Los
genes, el ADN y usted
MÍRESE bien en el
espejo. Observe el color de los ojos, la textura del cabello, la
tonalidad de la tez y la forma general del cuerpo. Piense en los
talentos que posee. ¿Por qué tendrá ese físico en particular? ¿A
qué se deberán sus características y habilidades? En la actualidad
se está despejando este enigma gracias a las investigaciones que se
centran en la genética (el estudio de la herencia biológica) y en
los efectos del medio ambiente en el organismo.
“¿La genética? Ay, no
—quizás diga usted—. Me parece un tema muy científico que
escapa a mi comprensión.” Pero ¿acaso no le ha dicho nunca a
nadie que tiene los ojos verdes de su padre y el cabello pelirrojo y
las pecas de su madre? Pues ya conoce un principio fundamental de la
genética: los rasgos físicos se transmiten de padres a hijos.
Además, este hecho puede resultar un buen punto de partida para
determinar si nuestra existencia es fruto de la evolución o de la
creación. Para empezar, veamos de qué manera es todo ser humano
portador del legado de muchas generaciones.
Según ciertos cálculos,
el cuerpo está formado por cien billones de células (minúsculas
unidades vivas). Cada una tiene un núcleo que contiene miles de
genes, unidades de la herencia que controlan la célula y definen
algunas de nuestras características personales. Hay muchos genes que
determinan el tipo de sangre que tenemos; otros, la textura del
cabello, el color de los ojos y así por el estilo. Así pues, cada
célula lleva dentro de sí un plano o código en miniatura, formado
por genes, que contiene las instrucciones necesarias para construir,
reparar y mantener en funcionamiento el organismo (véase la
ilustración de la pág. 5). ¿Será posible que todo esto haya
surgido por accidente?
Cómo
se fue resolviendo el misterio
En el siglo IV antes
de nuestra era, Aristóteles planteó una hipótesis que se aceptó
por más de mil años: los caracteres biológicos se heredaban a
través de la sangre. Esta teoría influyó mucho en la mentalidad
del momento, al grado que en español aún hablamos de líneas de
sangre y de parientes consanguíneos.
En el siglo XVII se
descubrieron los óvulos y los espermatozoides, aunque no se
llegó a entender bien cuáles eran sus funciones. Hasta hubo quien
señaló que la célula masculina o la femenina portaba desde el
principio una criatura diminuta totalmente formada. Sin embargo, las
investigaciones del siglo XVIII revelaron que el espermatozoide
se une al óvulo para formar un embrión. Con todo, aún tenía que
presentarse una explicación exacta de la herencia.
El esclarecimiento no se
produjo sino hasta 1866, cuando un monje austriaco, Gregor
Mendel, publicó la primera teoría correcta de la herencia. Gracias
a sus experimentos con guisantes, descubrió lo que denominó “rasgos
hereditarios discretos” ocultos en las células sexuales, y afirmó
que estos transmitían los caracteres a la descendencia. En la
actualidad llamamos genes a estos “rasgos hereditarios discretos”.
Para el año 1910 se
descubrió que los genes se hallan en los cromosomas, estructuras
celulares formadas principalmente por proteína y ADN (ácido
desoxirribonucleico). Como los científicos ya conocían el
importante cometido que desempeñaban las proteínas en otras
funciones celulares, supusieron por años que las proteínas
cromosómicas transmitían información genética. Más tarde,
en 1944, los investigadores presentaron la primera prueba de que
los genes no se componían de proteína, sino de ADN.
En 1953, cuando James
Watson y Francis Crick descubrieron la estructura química del ADN
(las hebras de moléculas dispuestas en espiral), la solución del
misterio de la vida avanzó sustancialmente.
El examen microscópico
SE DICE que la célula es
la unidad básica de la vida. En efecto, todos los seres vivos
—vegetales, insectos, mamíferos, personas...— están formados
por células. A lo largo de los años se ha analizado el
funcionamiento interno de estas, lo que ha permitido desentrañar
muchos secretos de la biología molecular y la genética. Veamos más
de cerca estas fascinantes unidades de la vida y repasemos lo que ha
descubierto la ciencia sobre estos elementos microscópicos.
Un
vistazo al mundo microscópico
Hay células de formas
muy diversas: rectangulares, cuadradas, redondas, ovaladas o
simplemente amorfas, como la ameba, que cambia de figura al moverse.
Cabe mencionar que la forma suele ser indicativa de la función. Así,
algunas células musculares que se contraen al realizar su labor son
largas y delgadas, y las células nerviosas, que transmiten mensajes
por todo el cuerpo, poseen ramificaciones alargadas.
Las células también
varían en tamaño. La mayoría son tan pequeñas que no se
ven a simple vista. Para hacernos una idea de las dimensiones de una
célula promedio, pensemos que en el pequeño punto que cierra esta
frase cabrían unas quinientas. Si tales dimensiones le parecen
pequeñas al lector, piense que hay bacterias 50 veces más
pequeñas. ¿Cuál es la célula de mayor tamaño? La yema de un
huevo de avestruz, una sola célula gigante, tan grande como una
pelota de béisbol o una bola de críquet.
Dado que la mayoría de
las células no se perciben a simple vista, han de estudiarse
con aparatos como el microscopio. Aun así, ciertos detalles son tan
complejos que no llegan a distinguirse completamente. Por
ejemplo, hasta con un microscopio electrónico de 200.000 aumentos
—ampliación por la que una hormiga tendría una longitud aparente
de 800 metros—, hay detalles de la célula que se pierden.
Los científicos han
constatado la asombrosa complejidad de la célula. En su libro The
Fifth Miracle (El quinto milagro), el físico Paul Davies
menciona: “Cada célula está repleta de diminutas estructuras en
miniatura que podrían haber salido del manual de un ingeniero: hay
toda una abundancia de pinzas, tijeras, bombas, motores, palancas,
válvulas, conductos, cadenas y hasta vehículos. Pero la célula es
mucho más que una colección de artilugios. Sus diversos componentes
se ensamblan para formar un todo que funciona de manera óptima, como
una compleja línea de producción fabril”.
El
ADN: la molécula de la herencia
En su origen, el ser
humano, al igual que las plantas y los animales pluricelulares, es
una sola célula. Cuando esta alcanza cierto tamaño, se divide en
dos, luego en cuatro, y así sigue el fraccionamiento, durante el
cual van diferenciándose las células en musculares, nerviosas,
cutáneas, etc. Más tarde se agrupan para formar tejidos (por
ejemplo, un conjunto de células musculares produce tejido muscular).
A su vez, los diversos tejidos forman órganos, como el corazón, los
pulmones y los ojos.
Bajo la delgada cubierta
de cada célula hay un fluido gelatinoso llamado citoplasma.
Luego, separado de este por una fina membrana, viene el núcleo,
que se considera el centro de control, pues dirige casi todas las
actividades de la célula. En él se encuentra el programa genético
de la célula, “escrito” con ADN (ácido desoxirribonucleico).
Las moléculas de ADN se
hallan enroscadas estrechamente en los cromosomas de las células.
Los genes, que son segmentos de las moléculas de ADN, poseen toda la
información necesaria para que seamos como somos. “El programa
genético que porta el ADN diferencia a cada ser vivo de los demás
—explica The World Book Encyclopedia—. Este
programa logra que el perro sea distinto del pez; la cebra, de la
rosa, y el sauce, de la avispa. Hace que uno sea diferente de toda
otra persona que vive en la Tierra.”
Es asombroso cuánta
información contiene el ADN de una sola célula: Ocuparía un millón
de páginas como esta. En vista de que el ADN se encarga de pasar la
información hereditaria de una generación de células a la
siguiente, se dice que es el plan maestro de toda forma de vida. Pero
¿qué apariencia tiene?
El ADN, que se compone de
dos hebras enroscadas una en torno de la otra, es semejante a una
escalera de caracol, o una escalera de travesaños retorcida.
Ambas hebras se conectan entre sí mediante combinaciones de cuatro
compuestos llamados bases. Cada base de una hebra forma pareja con
una base de la otra. Dichos pares son los “peldaños”. El orden
exacto que siguen las bases en la molécula de ADN determina la
información genética que porta. En pocas palabras, esta secuencia
determina casi todo lo referente al individuo, sea el color del
cabello o la forma de la nariz.
El
ADN, el ARN y la proteína
Las proteínas son las
macromoléculas que más abundan en las células, al grado de
constituir, según ciertos cálculos, más de la mitad del peso neto
de la mayoría de los seres. Las proteínas se componen de “bloques
de construcción” menores llamados aminoácidos, algunos elaborados
por el cuerpo y otros recibidos en la nutrición.
Las proteínas realizan
múltiples funciones. El transporte del oxígeno a todo el cuerpo,
por ejemplo, lo efectúa la hemoglobina, proteína que se halla en
los glóbulos rojos de la sangre. También son proteínas los
anticuerpos, que ayudan al organismo a combatir las enfermedades, y
la insulina, que contribuye al metabolismo de los alimentos y a la
regulación de diversas funciones celulares. Se cree que el
organismo posee miles de proteínas de distintos tipos. De hecho, una
sola célula pudiera contener centenares.
Cada proteína desempeña
un cometido específico, determinado por su gen del ADN. Ahora bien,
¿cómo se descodifica la información que contiene un gen del ADN a
fin de elaborar cierta proteína? Como indica la ilustración “La
elaboración de las proteínas”, la información genética
almacenada en el ADN ha de transferirse primero del núcleo al
citoplasma, sede de los ribosomas (“fábricas” que sintetizan
proteínas). La transferencia se realiza mediante un intermediario:
el ARN (ácido ribonucleico). Los ribosomas “leen” las
instrucciones del ARN y ensamblan la secuencia correcta de
aminoácidos para formar la proteína que se precisa. Así pues,
existe interdependencia entre el ADN, el ARN y la formación de las
proteínas.
¿Dónde
comenzó?
El estudio de la genética
y la biología molecular intriga a los científicos desde hace
décadas. Aunque el físico Paul Davies duda de que el origen de todo
sea un Creador, admite lo siguiente: “A fin de que se elaboren los
objetos pertinentes, cada molécula tiene su cometido y su lugar
dentro del funcionamiento general. Hay mucho movimiento. Para
realizar bien su labor, algunas moléculas pasan de un lado al otro
de la célula a fin de unirse a sus compañeras en el punto y el
momento precisos. Todo ocurre sin que haya jefes que las dirijan
ni las envíen al lugar conveniente, ni supervisores que
controlen sus actividades. Las moléculas se limitan a cumplir con su
misión: moverse de un lado a otro a ciegas, chocar unas con otras,
rebotar y abrazarse. [...] De algún modo, esta colectividad de
elementos irracionales (los átomos) aúna fuerzas y realiza la danza
de la vida con exquisita precisión”.
Es lógico, pues, que
muchos estudiosos crean que tiene que haber una fuerza inteligente
que haya creado los mecanismos celulares. Veamos las razones.
[Nota]
La composición química
y las características de las células se analizan también con el
centrifugador, que separa sus componentes.
[Ilustración
y recuadro de la página 5]
El
interior de la célula Dentro de cada célula hay un núcleo,
el centro de mando de la célula. Este contiene los cromosomas,
formados por moléculas de ADN estrechamente enroscadas y por
proteínas. Los genes se encuentran en las moléculas de ADN. Los
ribosomas, fábricas productoras de proteínas, se hallan en
el citoplasma, que está fuera del núcleo.
[Ilustración]
Ribosomas
Citoplasma
Célula
Núcleo
Cromosomas
ADN:
la escalera de la vida
[Ilustraciones
de la página 7]
(Para
ver el texto en su formato original, consulte la publicación)
La
replicación del ADN
Para
facilitar la representación, se ha aplanado la espiral retorcida del
ADN
Proteína
Bases
libres
Proteína
Proteína
1
Antes de dividirse las células para producir la siguiente
generación, han de replicar (copiar) el ADN. Primero, ciertas
proteínas facilitan la separación parcial de las dos hebras del ADN
2
Luego, de acuerdo con estrictas reglas de formación de pares de
bases, las bases libres (disponibles) de la célula se unen con sus
correspondientes bases de las dos hebras originales
3
Por último, se elaboran dos duplicados del código. De este modo,
cuando la célula se divida, cada una de las nuevas células
tendrá el mismo código de ADN.
La
regla de los pares de bases del ADN:
A
siempre con T
A
T Timina
T
A Adenina
C
siempre con G
C
G Guanina
G
C Citosina
[Ilustraciones
de las páginas 8 y 9]
(Para
ver el texto en su formato original, consulte la publicación)
La
elaboración de las proteínas
Proteína
1
Una proteína especial abre en dos una sección de las hebras del ADN
Bases
libres de ARN
2
Las bases libres del ARN se enlazan con las bases expuestas del ADN
de una sola hebra, formando así una hebra del ARN mensajero
3
El ARN mensajero recién formado se separa del ADN y se dirige hacia
los ribosomas
Ribosoma
ARN
de transferencia
4
El ARN de transferencia recoge un aminoácido y lo lleva al ribosoma
Aminoácidos
5
Al progresar el ribosoma a lo largo del ARN mensajero, se forja una
cadena de aminoácidos
El
ARN de transferencia tiene dos extremos importantes:
Uno
reconoce el código del ARN mensajero
El
otro porta los aminoácidos correctos
ARN
de transferencia
Las
bases de ARN emplean U en vez de T, de modo que U se empareja con A
A
U Uracilo
U
A Adenina
6
A medida que va formándose, la cadena de proteínas comienza a
plegarse a fin de adoptar la forma requerida para funcionar
debidamente. Luego el ribosoma libera la cadena
Para
simplificar, en la ilustración aparece una proteína integrada por
diez aminoácidos. La mayoría de las proteínas se componen de más
de un centenar
¿Qué hay tras el
misterio de la vida?
LA ACTUACIÓN de las
moléculas del ADN es prodigiosa. Las células requieren que el
material genético realice dos funciones, de las cuales se ocupa el
ADN. Primero, este se duplica con exactitud para que la información
se transmita de una célula a otra. Segundo, la secuencia del ADN
indica a la célula qué proteínas elaborará, con lo que determina
el tipo y cometido de la célula. Sin embargo, el ADN no lleva a
cabo estos procesos en solitario, sino con la colaboración de
multitud de proteínas especializadas.
Ahora bien, el ADN
no puede crear vida por sí solo. Sus genes almacenan las
instrucciones necesarias para elaborar las diversas proteínas que
necesita la célula, entre ellas las que copian el ADN para la
siguiente generación de células y las que lo ayudan a elaborar
nuevas proteínas. No obstante, de nada valdría esa increíble
cantidad de información si no se dispusiera del ARN y de las
proteínas especializadas (entre ellas los ribosomas) que permiten
“leerla” y utilizarla.
Tampoco pueden las
proteínas producir vida por sí solas. De ahí que una proteína
aislada no tenga la capacidad de formar el gen que contiene el
código necesario para hacer más proteínas del mismo tipo.
Al irse descifrando el
misterio de la vida, ¿qué lecciones se han aprendido? En nuestra
época, la genética y la biología molecular han documentado
detalladamente las relaciones existentes entre el ADN, el ARN y
las proteínas, relaciones marcadas por la complejidad y la
interdependencia. De tales hallazgos se desprende que la vida exige
que todos estos elementos se den simultáneamente. Es
imposible, por tanto, que la vida haya surgido de forma espontánea,
fruto del azar.
La única explicación
lógica es que un Creador, inteligente en grado sumo, haya codificado
las instrucciones en el ADN y al mismo tiempo haya elaborado las
proteínas plenamente formadas. La interacción entre ambos elementos
se concibió de forma tan magistral que, una vez iniciado el proceso,
se garantizó que ciertas proteínas continuasen copiando el ADN para
formar más genes, y que otras descodificaran algunos genes para
elaborar más proteínas.
Es patente que quien dio
comienzo al maravilloso ciclo de la vida fue el Diseñador Maestro:
Jehová Dios.
Nuestra
maravillosa formación
Aunque la Biblia no sea
un libro de ciencia, arroja luz sobre la función del Creador, quien
diseñó el código de la vida. Hace tres milenios, el rey David de
Israel, ajeno a lo que hoy sabemos en materia de genética, dijo
poéticamente a su Creador: “Tú formaste mis entrañas, tú me
tejiste en el seno de mi madre. Te alabaré por el maravilloso
modo en que me hiciste. ¡Qué admirables son tus obras! Del todo
conoces tú mi alma, [incluso] cuando secretamente era formado y en
el misterio me plasmaba” (Salmo 139:13-15, Nácar-Colunga,
1947).
Así que vuelva a
examinarse ante el espejo. Observe el color de los ojos, la textura
del cabello, la tonalidad de la tez y la forma general del cuerpo.
Recuerde que ha heredado estas características de las generaciones
pasadas y que las transmitirá a sus descendientes. Ahora piense un
poco en el Ser que dispuso este prodigioso mecanismo. Quizás se
sienta impulsado a repetir las palabras que escribió el apóstol
Juan: “Digno eres tú, Jehová, nuestro Dios mismo, de recibir la
gloria y la honra y el poder, porque tú creaste todas las cosas, y a
causa de tu voluntad existieron y fueron creadas” (Revelación
[Apocalipsis] 4:11).
[Ilustraciones
y recuadro de la página 10]
¿Fruto
del azar ciego?
Los
recientes hallazgos realizados por dos científicos británicos
confirman la postura de que el código genético no surgió
meramente por una feliz coincidencia. “Su análisis indica que [el
código genético] es el mejor de 100 trillones de códigos
posibles”, señala la revista New
Scientist.
De los 1020
(un 1 seguido de veinte ceros) códigos posibles, solo se seleccionó
uno en los comienzos de la historia de la vida. ¿Por qué ese en
concreto? Porque minimiza los errores, tanto los cometidos durante la
síntesis de las proteínas como los producidos por las mutaciones
genéticas. En otras palabras, dicho código garantiza el
estricto cumplimiento de las leyes de la herencia. Aunque algunos
investigadores atribuyan la elección de este código a “intensas
presiones selectivas”, los citados estudiosos han llegado a la
conclusión de que “es sumamente improbable que haya surgido por
casualidad un código tan eficiente”.
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