno o más cromosomas. Los individuos con un cromosoma de más se denominan trisómicos, y aquellos en los que falta uno, monosómicos. Ambas situaciones tienden a producir incapacidades graves. Por ejemplo, las personas con síndrome de Down son trisómicas, con tres copias del cromosoma 21.En la meiosis fracasa a veces la separación de un grupo completo de cromosomas; es decir, se origina un gameto con el doble del número normal de cromosomas. Si dicho gameto se une con otro que contiene el número normal de cromosomas, el descendiente tendrá tres grupos de cromosomas homólogos en lugar de los dos habituales. Si se unen dos gametos con el doble del número normal de cromosomas, el descendiente estará dotado de cuatro grupos homólogos. Los organismos con grupos adicionales de cromosomas reciben el nombre de poliploides. La poliploidía es el único proceso conocido por el cual pueden surgir especies nuevas en una generación única. Se han observado poliploides viables y fértiles casi exclusivamente en organismos hermafroditas, como la mayoría de las plantas con flores y algunos invertebrados. Por lo general, las plantas poliploides son más grandes y más robustas que sus antecesoras diploides. Algunas veces se originan fetos poliploides en la raza humana, pero fallecen en una fase precoz del desarrollo fetal y se produce un aborto.
En Busca Del Genoma Humano: Cronología
1985
Primer plan para un Proyecto Genoma Humano a nivel mundial.
1990
Concesión de fondos públicos.
1993
Abre el primer campus en Gran Bretaña para el estudio del genoma humano.
1994
Craig Venter funda un instituto de investigación financiado por empresas.
1995
Comienza el proyecto de decodificación a gran escala, con el objetivo
de terminar a fines del año 2005.
1998
Evaluación del proyecto. Se fija el año 2003 como fecha de conclusión.
Venter funda la empresa Celera Genomics Inc. Su objetivo
es concluir la decodificación del genoma humano a fines del año
2001.
1999
Publicación del código genético completo del cromosoma
humano Nº 22.
2000
Celera anuncia que tiene listo el 90% del primer borrador
del genoma humano.
26.06.2000 - Publicación del primer borrador del genoma humano completo
.
2001
Plazo para conclusión del proyecto.
2003
Plazo para conclusión del proyecto.
La guerra por patentar genes
La batalla por patentar o privatizar el genoma humano -el mapa de la vida-
y la cura de las enfermedades genéticas son una cuestión moral
y cultural y el negocio del siglo XXI, de miles de millones de dólares,
tan incalculable como si se cobrara el aire. Quiénes son los contrincantes
de esta pelea.
ANA BARON. Corresponsal de Clarín en Washington. En el terreno de la genética no podemos perder tiempo. El descubrimiento de un solo gen puede salvar la vida de miles de personas. Cada minuto que perdemos es de vida o muerte", le dijo a Clarín el doctor Craig Venter, un biólogo que se ha propuesto derrotar a los científicos apoyados por el gobierno de Estados Unidos y de Gran Bretaña en la carrera que existe actualmente por anunciar primero el genoma humano, el mapa de la vida o genético de la especie humana.
A primera vista el apuro de Venter parece muy altruista. De acuerdo a las estadísticas uno de cada 1.000 chicos nace con algún defecto genético. Es verdad que una gran cantidad de enfermedades fatales son de origen genético y que el descubrimiento del gen que las provoca no sólo permitirá producir drogas para tratarlas, sino que también vacunas para prevenirlas. Sin embargo, detrás de las buenas intenciones, hay tantos millones y millones de dólares en juego que en Wall Street llaman a Venter el "Bill Gates" de la genética y a su empresa Celera, la Microsofot de la industria de la biotecnología. Tantos, que es incalculable su monto hacia el siglo XXI. Según los corredores de la Bolsa en la llamada "nueva economía" las empresas biotecnológicas que logren apropiarse legalmente de nuestros genes patentándolos atraerán inversiones muy superiores a las que están obteniendo actualmente la empresas de la informática y de Internet.
El negocio de los genes y las enormes ganancias que pueden llegar a generar ha desencadenado una verdadera guerra socioeconómica y ética. Hay un grupo de científicos norteamericanos y británicos que, apoyados financieramente por los gobiernos de Clinton y Blair, están trabajando basados en el principio altruista que nadie debe apoderarse del genoma humano. Según ellos, todo el mundo tiene que poder acceder al mapa genético de la vida, porque es un bien que le pertenece a la humanidad. En ese sentido, a medida que avanzan en sus investigaciones sobre el genoma humano, van publicando los resultados de sus investigaciones. En EE.UU. estos científicos están trabajando en el Instituto Nacional de la Salud bajo la dirección de Francis Collins en el Proyecto Público de Genoma Humano (HGP).
En la vereda de enfrente hay un grupo muy pequeño de empresas de biotecnología que también están investigando el genoma humano pero se niegan a hacer público el resultado de sus investigaciones, porque la intención es ir vendiendo la información que vayan obteniendo. La empresa más conocida en este terreno es Celera Genomics, la empresa de Venter, que tiene su sede principal en Rockville, muy cerca de Washington.
Pero Celera no es la única. También esta Incyte Phamaceutical, el Human Genome Sciences, SmithKline Beechman, y otras. Craig Venter no tiene ningún problema en decir que su empresa "no es una empresa sin fines de lucro". De hecho, Celera cotiza en Wall Street bajo el logo CLR. Esta semana sus acciones cotizaron a un promedio de 104 dólares la acción. Lideradas por Venter, la ofensiva de estas empresas ha sido tan feroz en el último año que el presidente Clinton y Blair decidieron hace diez días establecer las reglas del juego de lo que hoy se conoce como la "guerra de los genes".
En la declaración conjunta que hicieron el 15 de marzo, Clinton y Blair pidieron a los científicos de todo el mundo que publiquen toda la información que tengan relativa al genoma humano. "Los datos fundamentales sobre el genoma humano, incluyendo la secuencia de todo el genoma del ADN humano y sus variaciones, tendrían que ser de libre acceso para los científicos del mundo entero", dijeron. La identidad genética humana tendría que permitir "reducir la incidencia de las enfermedades, mejorar la salud en el mundo y la calidad de vida de toda la humanidad", agregaron.
Sin analizar bien lo que decía el resto del texto firmado por Clinton y Blair, Wall Street reaccionó con la furia de un rayo: todas las acciones de las empresas de biotecnología bajaron vertiginosamente. Según The New York Times, las empresas como Celera, ligadas al estudio del mapa genético, es decir al genoma, fueron las más afectadas. Sus acciones perdieron hasta un 20 por ciento de su valor. Pero eso no fue todo, el Nasdaq, es decir el índice de las empresas de tecnología de punta, cayó más 200 puntos en un día.
El pánico que todo eso creó, obligó al vocero de la Casa Blanca Joe Lockhart a explicar que Blair y Clinton no estaban en contra de la industria de la biotecnología ni de la posibilidad de que registren patentes de tipo biotecnológico. Una lectura detenida de la declaración conjunta indica que Clinton y Blair hacen una distinción entre el descubrimiento de un gen y un invento genético. Esto abriría las puertas a la privatización de las curas genéticas y al verdadero negocio multimillonario.
El descubrimiento de un gen no es más que el descubrimiento de algo que se encuentra en la naturaleza y por eso, de acuerdo a la declaración no debe ser patentado. Pero una vez conocido el gen, si un científico logra descubrir una enferme dad (o mutación de uno o más genes) para poder fabricar ya sea una droga para tratarla o una vacuna para prevenirla, eso sí podría ser patentado.
"La protección intelectual de las invenciones a partir de los genes desempeña un papel importante en el desarrollo de nuevos productos para salud", dicen Blair y Clinton. No es posible pensar, ingenuamente, que los secretos del genoma no serán aprovechados por las empresas farmacéuticas y de biotecnología para el desarrollo de medicamentos. También es cierto que empresas como Celera y Incyte han hecho inversiones enormes para poder avanzar en el conocimiento del mapa genético del ser humano. "A pesar de la retórica altruista de los principales científicos universitarios involucrados en el Proyecto Genoma Humano muchos de ellos han invertido en empresas que si bien no se dedican a trazar el mapa genético esperan sacar provecho a largo plazo de la información obtenida por las investigaciones públicas y privadas", escribió el profesor de Biología Molecular de la Universidad de Princeton Lee Silver en el The New York Times. Y agregó: "Pero el problema son los límites. La falta de legislación en el terreno de la biotecnología es un buen indicador de las rapidez con que se están produciendo los cambios. Estamos viviendo en un momento donde todo está siendo redefinido, desde cómo definir el principio y el final de la vida hasta si la humanidad debería permitir que un ser humano sea clonado".
Esta corresponsal entrevistó a Venter por primera vez en 1994, cuando ya había abandonado el Proyecto Público del Genoma Humano del Instituto Nacional de la Salud donde trabajó durante 10 años y se había instalado por su cuenta en una ex fábrica de cerámica en las afueras de Washington con un objetivo bien preciso: derrotar a sus ex compañeros, y ser el primero en publicar el mapa genético del ser humano. El objetivo parecía en aquel momento demasiado ambicioso, pero actualmente Venter está por lograrlo. En menos de seis años, se mudó de la fábrica de cerámica a un edificio nuevo donde fundó Celera, la compañía que ahora preside. Recientemente Venter invitó a la impresionante masión que tiene en Miami en South Beach a 1.800 líderes mundiales en investigación genética con todo pago. Se calcula que ya tiene una fortuna personal de más de 300 millones de dólares.
Más allá de su aire de playboy científico, el éxito de Venter se debe a que descubrió un método para rastrear los genes en nuestro organismo 1.000 veces más rápido del que usan sus colegas. "Nuestro objetivo fue desde un principio descubrir la mayor cantidad de genes humanos en el menor tiempo posible. Necesitamos esa información por dos razones: una, para poder combatir eficazmente las enfermedades fatales de tipo genético, y la segunda, para poder comprender quiénes somos y de dónde venimos. Nuestra historia está en los genes", explicó Venter.
Justamente porque nuestra historia está en nuestro mapa genético, cuesta comprender que haya científicos dispuestos a patentar nuestros genes para poder lucrar con ellos. Venter insiste, sin embargo, con que ése no es el objetivo de su compañía. Venter quiere en realidad que Celera se transforme en lo que Bloomberg es para la comunidad financiera. Es decir, el objetivo es que Celera venda información sobre cómo interpretar el mapa genético humano, pero no el mapa en sí. De todas maneras, los problemas de tipo ético que plantea biotecnología hoy no terminan allí. Como todo descubrimiento científico, el mapa genético podrá ser utilizado de una manera positiva como también de una manera negativa: se teme que el conocimiento genético sea utilizado para la discriminación laboral, como arma contra una etnia o para elegir el color de pelo y de ojos de nuestros hijos. El tema es tan importante que el 11 de noviembre de 1997 se estableció en las Naciones Unidas la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los derechos humanos que pone límites a cualquier tipo de discriminación o manipulación del genoma humano.
Lo cierto es que la sutil diferencia entre descubrimiento e invento que surge de la declaración conjunta de Clinton y Blair pone en tensión la relación entre ciencia y ética y entre ciencia y sociedad. Y entre lo público y lo privado. Los gobiernos creen que dejar las claves únicas de la especie humana y de su cura libradas a una guerra del mercado es, por lo menos, un riesgo y puede ser un peligro extremo. La guerra, sin embargo, ya comenzó.
Se lo considera el científico más mediático que dio la comunidad y decodifica genes con la velocidad de un rayo. Hace poco demostró su poder ofreciendo una gran fiesta en su mansión de South Beach, en Miami, adonde invitó a 1.800 líderes mundiales en investigación genética, con todo pago. Craig Venter, presidente de Celera Genomics, a los 53 años quizá sea el Bill Gates de la ciencia: su empresa puede llegar a concentrar las patentes de gran parte de los genes que conforman el genoma de un individuo.
Muchos se sienten traicionados por este hombre calvo, muy americano, que antes trabajaba en el Instituto Nacional de Salud y que después formó su propia empresa. Casado con Claire Frase, famosa bióloga molecular, Venter asegura que la información sobre el genoma debe ser pública pero, en la práctica, la Oficina de Patentes de los Estados Unidos tiene una lista de por lo menos cien secuencias de genes que Celera quiere patentar.
Como muchos genios, Venter tuvo serios problemas en la escuela y un buen día dejó todo para dedicarse al surf en el sur de California. Mientras su único objetivo en la vida era barrenar, lo alistaron para luchar en Vietnam. "La guerra me cambió", dijo, simplemente. Y decidió ser el protagonista de la tercera guerra mundial: la guerra de los genes. "El tiempo es oro, cada minuto cuenta, por eso ahora estoy en mi laboratorio muchas horas, para descubrir finalmente el misterio del ADN." Venter anunció que en la primavera tendrá listo su mapa genético. Y ahora todos corren a su ritmo.
Campaña sobre patentes
Los genes humanos también están siendo privatizados. A medida
que los proyecto sobre el genoma humano avanzan en la localización
y determinación de las funciones de un número creciente de segmentos
de material genético (ADN), aumenta la carrera para obtener la propiedad
comercial de este material y sus aplicaciones. La apropiación de las
personas (esclavitud) se ha trasladado a la de sus genes.
El Proyecto Genoma Humano es un Programa de investigación consistente en determinar la secuencia completa de nucleótidos de los cromosomas de la especie humana -al tiempo que de organismos modelo utilizados en experimentación de laboratorio-, para conocer todos y cada uno de los genes humanos, su localización y función. Dependiente del Departamento de Energía y de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE. UU., cuenta con un presupuesto anual sostenido de 200 millones de dólares (mas de 20.000 millones de pesetas) durante 15 años, hasta 2005. James Watson, renombrado premio Nobel por su enunciado de la estructura del ADN, se opuso, hasta dimitir en 1992 de su cargo como director del Programa, cuando los dirigentes del NIH patentaron los tramos de genoma secuenciados; también han solicitado patentes sobre material del cerebro humano alegando su posible utilidad futura. La empresa biotecnológica californiana INCYT pretende patentar 40.000 sinapsis y material genético del cerebro humano. Entre 1981 y 1995 se han concedido en todo el mundo 1.175 patentes sobre secuencias genéticas humanas, aunque en la mayoría de los casos se desconoce su función.
A John Moore le extirparon el bazo en una operación quirúrgica. Su médico extrajo células del órgano sin el consentimiento del paciente, y patentó una línea de células desarrollada a partir de ese material. Moore pidió a los tribunales la revocación de la patente argumentando que se concedía a otros la propiedad de su esencia genética. Sin embargo el titular de la patente sostuvo que las células patentadas eran diferente de las originales extraídas de su cuerpo, y Moore perdió el caso. El fallo del Tribunal supone que se pueden patentar los genes de una persona no solamente en el caso de que se haya negado a dar su consentimiento sino inclusive habiendo adoptado acciones legales para impedirlo.
Los tribunales son reacios a otorgar patentes a los pacientes sobre sus órganos, por temor a inhibir la investigación médica. Los dueños de patentes se escudan en el argumento de que la propiedad de las patentes no equivale a la propiedad de los materiales orgánicos derivados del cuerpo humano, sino que simplemente poseen los derechos de su desarrollo comercial. En la realidad, sin embargo, estas dos formas de propiedad están intrínsecamente ligadas.
El Proyecto Diversidad del Genoma Humano de Naciones Unidas, impulsado por Luca Cavalli-Sforza de la Universidad de Stanford (EE.UU.), consiste en una recolección genética de poblaciones que representan reliquias históricas en peligro de extinción, para almacenarlas en bancos genéticos y posteriormente descifrarlas y patentarlas. Una secuencia de una mujer guaymi de Panamá, que se cree contiene el gen contra la obesidad, ha sido patentada en EE.UU. con Ron Brown, ministro de comercio estadounidense, como titular. Los NIH han solicitado patentes mundiales sobre ADN y líneas celulares de indígenas de Panamá, Papúa y las Islas Salomón.
Una masacre no aclarada de 73 yanomamis a los que les habían extraído los órganos, se ha relacionado con la presencia en esas fechas del avión de reconocimiento del Proyecto de Diversidad del Genoma. Muestras de sangre, cabellos y células epiteliales de la boca son tomadas de los indígenas de 722 tribus, sin ser informados sobre su objetivo y sin su consentimiento. El punto clave es el debate ético sobre el «consentimiento informado» de difícil solución porque si los indígenas no entienden el proyecto no pueden dar el consentimiento, y si lo entendieran, muy probablemente rehusarían hacerlo. Genetistas del Instituto de Genética de Bogotá han reconocido que tomaron muestras de indígenas asarios en la Sierra Nevada colombiana simulando programas de ayuda sanitaria con la ayuda de personal de la multinacional farmacéutica Hoffman-La Roche. La solución propuesta de suscribir contratos para que los pueblos indígenas obtengan parte de los beneficios de la explotación comercial de su material genético resulta muy problemática por la imposibilidad para estas poblaciones de vigilar y hacer cumplir los acuerdos. Una vez inmortalizados los genes de estos pueblos, no parecen tan necesario los esfuerzos para garantizar su supervivencia.
¿Cuáles son las alternativas? Mientras los legisladores no establezcan unos límites inequívocos a la patentabilidad de formas de vida, las solicitudes de patentes sobre material, productos y procesos genéticos en el ámbito nacional y europeo crecerán y crearán precedentes jurídicos.
La inclusión en la normativa legal de una prohibición explícita de patentes sobre tejidos humanos, animales y vegetales como la solicitada en la Declaración Por una Prohibición de las Patentes sobre las Formas de Vida, resolvería algunos pero no todos los problemas. La prohibición de patentes no impedirá la mercantilización de los recursos genéticos mundiales ni recompensará a quienes las han preservado ni a las auténticas innovaciones conseguidas.
El conjunto de los recursos genéticos del mundo, incluyendo los que han sido apropiados y están siendo utilizados para el desarrollo industrial del Norte, deberían ser considerados Patrimonio Común de la Humanidad, garantizándose el libre acceso a todo el mundo. No obstante, es preciso preguntarse si su simple declaración como herencia común inapropiable garantiza un uso equitativo y sostenible de los mismos. ¿Existe una alternativa aceptable a las patentes que reconozca la herencia colectiva a la vez que recompense la innovación?.
8. Genoma humano - ética
John Fleming, en su libro ¨La ética y el Proyecto de Genoma Humano sobre Diversidad¨ se plantea que es posible que la genética de poblaciones ponga en peligro los derechos humanos y las libertades fundamentales de las personas, y de los grupos que participan en el Proyecto Genoma Humano sobre Diversidad (PGHD).
La genética de poblaciones es una disciplina que estudia la variación genética en poblaciones definidas, incluidos los aspectos pertinentes de la estructura poblacional y la variabilidad geográfica de las secuencias de ADN y sus frecuencias. El PGHD, en cambio, ha sido calificado de proyecto antropológico internacional que trata de estudiar la riqueza genética de toda la especie humana.
El principal objetivo científico del PGHD sería ,según sus defensores, a) Profundizar en el conocimiento de la historia e identidad del ser humano; b) Adquirir conocimientos sobre los factores medioambientales y genéticos presentes en la predisposición y la resistencia a la enfermedad, la denominada epidemiología genética; y c) Alentar la creación de laboratorios locales en donde se recojan y analicen muestras genéticas.
Se estima que la ciencia contemporánea todavía lleva consigo el bagaje filosófico del siglo XVII; que, lejos de ser "neutral" desde un punto de vista filosófico, está cargada de valores. Reconocer las actitudes filosóficas profundamente arraigadas en la mente de la mayoría de los científicos y en la cultura occidental arroja una considerable luz sobre las cuestiones éticas afectadas por el desarrollo del proyecto y la acumulación de información resultante.
El conocimiento científico y las opciones que parece imponer a la sociedad pudieran ser incontrolables y es posible que la lucha por alcanzar este tipo de ciencia ponga en peligro los derechos fundamentales de las personas y de las comunidades que participan en el PGHD. En estos momentos es imposible indicar cuáles serán las consecuencias para el derecho a la intimidad de las personas y de las sociedades que deseen proteger el conocimiento de su pasado, presente y futuro, especialmente cuando dicho conocimiento pueda constituir una amenaza para la coherencia social, religiosa y cultural del propio grupo.
Por otra parte, cuando se ve afectado "el interés nacional" los viejos prejuicios contra las personas enfermas o discapacitadas, junto con un apremiante deseo de liberarse de la carga económica y social que supone cuidar a personas con discapacidades, pueden servir muy bien para superar escrúpulos cuando se trata de eliminar a personas con discapacidades heredadas (aborto e infanticidio) y soslayar o anular las disposiciones legales concebidas para proteger los derechos a la confidencialidad, la intimidad y el igual acceso a niveles razonables de atención sanitaria. Es posible que la información sobre poblaciones y grupos concretos resulte demasiado tentadora como para no ser utilizada en pro de la eficiencia social. Disponer de más información simplemente puede ofrecer más posibilidades de que se cometan violaciones de derechos humanos en todo el mundo, junto con el utópico deseo de tener una población libre de personas con graves minusvalías heredadas.
Quizás el PGH y el PGHD se conviertan en el proyecto Manhattan del próximo siglo trayendo indudables beneficios para la sociedad humana, pero, asimismo, inimaginadas y espantosas amenazas, especialmente, desde el punto de vista de los derechos humanos.
¿Derechos de propiedad comunitarios?
Genetic Resources Action International (GRAIN), Aedenat y otros grupos de todo el mundo están reclamando un marco legal que establezca un régimen de derechos comunales locales basado en los principios de Herencia, Territorialidad y Comunalidad. En base a ello los Estados reconocerían los derechos de propiedad indígena y comunales, y el derecho al control de acceso a los recursos genéticos por parte de las comunidades locales, e inclusive el derecho a decir NO a una propuesta de recogida o comercialización de elementos de la diversidad biológica. De esta forma se asegura una información y el consentimiento previo informado de quienes han preservado la riqueza genética local, como prerrequisito para el acceso a los recursos genéticos. Se asegura también una participación equitativa en los beneficios, ya sean financieros o de otro tipo, y una participación plena de las comunidades locales en la toma de decisiones.
La normativa que regula los derechos de propiedad en el Norte ha sido pensada para un sistema industrial con sus particularidades propias, y el reto actual es conseguir su adaptación a un modelo mas participativo. Las organizaciones firmantes creemos que es posible desarrollar un régimen jurídico alternativo, y que las bases para ello se han esbozado ya en algunos convenios internacionales. Creemos que si los derechos de las comunidades locales no se consagran en la legislación internacional, la biodiversidad se convertirá en simple mercancía entre quienes se pueden permitir el lujo de pagar por ella, o establecer las condiciones de su venta.
En Colombia, India, Filipinas y los países del Pacto Andino se están desarrollando activamente sistemas alternativos de este tipo. Concluimos que «la lucha contra los derechos de propiedad intelectual al estilo monopolístico, como los vigentes en el Norte, es clave si queremos ganar la pelea mas amplia por los derechos de los pueblos al control de su subsistencia, y en particular de sus recursos biológicos».
Diez buenas razones para oponerse a las patentes sobre
la vida
si patentan la vida:
Los CONSUMIDORES pagarán precios mas altos por los alimentos, las medicinas y otros productos en cuyo proceso de producción intervenga la ingeniería genética. La industria primará la adopción de tecnologías y componentes patentables, en detrimento de la calidad.
La SEGURIDAD ALIMENTARIA y la SALUD dependerán cada vez mas de las grandes multinacionales, que tendrán mucho mas fácil conseguir mercados cautivos. Una misma empresa podrá controlar semillas agrícolas, razas ganaderas, su proceso de producción, también el de transformación o elaboración y finalmente incluso los medicamentos. Es decir, la misma empresa responsable de la calidad de los alimentos (salud) podrá controlar también los productos farmacéuticos (enfermedad).
Los AGRICULTORES y GANADEROS tendrán que pagar precios mas elevados por las semillas, plantas y animales que compren. No les estará permitido reproducirlos para la venta sin la autorización y pago de royalties. De esta forma, agricultores y ganaderos perderán el control sobre el primer eslabón de la cadena alimentaria aumentando aún más su dependencia de las multinacionales.
La estructura del MERCADO y el TRABAJO se concentrarán cada vez mas. Menos empresas van a poder competir en un contexto de mercado cada vez más internacionalizado. Se afirma que se crearán más empleos pero no se menciona para quién, ni cuántos empleos desaparecerán tanto por causas directas como indirectas.
Las MUJERES se verán especialmente afectadas: el control patriarcal sobre su capacidad reproductiva puede incrementarse, tanto en lo que se refiere al número de hijas (políticas de población), como a las «características» de éstas (discriminación de sexos en India y China; pruebas fetales obligatorias en EE.UU.).
El «TERCER MUNDO» verá disminuir cada vez más su acceso a la información científica y a la transferencia de tecnología. El abismo entre el Norte y el Sur se acentuará. Los países mas pobres pagarán precios más elevados por los productos a los países industrializados, agravándose el peso de la deuda externa y la marginación social.
El hecho de que los genes humanos puedan convertirse en propiedad exclusiva de los titulares de las patentes atenta contra el fundamento mismo de los DERECHOS HUMANOS. La inviolabilidad de la información genética personal y su control se verá igualmente violentada por la búsqueda de genes patentables.
Los VALORES ETICOS y RELIGIOSOS basados en el respeto a la vida, la creación y la reproducción serán totalmente alterados. Las patentes sobre los materiales genéticos imponen un concepto reduccionista y materialista de la vida misma como mera colección de sustancias químicas que pueden reproducirse, manipularse, modificarse y patentarse: «todo por dinero».
La relación de la SOCIEDAD con la naturaleza se verá reducida a intereses comerciales basados en la explotación y el lucro. No se puede «inventar» o «crear» a la naturaleza... pero unos pocos pretenden, valiéndose de su poder «científico» y económico, apropiarse de una parte de ella mediante manipulaciones y modificaciones genéticas, expropiando al resto de la sociedad. El concepto de BIENESTAR ANIMAL desaparecerá. Las patentes estimulan la utilización de los animales como si fueran auténticas fábricas de elaboración de alimentos y productos farmacéuticos, restando importancia a su sufrimiento.
La BIODIVERSIDAD natural y domesticada, y los conocimientos populares ligados a ellas, estarán cada vez mas bajo el dominio y control monopolístico de los grandes conglomerados empresariales. Con ello se incrementará en gran medida la uniformidad genética. Los sistemas de producción alimentaria y de medicamentos serán cada vez mas vulnerables ante los cambios ecológicos y presiones sociales.
Proyectos Genoma de diversos organismos
En esta sección presentamos los enlaces a las páginas web de diversos proyectos de secuenciamiento de genomas de algunos, organismos por orden alfabético, con los nombres y ubicación de las diversas instituciones a cargo de ellos.
Como resultado secundario del proyecto Genoma Humano, coordinado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, se han empezado a desarrollar y en algunos casos completar, los genomas de algunos organismos bien sea por intereses comerciales, de investigación o ambos.
Algunos de estos organismos ya han sido totalmente secuenciados y caracterizados.
Los proyectos a que aquí se presentan tienes muy distintos estadios de desarrollo. En algunos casos se han completado las secuencias del genoma de todo el organismo, en otros casos están apenas en sus inicios. Dado que cada uno de los proyectos esta siendo llevado adelante por muy distintas instituciones a nivel mundial, también se deben esperar muy diversos niveles de calidad en los servicios prestados.
9. Anexos
Artículos publicados sobre genoma humano
El genoma del ratón ayudará a descifrar el código genético del hombre
BIRMINGHAM -- A menos de un mes de anunciar la conclusión del genoma humano, científicos indicaron el lunes que para comprender su significado deberán compararlo con el genoma de otros mamíferos, comenzando con el ratón.
Este será el próximo paso en el proyecto de descifrar el código genético del hombre, señalaron investigadores en el XVIII Congreso Internacional de Bioquímica y Biología Molecular.
Los científicos sostienen que comparando los genes humanos con los de otros organismos podrán entender con mayor rapidez cómo funcionan los genes y cuál es su participación en la enfermedad.
A su vez, eso llevaría al desarrollo de nuevos medicamentos basados en los avances genéticos.
"El estudio comparativo va a ser una de las herramientas más sencillas e importantes en el proceso de analizar los genomas", dijo Craig Venter, presidente de la firma Celera Genomics, uno de los dos emprendimientos que completaron la secuencia del genoma humano.
Venter dijo que la firma espera completar el genoma del ratón para diciembre de este año.
Para entender la enfermedad
Los científicos ya cuentan con los genomas de una serie de organismos, entre ellos la mosca de la fruta, pero el ratón sería el segundo mamífero del que se obtenga el código genético.
Para investigadores como John Seidman, de la Facultad de Medicina de Harvard, quien estudia la base genética de una afección coronaria denominada cardiomiopatía hipertrófica, la publicación del genoma del ratón será un gran avance.
Seidman estudia cómo opera la enfermedad tanto en hombres como en ratones y le ha llevado diez años identificar diez genes presentes en esta compleja condición, pero aún es necesario identificar un número no determinado de genes.
La posibilidad de comparar el genoma del ratón con el genoma humano podría ayudar a identificar los genes restantes y brindar un panorama más completo sobre el proceso bioquímico que desencadenan las mutaciones genéticas.
"Nos ayudaría muchísimo en el esfuerzo de descifrar el proceso de la enfermedad", dijo Seidman.
De ratones y hombres
Los investigadores están estudiando el funcionamiento
de los genes en ratones, que comparten cerca de 90 por ciento de su código
genético con los humanos.
El proceso se basa en la noción de que muchos de los mecanismos básicos
que controlan nuestro cuerpo han variado muy poco a través de la evolución
de las especies.
De esta forma, los científicos pueden obtener un panorama bastante completo de cómo funciona un gen humano recientemente descubierto al operar una mutación en formas de vida menos complejas.
"El ratón es muy importante porque podemos cambiar cualquier gen y copiar exactamente la mutación que causa enfermedades en los pacientes humanos", dijo Jan Hoeijmakers, de la Universidad de Erasmus, quien estudia el proceso de envejecimiento en ratones y hombres.
El estudio comparado de los genomas ha revelado que los seres humanos comparten mucha más información genética con otras especies de la que jamás se haya imaginado.
En el caso del ratón, el estudio de algunos bloques de su secuencia genética ha revelado que son tan similares a los huamnos que resulta imposible distinguir unos de otros.
(Con información de Reuters)
El alfabeto del genoma humano está listo, pero todavía nadie lo entiende
Junio 15, 2000
BETHESDA, Estados Unidos -- Todas las noches, un batallón
de computadoras de 16 laboratorios ubicados en distintas partes del mundo
se comunica con un centro de datos en Estados Unidos y transmite una interminable
sucesión de códigos: ATCGATCGCGATCG. Es el lenguaje del genoma
humano ¿pero qué quiere decir?
Dos equipos de investigadores que participan en el Proyecto del Genoma Humano
trabajan en la fase final del esfuerzo masivo por catalogar todos los genes
presentes en el hombre.
Los científicos pronostican que el conocimiento que se obtenga tendrá efectos profundos en el terreno médico, ético, legal y económico pero admiten que llevará mucho tiempo develar completamente su significado.
"Esta es una revolución distinta a todo lo que se ha visto hasta el momento", afirma Richard Young, del Instituto Whitehead de Investigación Biomédica en Cambridge, estado de Massachusetts.
Se suele decir que el Proyecto del Genoma Humano es un esfuerzo por descubrir el sentido de la composición genética pero los científicos no están decodificando el genoma sino incorporándolo a una gigantesca base de datos con la esperanza de llegar a comprenderlo.
Lo que tienen por ahora está lejos de ser un manuscrito impecable libre de errores y vacíos, pero es un borrador con el material suficiente como para completar el libro. El problema es que nadie está en condiciones de leerlo.
Una tarea del siglo XXI
La mayor parte del genoma está escrita en un idioma que los científicos todavía no comprenden. Es como si acabaran de descubrir una lápida con inscripciones de un misterioso texto antiguo.
La decodificación de los genes, la comprensión de su funcionamiento será tarea del siglo XXI.
"Comprender este genoma nos va a tomar otros cien años. Quizás más", advierte Harold Varmus, presidente del Centro Oncológico Sloan-Kettering en Nueva York y ex director del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos.
Las instrucciones para "construir y operar" un ser humano son engañosamente sencillas y están escritas en el ADN en forma de escalera.
Cada peldaño se compone de un par de sustancias químicas que sólo se ligan entre sí. Si una mitad del peldaño es el compuesto adenina, la otra es siempre timina, si una mitad es guanina, la otra es citosina. Eso es todo.
Los biólogos suelen referirse a las cuatro moléculas básicas del ADN por sus iniciales: A, T, G y C.
Sólo cuatro letras
El código de la vida está escrito con un alfabeto de apenas cuatro letras. Puede parecer sencillo, pero con sus 3000 millones de caracteres, el genoma humano llenaría 200 guías telefónicas de una gran ciudad.
Ese código da las instrucciones para que el organismo evolucione desde un embrión hasta un ser adulto, viva, se reproduzca y muera.
En su nivel más básico, la vida es un conjunto de genes que dirige una complicada sinfonía biomolecular. Al igual que las notas en el pentagrama indican a los músicos la melodía a ejecutar, los genes indican a las células qué proteínas producir.
Las proteínas, a su vez, realizan distintas tareas como producir los tejidos del organismo, digerir los alimentos, almacenar recuerdos, procesar desechos y hasta indicar a las células cuándo les llega el momento de morir.
Pero para comprender realmente nuestra composición genética, los científicos deben estudiar la interacción entre los genes y determinar cómo funcionan las proteínas. Este terreno de estudio, la genómica funcional, está aún en su infancia.
"Por ahora, podemos especificar de qué están hechas las proteínas", dijo el experto en genética Robert Waterston.
"Pero aún debemos descubrir cómo funciona cada una, qué forma tiene y con qué interactúa, en qué células está presente, en cuáles no", indicó.
"Y también será necesario determinar qué enfermedades alteran su manifestación, como incide en ellas, por ejemplo, el cáncer o la diabetes", añadió.
(Con información de Associated Press)
Descifran la secuencia genética del cólera
WASHINGTON (CNN) -- Investigadores han descifrado el mapa genético de la bacteria que causa el cólera, una enfermedad intestinal aguda que se contagia a través del agua y alimentos contaminados y cobra miles de vidas cada año.
"Determinar la secuencia genética de agentes patógenos como el vibrión colérico es un gran avance en la lucha contra una de las enfermedades infecciosas más difíciles de erradicar", dijo el doctor Antonio Fauci, director del Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas de Estados Unidos, que financió el proyecto.
Según cifras de la Organización Mundial de la Salud, el año pasado 220.000 personas se contagiaron el vibrión colérico y 8.400 murieron a causa de la enfermedad, cuya mayor incidencia se registra en países de América latina, Asia y Africa.
La enfermedad puede ocasionar vómitos, diarrea y deshidratación. En los casos de mayor gravedad, la deshidratación es extrema y puede causar la muerte en término de 24 horas.
Se estima que el 50 por ciento de los infectados mueren si no son sometidos inmediatamente a tratamiento.
Un hito
El haber obtenido la secuencia del vibrión colérico "marca un hito en la investigación del cólera", dijo Claire Fraser, presidenta Instituto para la Investigación Genómica, en el estado de Maryland.
"Esta información arroja luz sobre el proceso por el que un organismo vivo se convierte en un agente patógeno para el ser humano y agilizará nuestra comprensión de la enfermedad y cómo controlarla", añadió.
El vibrión colérico es la segunda bacteria de la que se obtiene la secuencia genética. La primera fue la del E.coli, en 1997.
Más de 30 investigadores participaron en el estudio, encabezado por científicos del Instituto para la Investigación Genómica.
Los investigadores hallaron que la bacteria que causa el cólera incluye dos cromosomas constituidos por 3.885 genes, que a su vez están integrados por más de cuatro millones de pares de bases.
Vacunas más efectivas
"Este será el punto de partida para gran parte de los estudios
que se realicen en el futuro", señaló el microbiólogo
Matthew Waldor, del Centro Médico Tufts Nueva Inglaterra en la ciudad
de Boston.
"La secuencia del genoma contribuirá al desarrollo de nuevas vacunas y medicamentos para luchar contra el cólera", escribió Waldor en un comentario que será publicado esta semana en la revista especializada Nature.
Actualmente, las vacunas disponibles para combatir el cólera sólo resultan efectivas en un 50 por ciento de los casos y sus efectos duran menos de seis meses, indicó el Centro para el Control y Prevención de Enfermedades e Estados Unidos.
Científicos piden normas internacionales que impidan a las empresas patentar genes
MADRID (CNN) -- El establecimiento de normas de carácter internacional para evitar que las empresas patenten genes y secuencias genéticas es el reto más acuciante que enfrenta la comunidad científica, indicaron el miércoles especialistas que participan en el Primer Congreso Mundial de Bioética, en la ciudad española de Gijón.
Más de 300 especialistas de 15 países participan en el congreso, que intenta establecer reglas éticas que garanticen el aprovechamiento equitativo de los avances biotecnológicos.
El catedrático argentino Salvador Darío Bergel, profesor de bioética de la Universidad de Buenos Aires, indicó que el otorgamiento de patentes sobre los genes o secuencias genéticas supone un "disparate que amenaza con socavar el futuro de la investigación científica".
El experto lamentó que la normativa europea permita patentar un "elemento aislado del cuerpo humano" y recordó que sólo es éticamente justificable la patente sobre un procedimiento concreto que no frene estudios ulteriores.
Bergel urgió a forjar un acuerdo internacional que ponga fin a estas prácticas, que en su opinión son "insostenibles legal y éticamente y obstaculizan la investigación".
El presidente de la Sociedad Internacional de Bioética, Marcelo Palacios, se refirió al Proyecto del Genoma Humano, cuyo objetivo es realizar un mapa de la composición genética del hombre, y dijo que descifrarlo "será un primer paso muy importante".
Pero destacó que lo más importante será
descubrir su funcionamiento "para avanzar en el conocimiento sobre el
origen de la vida, las enfermedades o nuevas terapias quirúrgicas"
y se pronunció en contra de patentar las secuencias genéticas.
"En malas manos, las patentes pueden ser muy dañinas para la humanidad",
señaló.
Estados Unidos, Francia, Gran Bretaña, Japón y China, los cinco países que participan en el Proyecto del Genoma Humano, anunciarán el lunes los resultados de la investigación.
El proyecto es el paso inicial para la investigación de los cerca de 30.000 a 150.000 genes contenidos en cada uno de los 23 pares de cromosomas presentes en el ser humano.
El presidente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (CSIC), César Nombela se manifestó partidario de que la información sobre el genoma humano quede al cuidado de un organismo supranacional, como por ejemplo la UNESCO.
Nombela señaló que el reciente llamamiento del presidente de Estados Unidos, Bill Clinton, y del primer ministro británico, Tony Blair, para que las secuencias genéticas sean de acceso libre supone "una esperanza" para lograr que los adelantos "sean accesibles al conjunto de las personas y no agraven las diferencias sociales entre los mundos desarrollado y subdesarrollado".
Bioética o anarquía
El estadounidense Van Rensselaer Potter, el primer científico en usar el término bioética hace 30 años, reclamó en la apertura del congreso el martes una "acción política" ante los avances tecnológicos y advirtió que el tercer milenio será "el de la bioética mundial o el de la anarquía". El científico recordó que la bioética pide desde su comienzo una acción política para lograr mediante acuerdos o leyes "la supervivencia de la interacción entre la gente y los sistemas biológicos ".
"La bioética no es sólo una cuestión médica, sino también un asunto medioambiental y social", señaló.
Palacios coincidió y dijo que el congreso abordará los avances científicos desde la perspectiva de los derechos humanos, para propiciar el establecimiento de reglas éticas universales que se apliquen a la biotecnología.
El objetivo de ese acuerdo global debe ser, a su juicio, "prever la revolución social derivada de estos avances y evitar abusos entre los países ricos y pobres, la esclavitud técnica, los desequilibrios alimenticios, o la destrucción de la biosfera"
De la doble hélice al genoma humano
El científico que creó el Proyecto Genoma
Humano celebra el éxito
Junio 28, 2000
Por JAMES WATSON
(TIME) -- Ninguno de los que tuvimos el privilegio de ver por primera vez, a finales de 1953, la doble hélice del ADN pensamos jamás que viviríamos lo suficiente para verla totalmente descodificada.
Por aquel entonces, sólo soñábamos con alcanzar el siguiente objetivo: descubrir de qué manera las cuatro letras del alfabeto del ADN (A, T, G y C) configuran las secuencias lineales de aminoácidos responsables de la síntesis de proteínas, los principales protagonistas de la vida celular. Resulta que la esencia del código genético y la maquinaria molecular encargada de leerlo se descubrió hacia 1966, sólo 13 años después de que Francis Crick y yo descubriéramos la estructura del ADN.
A partir de entonces, las imaginativas mentes científicas se dedicaron a estudiar la forma de leer los mensajes del ADN. Sorprendentemente, Fred Sanger, de la Universidad de Cambridge, y Walter Gilbert, de Harvard, desarrollaron cada uno, en menos de una década, métodos eficaces para determinar el orden de las letras del ADN. Casi simultáneamente, Herbert Boyer y Stanley Cohen idearon procedimientos sencillos para separar y fusionar moléculas de ADN y producir el "ADN recombinante".
Los más pesimistas proclamaron después que estas técnicas crearían formas de vida que amenazarían nuestra existencia tanto como las armas nucleares. Estas falsas alarmas frenaron el progreso sólo durante algunos años. Pero hacia 1980, el inmenso poder del ADN recombinante salió a la luz pública. Poco tiempo después, transformaría de forma irreversible la biología y la medicina dando paso a la biotecnología moderna.
Yo deseaba acelerar el avance de la genética humana y por eso en 1986 me convertí en uno de los primeros defensores del Proyecto Genoma Humano, cuyo objetivo definitivo era determinar la secuencia de los casi tres mil millones de letras del ADN que componen nuestro código genético. Aunque destacados jóvenes científicos sostuvieron que aún no era el momento, los de la generación anterior veíamos de cerca cómo nuestros padres y parejas caían víctimas de enfermedades por una predisposición genética. Y prácticamente todos conocíamos a alguna pareja con hijos cuyo futuro estaba amenazado por algún mal de carácter genético.
Así, la Academia Nacional de Ciencias nombró una comisión de expertos que al cabo de un año determinó que era posible descifrar el libro de instrucciones humano en un plazo de 15 años, siempre que el proyecto fuera liderado por científicos apropiados y se aportaran 3.000 millones de dólares para gastarlos y repartirlos razonablemente durante ese tiempo.
Nuestro primer informe hizo hincapié en que debíamos determinar la secuencia de los genomas más pequeños (de 1 a 13 millones de letras) de las bacterias y la levadura, y luego pasar a los cien millones de letras de los gusanos y las moscas. Estábamos seguros de que cuando hubiéramos terminado el proyecto, la tecnología secuenciadora costaría menos de 50 centavos por letra, y entonces estaríamos listos para descifrar el genoma humano. También confiábamos en que la genómica daría resultados en el área científica y médica mucho antes de descifrar las últimas letras del genoma humano.
Así que me dirigí al Congreso en mayo de 1987 con el informe en la mano, y prometí que mucho antes de finalizar el proyecto genoma clonaríamos gran parte de los genes fundamentales que hacen que los seres humanos sean proclives a padecer la enfermedad de Alzheimer o el cáncer de mama y colon, enfermedades comunes en algunas familias. Afortunadamente el tiempo ha demostrado el avance significativo que ha experimentado la ciencia en estas áreas.
El Congreso dio prioridad a mi proyecto anteponiéndolo al de otros muchos colegas biólogos moleculares y pronto puso a nuestra disposición el dinero que lo puso rápidamente en marcha. En octubre de 1988, fui a Washington para coordinar la iniciativa de los Institutos Nacionales de Salud en el proyecto. Desde el comienzo, me esforcé por asegurar que éste tuviera carácter internacional y contara con el apoyo de los principales países industrializados. De esta manera, se eliminaría la impresión de que un determinado país u organización controlaba el genoma humano. También queríamos publicar la totalidad de los datos en Internet para que se pudiera tener acceso a ellos de forma gratuita en todo el mundo.
Actualmente, las personas que forman parte de este consorcio internacional se enorgullecen de publicar las nuevas secuencias de ADN en Internet a las 24 horas de su descubrimiento. Hace 12 años, nadie se habría imaginado que se descifrarían casi 500 millones de pares básicos de ADN en tan sólo un mes.
Con el proyecto prácticamente terminado, tres años antes de lo previsto, debemos señalar que los primeros detractores han cambiado de actitud. En lugar de pedirnos que nos calláramos, como hicieron en 1991, ahora nos suplican que pasemos rápidamente a los genomas del ratón, la rata y el perro.
También es importante destacar que ningún otro proyecto científico de esta envergadura, salvo quizás el Proyecto Manhattan, se ha llevado a cabo con tanto celo por el bien común. Al compartir sus descubrimientos con esta libertad y rapidez, los miembros de nuestra comunidad genómica tienen poco tiempo para la promoción de sus reputaciones.
En cambio, las grandes inyecciones de capital privado de los últimos dos años han ayudado a las compañías que intentan encontrar y patentar secuencias claves de ADN antes de que se divulguen públicamente. Como era de esperar, las personas que están al frente de esas compañías han dado a entender que los que comenzamos el proyecto ya no somos necesarios. Para alivio de todos nosotros, al proyecto público se destinó más dinero. Nuestros patrocinadores desean asegurarse de que todas las características esenciales del genoma humano estén a libre disposición de la gente. Y los acontecimientos de las últimas semanas demuestran que los que trabajan por el bien común no andan a la zaga a los que buscan su propio beneficio.
En México el estudio del genoma humano a través
de la información de la bacteria risobium x
Oaxaca, Oax.- En unos años en México se podrá tener completo
el ciclo de estudio del genoma humano, a través de la búsqueda
de la información total sobre la bacteria "Risobium X" que
se realiza en el Centro de Investigación sobre Fijación de Nitrógeno
de la Universidad Nacional Autónoma de México.
Así lo informó el doctor Pedro Julio Collado Vides, responsable del proyecto, en el marco del Primer Congreso de Responsables de Proyectos del Comité de Ingeniería Eléctrica, Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas a la Ingeniería, del Conacyt, que se realiza en esta ciudad.
El doctor Collado explicó que hay dos formas de entender el proyecto del genoma humano, una es el estudio de la cadena genética del Homo Sapiens, y la otra es la investigación sobre modelos de seres vivos que conviven, de una u otra forma, con el hombre, como son ratones, bacterias o plantas.
Por el momento ya se tiene la secuencia completa de uno de los siete plasmas que conforman la Risobium X, la cual vive en el suelo, y ayuda a la fijación del Nitrógeno en plantas como el frijol. Se estima que tardará un par de años más en reunirse la información genética completa sobre esta bacteria.Entre los beneficios que traerá consigo este proyecto apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, dijo, se encuentra la oportunidad de que nuestro país viva el proceso de estudio sobre el genoma de principio a fin, lo que ayudará a comprender mejor el proceso de fijación del nitrógeno en las plantas.
El doctor Collado apuntó que se mejorará la infraestructura computacional para realizar estudios de predicción de señales reguladoras en bacterias, y tendrá un mejor nivel la profesionalización e interacción de los estudiantes en materia genética. Con la información obtenida podrá realizarse también toda una serie de experimentos productivos basados en la cadena completa de la bacteria, y mejorará la producción agrícola en nuestro país.
En otra parte de la reunión, el doctor Harold Stoldberg, de la National Science Fundation (NSF), dijo que en breve se espera concretar un nuevo acuerdo con el Conacyt para realizar un taller de "Program Development" a fin de apoyar a los proyectos de investigación en nuestro país.
Hasta el momento, dijo, NSF-Conacyt apoya aproximadamente 30 proyectos, sin contar las áreas de computación, ingeniería y biología, y aclaró que el apoyo que otorga dicha institución es únicamente para financiamiento de viajes, viáticos, costos de transportación, materiales, y comunicación y no se auspician salarios o equipamiento pesado.
Domingo 19 de marzo de 2000
La Guerra De Los Genes: Polémica En Los Estados Unidos. Los intereses que hay detrás del proyecto Genoma Humano
Algunos científicos se oponen a que las empresas privadas patenten los genes. Sin embargo, éstos ya se cotizan en Wall Street. El primer borrador del mapa genético humano se conocerá en septiembre.
ROBOT GENETICO. Lo usan para descubrir genes en la Universidad de Wisconsin.
Paula Andalo
La guerra de los genes" tuvo un nuevo capítulo esta semana cuando el presidente estadounidense Bill Clinton y el primer ministro británico Tony Blair aseguraron que la información sobre el proyecto Genoma Humano debe ser de dominio público. Pero ambos mandatarios obviaron una parte importante del debate, más cercana a Wall Street que a un laboratorio: si es ético patentar genes.
El proyecto Genoma Humano, que ya lleva diez años, se propone "dibujar" el conjunto de genes que posee un individuo y que determina todas las características que conforman su herencia, desde sus rasgos físicos hasta su predisposición a padecer algunas enfermedades.
Quien posea esta información tendrá mucho poder en el futuro. Porque sabrá qué gen está vinculado a determinada enfermedad y podrá desarrollar fármacos precisos para combatirla. Además, quien sea dueño de un gen podrá cobrar derechos a quien quiera utilizar esa información. En pocas palabras, los genes ya comenzaron a cotizar en bolsa.
En sus orígenes, el proyecto era exclusivamente estatal, financiado por el Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos y por el Welcome Trust de Londres. Pero en 1995 entraron en carrera empresas privadas como Celera Genomics, que ya patentó cientos de genes. Ambos sectores invierten por año 600 millones de dólares en esta investigación.
Mientras los logros eran pequeños, la convivencia fue tranquila. Pero a medida en que el mapa genético fue tomando forma, todos mostraron las garras. Y el debate explotó cuando se anunció que el primer borrador estará listo esta primavera.
Ahora, los científicos del organismo estatal quieren difundir los resultados del proyecto por Internet y los empresarios pretenden que sea de acceso más restringido. Los primeros están en contra de "patentar el conocimiento" y aseguran que hay que evitar el monopolio de los genes. Los segundos creen, sin embargo, que invirtieron muchos años y mucho dinero y que las reglas del mercado son otras.
El experto argentino Víctor Penchaszadeh es jefe de la División de Genética Médica del Betch Israel Medical Center en Nueva York y es miembro del comité asesor sobre pruebas genéticas de la Secretaría de Salud Pública de los Estados Unidos. En una charla telefónica con Clarín, explicó la complejidad de este debate.
"Las palabras de Clinton y Blair respondieron a una presión de la comunidad científica que se opone al patentamiento", explicó. A partir de estas investigaciones nació HUGO (Human Genome Organization), una organización formada por expertos que "luchan porque la ciencia se limpie de tanto negocio".
Penchaszadeh contó que el patentamiento de genes no es algo nuevo en los Estados Unidos. "Pero puede ser muy peligroso. Pongo el caso del cáncer de mama. Una empresa descubrió un gen que predispone a la mujer a padecer este mal. Lo patentaron y ahora tienen el monopolio exclusivo del análisis que detecta la mutación del gen que provoca la enfermedad".
"Además, -contó-, muchas veces se da que dos empresas patentan fragmentos de un mismo gen y la pelea por quién es dueño de ese gen llega a los tribunales." ¿Es lícito este tironeo genético? La cosa no es nada fácil. Y concentra intereses cruzados. Por un lado están las empresas biotecnológicas (como Celera) que secuencian y patentan los genes. Su objetivo es patentar el máximo de conocimiento para "venderlo" después a posibles usuarios como, por ejemplo, los laboratorios interesados en desarrollar medicamentos o métodos de detección a partir de esa información. Y también están los médicos, que son los que prescriben análisis y remedios y que consideran que la patente traba y encarece el sistema de salud.
Algo lejos quedó el paciente. Y la naturaleza de las cosas. Porque, como bien dicen algunos, patentar un gen es como patentar la Luna y después pretender cobrarle al que quiera mirarla.
"El acerbo genético de una especie no puede
ser patentado porque es algo propio de la naturaleza", reflexionó
Penchaszadeh. Además se está sobrevalorando la información.
No podemos volver a un peligroso determinismo genético. El 90% de las
enfermedades como el cáncer o los males cardiovasculares depende de
interacciones mucho más complejas que la sola presencia de un gen defectuoso."
