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jueves, marzo 16, 2006

PAULING: El ADN, memoria de la vida

BIOLOGíA
Title  El ADN, memoria de la vida

Para reconstituir los acontecimientos pasados, los periodistas pueden basarse en los testigos, los historiadores en los archivos y los biólogos... en el ADN. Las centenas de millones de letras químicas de la secuencia de un genoma conservan (si sabemos descifrarla correctamente) el recuerdo de la evolución que desembocó en la aparición de la especie.

Linus Pauling. El "padre" del reloj molecular,  galardonado con dos premios Nobeles, cuya teoría es actualmente cuestionada. Pese a ello, consiguió revolucionar la historia de la vida y darle otro rostro a las concepciones de la evolución. © Dick Willoughby, Linus Pauling Institute.
Linus Pauling. El "padre" del reloj molecular, galardonado con dos premios Nobeles, cuya teoría es actualmente cuestionada. Pese a ello, consiguió revolucionar la historia de la vida y darle otro rostro a las concepciones de la evolución.
© Dick Willoughby, Linus Pauling Institute.
Linus Pauling (1901-1994) formó parte del club extremadamente selecto de quienes han recibido el Premio Nobel dos veces. En 1954, lo obtuvo en el campo de la química por sus trabajos sobre el enlace covalente y en 1962 recibió el premio Nobel de la Paz por sus esfuerzos en pro del desarme nuclear. Tuvo una carrera tan brillante que es normal que olvidemos con frecuencia que este genio tan versátil fue también el fundador de la filogenia molecular, la disciplina que pretende descifrar la historia de los seres vivos a través del estudio de ciertas moléculas que lo componen.

A partir de mediados de los años cincuenta, Pauling se interesó por la química de las proteínas y fue uno de los primeros en considerar a los aminoácidos como los "ladrillos de la vida". Precisamente, empezó a describir en una proteína (la hemoglobina) el orden de estos ladrillos en varias especies de vertebrados. Comprobó entonces con sorpresa que el número de diferencias entre los aminoácidos de cada pareja de especies es proporcional al tiempo que las separa de su ancestro común. En 1965 Pauling, con su colega Emile Zuckerandl, formuló la noción de "reloj molecular", afirmando que el índice de divergencia entre dos secuencias de aminoácidos es constante en el transcurso de la evolución. Esta hipótesis revolucionó el estudio de la historia de la vida ya que, por primera vez, permitía evaluar el tiempo de divergencia de las líneas para las que no existen restos de fósiles.

Los tiempos del reloj molecular
No obstante, el enfoque innovador de Pauling no obtuvo resultados inmediatos, puesto que los datos sobre la secuencia de las proteínas eran numerosos, extensos y eran difíciles de obtener. Todo cambió en 1977 cuando el británico Frederic Sanger (otro miembro del club de los doblemente galardonados con un Nobel) introdujo una técnica rápida de secuenciación del ADN. Con la ayuda de la robótica y de la automatización, se conseguía una gran cantidad de datos con los que trabajaron los filogenéticos moleculares que retomaron entonces, con nuevas herramientas, la eterna cuestión de la historia de la vida. Su postulado fue el siguiente: las mutaciones se acumulan a una velocidad comparable entre dos líneas distintas, sometidas a una presión de selección equivalente. Al alinear las secuencias de estas regiones en varias especies, se podría identificar y cuantificar las diferencias que harían posible situar en el tiempo su divergencia. Lo que es imposible cuando se analiza la filiación de un individuo (que sólo posee un cuarto de los genes de cada abuelo, un octavo de cada bisabuelo y así sucesivamente) se hace posible a escala de la especie.

El ADN es la molécula que porta la herencia. En esta vista transversal de un modelo, los diversos átomos están representados en diferentes colores: el carbono en naranja, el oxígeno en azul, el nitrógeno en rojo, el hidrógeno en blanco y el fósforo en violeta. A la derecha, vista con el eje de la hélice horizontal. © INSERM/J.L.Martin/J.C.Lambry
El ADN es la molécula que porta la herencia. En esta vista transversal de un modelo, los diversos átomos están representados en diferentes colores: el carbono en naranja, el oxígeno en azul, el nitrógeno en rojo, el hidrógeno en blanco y el fósforo en violeta. A la derecha, vista con el eje de la hélice horizontal. © INSERM/J.L.Martin/J.C.Lambry
El ADN es la molécula que porta la herencia. En esta vista transversal de un modelo, los diversos átomos están representados en diferentes colores: el carbono en naranja, el oxígeno en azul, el nitrógeno en rojo, el hidrógeno en blanco y el fósforo en violeta. A la derecha, vista con el eje de la hélice horizontal.
© INSERM/J.L.Martin/J.C.Lambry
Este postulado les llevó a afinar la noción de reloj molecular distinguiendo tres niveles. Primero, los "segundos" de la evolución, que son centenares de miles de años, que los investigadores estudian a través de las regiones del genoma en las que se acumulan rápidamente las mutaciones. Es el caso de los pseudogenes, secuencias parecidas a los genes pero que no están expresadas, y por lo tanto, poco sometidas a la presión de selección. Con este segundero se pueden datar las divergencias de las subpoblaciones en el seno de una especie. Segundo, los "minutos" que son los millones de años de un pasado aún cercano. Al estudiar los genes codificadores de proteínas cuyo papel es indispensable, como la hemoglobina, podemos entonces datar las divergencias entre las especies. Y tercero, para penetrar la aguja de las "horas", de las decenas de millones de años en las que grupos enteros se separaron, los científicos recurren a algunas proteínas sobre las que pesan limitaciones funcionales muy importantes, como las histonas que se unen al ADN para permitir su plegamiento en cromosomas.

Volver a clasificar a los seres vivos
Carl Woese, pionero de este enfoque, explicó así en 1977, al estudiar las secuencias de los ARN ribosómicos, que los seres vivos no se dividen en células con núcleo (eucariotas) y en células sin núcleo (procariotas), sino en tres grupos separados por abismos genéticos: las arqueobacterias (las más antiguas, que viven hoy en día en entornos extremos: fondos marinos, fuentes cálidas...), las eubacterias y las eucariotas. En la misma época, una revolución conceptual de primer orden en la biología, la sistemática filogenética, revolucionó los principios de clasificación de los seres vivos elaborados por Linné en el siglo XVIII. Se empezó a dudar de la pertinencia de grupos que se pensaban intocables, como los peces o los reptiles.

No obstante, a finales de los años ochenta, la noción de reloj molecular fue muy criticada. El reloj del ADN no tenía la precisión ni la regularidad de los cucos suizos. Durante ciertos periodos, o en ciertas regiones del genoma, eran más frecuentes las mutaciones del genoma, como si un misterioso relojero hubiera adelantado las manecillas de los minutos. El perturbador podía ser un virus que introdujera su genoma en el de su anfitrión, o un acontecimiento de recombinación entre cromosomas en el momento de la división celular. En el transcurso de largos periodos, el reloj se hacía lento e impreciso, como un mecanismo al que se le daba cuerda sin regularidad.

A lo largo de los años noventa, los filogenéticos aprendieron a tener en cuenta estos fenómenos, y paulatinamente fue surgiendo una visión completamente renovada de la historia de la vida. Los antiguos grupos "cajones de sastre" de las algas o de los invertebrados fueron descartados ya que no correspondían a ninguna diferencia desde el punto de vista del ADN. Los propios mamíferos tuvieron un tratamiento parecido: se descubrió así que los cetáceos eran primos de los hipopótamos, como lo había apuntado ya el examen de sus características morfológicas por la sistemática filogenética. Gracias a la conjunción de una revolución conceptual (la clasificación filogenética) y de una revolución tecnológica (la comparación de secuencias permitidas por esta sorprendente conservación de la memoria de la evolución en las secuencias de ADN), lo que se había revisado era la clasificación entera de los seres vivos, en unos treinta años, mientras que apenas había evolucionado desde Linneo…



Lic. Nut.Miguel Leopoldo  Alvarado Saldaña

Fundación ProSalud A. C. Seattle Washington.http://www.nutriologiaortomolecular.org/

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