Leyendo el libro de la vida (I)
Molécula de ADN | ©Rtve
Desde su nacimiento, la vida ha sufrido un lento pero inexorable cambio. Una sucesión de pequeñas y sutiles modificaciones que nos han permitido a nosotros y al resto de especies que pueblan la Tierra vencer los obstáculos que la Naturaleza nos ha impuesto. Todo empezó hace 3.800 millones de años en un planeta asolado por los meteoritos, el fuego y las descargas eléctricas. Más que nuestro hogar era el infierno, el Hades griego, un páramo de destrucción donde las fuerzas naturales se expresaban con toda su furia. Fue en este contexto de desequilibrios naturales donde un grupo de moléculas, mediante reacciones químicas complejas, se empezaron a agrupar motivadas por la energía del Sol, el calor de la Tierra y las fuerzas de la Naturaleza. Hay múltiples hipótesis acerca de cómo se originaron las primeras formas de vida. La que cuenta con más aceptación por parte de la comunidad científica es la llamada “Evolución Química”, propuesta por Alexander Oparin, un bioquímico soviético. La teoría actual ha sido levemente modificada por autores posteriores a Oparin.
Hay múltiples hipótesis acerca de cómo se originaron las primeras formas de vida. La que cuenta con más aceptación por parte de la comunidad científica es la llamada “Evolución Química”, propuesta por Alexander Oparin, un bioquímico soviético.
Modelo de la membrana plasmática de una célula eucariota | ©Imagesshack
No fue sencillo sintetizar a partir de materia inorgánica (carente de vida) la materia orgánica (formadora de los seres vivos). La vida en este momento es una bacteria que posee una membrana plasmática confeccionada con unas moléculas muy especiales, los fosfolípidos, que recubre a un volumen de citoplasma o líquido celular y un material genético -en este caso ARN (ácido ribonucleico)- que es capaz de replicarse, es decir, copiarse a sí mismo para que la célula se reproduzca por un proceso llamado “mitosis” o división celular. El ARN se copia en dos moléculas iguales y la célula se parte en dos para dar lugar a dos células hijas. Todo es perfectamente normal. ¿Todo? Claro que no. Es en este momento donde la historia se vuelve más divertida. Supongamos que al día escribimos más de 100.000 palabras y que cada palabra está formada por una media de cinco letras, por lo que en un día escribimos 500.000 letras. El mensaje que tenemos que escribir es siempre es el mismo: una sucesión de cuatro letras (A,C,G y U). De modo que escribimos “ACCGACUGCACACGUUGUCAGA” así hasta 500.000 todos los días de nuestras vidas durante la totalidad de nuestra existencia. ¿Hay probabilidad de error? Lo cierto es que la probabilidad es muy alta, podéis comprobarlo vosotros mismos. Esta es la tarea que hace el ARN de nuestra bacteria a todas horas salvo por dos pequeñas excepciones: nuestra bacteria tiene 8.000.000 de letras que copiar y las copia en veinte minutos (datos para la bacteria E. coli).
Replicación del ADN |©Profesorjano.wordpress.com
Como se puede apreciar, la maquinaria molecular que dirige la replicación del ARN tiene un trabajo de lo más estresante. Los errores son muy comunes en este proceso mas por suerte la evolución ha dotado a E. coli de mecanismos para reparar su material genético. Cuando estos mecanismos también fallan se produce un cambio en la secuencia de las letras. Los cambios que se producen en el material genético se llaman mutaciones y son una de las bases de la evolución. La gran mayoría de las veces, estos errores suponen una amenaza para la vida del organismo, por lo que si no son subsanados, el individuo muere. Algunas veces (menos del 1% de los casos) la mutación no afecta a la vida del individuo y este conserva ese cambio en las letras de su genoma, transmitiéndolas a sus descendientes. Así se produce lo que se conoce como variabilidad genética, siendo visible en todos nosotros. Algunas personas son rubias, otras morenas; la gran mayoría de la gente tiene los ojos marrones, algunos los tienen verdes y otros azules. Caracteres como el color de la piel, la altura, la forma de las orejas, son todos cambios génicos que provocan que seamos todos diferentes. Incluso los gemelos idénticos pueden presentar variaciones y es aquí donde nos entra la duda, ¿Tienen el mismo genoma? En efecto, solo que los pequeños cambios que se producen a lo largo de la vida de de una persona condicionan su “fenotipo”, es decir, la expresión de ese genoma al exterior.
Algunas veces (menos del 1% de los casos) la mutación no afecta a la vida del individuo y este conserva ese cambio en las letras de su genoma, transmitiéndolas a sus descendientes. Así se produce lo que se conoce como variabilidad genética, siendo visible en todos nosotros.
Cuando Charles Darwin publicó su Teoría de la Evolución en 1859 aún no se conocían con total claridad los genes ni su papel en la aparición de nuevas especies. La fusión de la teoría darwinista con los trabajos de Gregor Mendel dieron lugar a una revolución en la Biología a principios del siglo XX. La evolución ya era algo constatable y hoy en día es prácticamente indiscutible gracias a los avances en secuenciación del ADN, es decir, en la lectura de las letras que forman nuestro genoma.
La heterocromía es una mutación muy común en gatos que se expresa mediante un contraste evidente del color de ojos | ©Ipetme
La evolución se nutre de estos cambios, los cuales permiten la aparición de nuevas especies muy lentamente, pudiendo tardar este proceso millones de años. ¿Cómo puede el ADN obrar tan magníficamente para ser uno de los principales protagonistas de la evolución? Bueno, el ADN es una molécula muy especial ya que en ella se guardan las bases bioquímicas de la célula. Es el libro de instrucciones de la vida. Dejemos atrás a nuestra querida E. coli y pensemos en una de nuestras células. A diferencia de las bacterias nuestras células son más complejas siendo ya visible un núcleo verdadero, por lo que se las conoce como células “eucariotas”. Ya no es ARN lo que guarda nuestro núcleo sino ADN, ácido desoxirribonucleico. Nuestro ADN es una doble hélice formada por dos cadenas que son antiparalelas, es decir, cuando una va en un dirección la otra va en la dirección contraria.
El ADN está formado por tres elementos básicos: la desoxirribosa (un azúcar), un grupo fosfato y las bases nitrogenadas (A, C, G y T). A diferencia de lo que se puede pensar, todas las células somáticas (las que no son células reproductivas, como los óvulos o los espermatozoides) tienen el mismo ADN, solo se diferencian en qué genes están expresando esas células. Esta es la base de la diferenciación celular y así es como una célula madre puede convertirse en una neurona, o en una célula de la piel o en parte de nuestro corazón. Cuando el ADN muta se varían los mensajes que podemos formar, generando una variabilidad muy alta. Es esta variabilidad la que permite la adaptación.
Estamos conociendo a grandes rasgos la naturaleza de nuestro material genético, cómo se las arregla para construir un ser vivo y qué implicación tiene en las poblaciones de seres vivos, lo que se denomina comúnmente “genética de poblaciones”. Los secretos de la vida se encierran en este libro. Sus páginas nos cuentan la historia de nuestro linaje biológico pero además permiten a nuestro cuerpo seguir funcionando con normalidad y adaptarnos al ambiente. ¿Cómo lo hace? ¿Qué maquinaria química emplea? ¿Cómo podemos conocer su funcionamiento? Todas estas respuestas y más deberán esperar al próximo artículo.
