Unidades en biología

Antes de nada, quiero definir qué entiendo por unidad, de modo que cuando me refiera a ella se sepa de qué hablo. En biología, entiendo como unidad de una función a la porción más pequeña que, por sí sola, es capaz de realizarla. A veces resulta sencillo determinar qué entidad es la unidad, en otros casos, la determinación no está exenta de controversia.

En los seres vivos son muy importantes sus pautas metabólicas, cada una de ellas regidas por diferentes pasos o funciones. La unidad de función está admitido que es el gen, cuya primera actuación dentro de la célula en la que actúa consiste en determinar la presencia de una proteína de la que lo consideramos responsable. Siempre, tras una cadena proteica está la actuación de un gen, que está detrás de su síntesis y, por consiguiente, de su presencia en la célula. Si el gen no funciona, por mutación u otras causas, esa proteína estará ausente en la célula y esa ausencia puede causar trastornos metabólicos, que en muchos seres vivos pueden llegar a ser letales y en humanos conocemos como enfermedades.

UNIDAD ESTRUCTURAL

Si pensamos en la unidad estructural, hemos de pensar qué queremos decir. Considero que es la porción más pequeña capaz de realizar las funciones propias de los seres vivos (nacer, crecer, reproducirse y morir) con total autonomía, dependiendo del medio para obtener de él los nutrientes necesarios, pasa habitar en él y donde expulsar sus deposiciones. En este caso, la unidad es la célula.

UNIDAD ESTRUCTURAL

Todos sabemos que hay todo un mundo de seres unicelulares, en los que no está clara la distinción entre animal y vegetal, y que realizan todas las funciones propias de los seres vivos. Tal vez de modo rudimentario, comparando su modo de actuación con el nuestro, pero tan evolucionados como nosotros, pues ambos hemos sufrido las mismas actuaciones adversas por parte de la selección natural, y todos las hemos superado.

Los seres pluricelulares representan otro grado más complejo de organización, pues están estructurados por muchas células, con reparto de trabajo entre ellas, adquisición de morfologías específicas e, incluso, agrupamientos en órganos especiales. Todo esto se da en los seres formados por muchas células, con órganos que realizan funciones concretas que benefician a la totalidad del individuo. Sólo las hojas realizan la función clorofílica, que beneficia al árbol en su totalidad. Sólo el corazón bombea sangre, actuación de la que se aprovecha el resto del organismo.

UNIDAD REPRODUCTORA

¿Y cuál es la unidad en este caso? Depende y vamos a verlo. Estos individuos tienen una vida propia, y para desarrollarla no precisan ayuda de ninguna clase. Nacer y crecer son actuaciones propias del individuo que solo le benefician a él. La reproducción es otra cosa, pues es una función propia de la especie, pero que la realiza el individuo. Si la especie se mantiene en un lugar, es porque los individuos que habitan en él se reproducen y tienen hijos fértiles. 
En el caso de nacimiento y crecimiento, la unidad biológica está representada por el individuo. Pero cuando hablamos de la reproducción, el concepto de unidad es diferente. Si nos fijamos en animales con separación de sexos, la unidad es la pareja, como ocurre en vertebrados, la mayoría de insectos y muchos más. En plantas hermafroditas, la unidad es el individuo, a no ser que existan autoesterilidades.

Para un biólogo, el mundo de la reproducción de los seres vivos, hablo de vegetales y animales, es un mundo apasionante pleno de diversidad y peculiaridades. Casi cada grupo posee su estrategia peculiar, con hermafroditismos o separaciones de sexos, sincronismos o no, morfologías complementarias consecuencia de coevoluciones, etc. Todo un mundo que, a fin de cuentas, explica que un manzano aislado produzca fruto y un cerezo en esas condiciones, sea incapaz de producirlo, necesitando la presencia cercana de otro. Casos todos curiosos, diversos y que nos hablan de las diferentes estrategias de las especies para conseguir realizar con éxito una función vital para ellas, como es reproducirse y evitar su extinción.

UNIDAD REPRODUCTORA

Con independencia a la modalidad que sea, lo que ocurre es la unión de dos núcleos procedentes de dos células. Una de ellas es móvil y portadora de una dotación cromosómica, a la que llamamos genoma. La otra célula, sedentaria, en su núcleo posee otro genoma y en su citoplasma lleva todos los orgánulos celulares necesarios para que, una vez fecundada, tenga vida autónoma. En una gran diversidad de casos, al final la unidad puede ser o bien la pareja, o el individuo, dependiendo de si los gametos han sido formados por dos individuos diferentes o por uno solo.

UNIDAD EVOLUTIVA

Existe otra actividad biológica, que es la evolución. Su unidad es la población. Ésta, la población, es la depositaria de un amplio conjunto de genes y alelos presentes en los individuos que la componen. La actuación de la selección natural se centra en la reproducción, que es el punto de origen de una nueva generación. Es en esa fase cuando la selección puede ir modificando la presencia relativa de los diferentes alelos, que es lo que, a largo plazo, conocemos como evolución. A grandes rasgos, su actuación consiste en favorecer a unos individuos para que tengan más descendencia que otros. En esta actuación, los genes determinantes de los caracteres favorecidos también salen beneficiados. Por eso, y porque esto ocurre entre individuos diferentes, la unidad de evolución es la población, en el sentido de que es la entidad biológica más pequeña que evoluciona.

Un mirlo blanco

En estado libre, el mirlo macho es negro con el pico de color naranja. Tiene un bonito canto. La hembra posee color pardusco. Este es el aspecto que presenta en la naturaleza. Quienes nos dedicamos a la genética, denominamos “salvaje” a dicho aspecto, sin que tal adjetivo tenga nada que ver con actitudes agresivas. Cuando nos referimos a plantas con el aspecto que presenta en el monte, decimos que tienen aspecto “silvestre”.

MIRLO BLANCO

Coloquialmente, usamos la expresión “ser un mirlo blanco” para referirnos a un ser extremadamente raro y bueno. En este caso, no utilizo el adjetivo “raro” como sinónimo de malformado o monstruoso, me refiero a infrecuente. También hay personas que creyéndose muy singulares, se creen merecedoras del apelativo de mirlo blanco. ¿Es raro el mirlo blanco? Realmente sí lo es, aunque en cautividad han aparecido algunos con muy poca frecuencia.

En biología no existe el color blanco. Me explico. No existen pigmentos de ese color. Las estructuras blancas, como pétalos, pelos, plumas y similares, presentan dicho color, virtual, como consecuencia de la difracción de la luz cuando atraviesa paredes transparentes que encierran cavidades vacías. Es el caso de nuestras canas, pues los cabellos ya no poseen en su interior la melanina que les daba color. Con la edad deja de formarse y los cabellos son similares a tubos vacíos que difractan la luz, lo que genera su aspecto blanco. Lo mismo ocurre con flores, pues en este caso la luz atraviesa vacuolas carentes de pigmento y, como consecuencia, aparece el aspecto blanco.

En el mundo de los seres vivos, el color blanco (recordemos que no es debido a pigmento alguno), puede ser debido a diversas causas. O bien porque no hay pigmentos, (entonces al individuo se le llama albino), o bien, porque sintetizándose los pigmentos, fallan los mecanismos bioquímicos encargados de llevarlos a los órganos a los que estaban destinados. Los individuos albinos suelen poseer los ojos rojos debido a que en ellos se manifiesta el color de la sangre que riega sus pupilas y también tienen la piel sonrosada por el mismo motivo, la sangre que riega las capas internas de la piel.

ALBINO

En el hombre, la frecuencia de personas albinas ronda un nacimiento por cada 20.000, una frecuencia digna de ser tenida en cuenta. Hay diversos tipos de albinismo y casi todos ellos generan defectos de visión. Además, los individuos albinos tiene diversas alteraciones en su salud.

En la antigüedad, los albinos estaban muy mal considerados, pues se decía de ellos que tenían relaciones diabólicas. Por eso, en una familia representaba una desgracia el que naciese un niño albino. También en la actualidad, existen tribus en las que los albinos no han mejorado su consideración.

COPITO DE NIEVE

Todos conocemos personas albinas. En cuanto a animales, recordamos al gorila albino del zoo de Barcelona, Copito de nieve, y hay múltiples seres blancos de diversas especies, así como plantas con flores de ese aspecto. Una mutación (de laboratorio) que genera ojos blancos en la mosca del vinagre, ha aportado mucha información genética, interesante también para el hombre. ¿Hay albinos en estado natural? Depende. Hay animales blancos, como la mariposa de la col, así como plantas con flor blanca, como es el caso de muchos frutales. Son seres con una particular biología que le permite ese color, no exento de ahorro bioquímico al no tener que sintetizar pigmentos. 

MOSCA DEL VINAGRE CON
OJOS BLANCOS

Pero guiado solamente por criterios evolutivos, me atrevo a responder que la carencia de color no es una característica buena. Esto requiere que me explique, claro. La coloración de los animales les sirve para varios fines, uno de ellos es el de camuflarse. La coloración salvaje, propia de cada especie animal, es la que también le confiere cualidades crípticas, que le llega a ocultar porque le permite confundirse con el entorno en que vive. (En edificios religiosos, la cripta también es una cavidad oculta. Ambos términos tienen la misma etimología).

Pensemos en diversos animales salvajes que hemos visto en paseos por el monte. Si se los hemos indicado a acompañantes, o si son ellos, los que nos los hacen ver, siempre se tarda un tiempo en distinguirlos de su entorno debido a que la coloración críptica les hace confundirse con su entorno. En esos casos, pasan desapercibidos con tal de no moverse. Pensemos en un erizo ovillado entre hojarasca, un zorro acurrucado al pie de un árbol en otoño, un lagarto entre piedras y en muchos otros ejemplos. Siempre el escamoteo frente a los predadores está en función de la capacidad de la posible presa de pasar desapercibida.

EN ESTE TRONCO HAY UNA MARIPOSA NOCTURNA
NO LA VEMOS POR SU COLORACIÓN CRÍPTICA

Creo que en la naturaleza nacen seres albinos, con la frecuencia que sea, pero que nada más iniciar su vida individual, son presa fácil de sus predadores. Por eso es muy difícil que alcancen el estado adulto. Yo diría imposible. Nunca he visto un albino adulto en su posible entorno natural.

En cautividad es diferente. Los cuidados que reciben esos seres raros son grandes, y están completamente protegidos de posibles predadores. Ahí sí que son posibles los mirlos blancos. En estado salvaje, y adultos, creo que no encontraremos ninguno.

Canto de mirlo en libertad

Perséfone está aquí

Nos dice la Mitología que Démeter era la diosa encargada de adornar y cuidar la superficie terrestre. Como tal, se preocupaba de las plantas, sus flores y sus frutos. Hacía su trabajo bien y con la aprobación de los demás dioses, que apreciaban su dedicación. Démeter tenía una hija de nombre Perséfone. Como corresponde a las muchachas protagonistas de historias, era muy hermosa a la par que virtuosa. Es decir, todo perfecto como debe ser en tan inmortales personajes.

EL RAPTO DE PERSEFONE

Pero, siempre hay alguna adversidad, y aquí comienza la historia que relato, una vez que Perséfone recogía flores del campo, en el suelo se abrió una grieta y a través de ella la secuestró Hades, el dios de los infiernos, llevándola consigo a lo profundo. Las amigas de Perséfone, que no la defendieron, atestiguaron quién había sido el captor.

Démeter pidió justicia a Zeus, pero como a él este rapto le hacía gracia, desatendió las súplicas de la madre. Démeter se sintió sola y desprotegida. El dios la había decepcionado, como acostumbran a hacer los poderosos cuando algo va en contra de su comodidad.

EN INVIERNO, EL MONTE SUFRE LA AUSENCIA DE PERSÉFONE

La diosa comenzó a errar por la tierra buscando ayuda y olvidando su cometido de jardinera terrenal. Como consecuencia de sus preocupaciones, los paisajes comenzaron a secarse, no había flores y el verdor escaseó. Al poco, también faltaron los frutos y fue cuando Zeus decidió que había que terminar aquel asunto, que comenzaba a ser desagradable en los jardines del Olimpo. También en toda la tierra, pero eso le preocupaba menos. A él y a los demás dioses lo que les preocupaba eran las cornucopias vacías de frutas.

Fue cuando llamó a Hades y obligó a devolver su hija a Démeter. Hades, que estaba enamorado de Perséfone, se resistía a obedecer el mandato. La niña quería volver con su madre y dijo a Zeus que, como prueba de su rechazo a Hades, no había probado ninguna golosina que él le hubiese ofrecido. Aquí estuvo el error de Perséfone, pues su raptor dijo que le había ofrecido granadas y ella había comido cinco. Se enfadó Zeus por haber sido engañado y castigó a la muchacha a permanecer con su madre cierto tiempo a lo largo del año, pero tendría que bajar a los infiernos a estar con Hades tantos meses como granadas había comido de su mano.

Así ocurre desde entonces. Cuando Perséfone está con su madre, toda la superficie terrestre es un jardín. Pero cuando baja a los infiernos a cumplir su castigo, Démeter se desentiende de su cometido y toda la naturaleza parece morir. De ese modo permanece mientras la niña permanece con Hades, pero todo parece resucitar en cuanto retorna a estar con su madre, pues ésta vuelve a cuidar el jardín terrenal con el esmero que siempre tuvo.

PERSÉFONE HA VUELTO

Hasta aquí el mito, que ya Homero nos lo relata en la Odisea. (Tiene años el mito…). Es uno de los primeros que nos habla de hechos recurrentes en la naturaleza, en este caso, la alternancia de invierno – primavera – verano. Yo lo considero científico, en el sentido de que representa un intento de explicar el entorno con los recursos disponibles, pera dar respuestas a quienes se formulan preguntas sobre él.

LA ALEGRÍA DE DÉMETER

Por otra parte, este mito y sus personajes tienen diversos significados y derivados, pero no quiero comentarlos ahora.

Este mito gusta mucho y siempre que lo relato se escucha con atención, a pesar de saber todos mis oyentes que estoy contando una falsedad. Pero gusta. A mí me entra pena, mucha pena, al pensar que son bastantes quienes rechazan las explicaciones científicas y se acogen a interpretaciones de fábula, aún sabiendo que son falsas, pero cómodas de entender.

 DÉMETER NO ANDA LEJOS...

Yo me pregunto reiteradamente si la ciencia es tan difícil de entender. Pienso que no, pero llevo tantos años manejando sus conceptos, que son muy asequibles a mi entender. Pienso, es una opinión, que en general somos bastante ignorantes en lo concerniente a temas científicos. Y lo peor no es esa ignorancia. Creo que lo malo radica en una especie de comodidad que rechaza cualquier esfuerzo por entender el entorno desde un punto de vista riguroso, científico, aunque sepamos el beneficio que nos puede aportar ese conocimiento.

A veces entendemos como cultura el saber una o dos poesías de memoria (si son largas, más cultos). También, para ser culto es preciso haber visitado algún museo nacional y viajado por el extranjero, teniendo una opinión sobre lo que se ha visto. Todo eso está bien, faltaría más. Pero muchos no creen necesario saber en qué se basan las pruebas de ADN en temas judiciales, ni interpretar el concepto de ecosistema, ni el papel de la selección natural enunciado por Darwin y consideran ciencia ficción la teoría del big-bang. Todo eso, por citar unos cuantos casos, es casi despreciado por muchos al hablar de cultura general. Rechazan hablar de esos temas, casi riendo, diciendo que de eso no quieren saber nada. Creo que es preciso redefinir lo que entendemos por cultura general.

SIN DUDA, PERSÉFONE YA HA VUELTO

Hay que hablar más sobre este asunto, que me duele profundamente. Mientras, deduzco que Perséfone ya ha debido de regresar este año, pues me doy cuenta de que Démeter vuelve a cuidar de su jardín, para disfrute de todos nosotros.

Las fotos de campos floridos son de Demetrio Fernández Vaquero
Visitar la página de Demetrio Fernández Vaquero

... Y mes de la primavera.

Hay meses del año (diciembre, noviembre, febrero…), que cuando los evoco vienen a mi recuerdo acompañados de imágenes concretas. Mayo es otro mes que, siempre, lo asocio mentalmente con flores, con muchas flores. Yo diría que no es una cuestión personal mía, pues en muchas partes y de diversos modos, se celebran las flores a lo largo de este mes. Festejos, romances, canciones, refranes, siempre con ecos culturales populares, relacionan mayo, flores y alegría. En una de nuestras fuentes culturales, Roma, este mes estaba dedicado a la diosa Maia, la diosa de la floración, de ahí el nombre que le damos.

MAIOS GALLEGOS

En Galicia se celebran los Maios, con flores y niños que cantan canciones improvisadas, la mayoría de las veces con tintes satírico-locales. A veces me he preguntado por qué se han dejado en reductos infantiles estas manifestaciones culturales, pero ese es otro cantar del que tal vez convenga hablar en otro momento.

CRUZ DE MAYO

En Andalucía, por estas mismas fechas, se celebran las Cruces de Mayo, con rezos, cruces hechas con flores y cantos. Como siempre, fiestas en que se mezclan religiones cristianas y paganas. Creo que estas fiestas de exaltación a las flores vienen de lejos en el tiempo, tal vez desde más lejos de los que se pueda suponer.

Estando en mayo, el invierno casi ha pasado, recordemos el refrán de “Hasta el cuarenta de mayo…”, por eso digo el “casi”. Pero lo duro, y de eso en este año 2016 sabemos mucho, podemos pensar que ha pasado. La primavera está en su esplendor. Ya no son los naranjos en flor, o los manzanos o los almendros que nos la anuncian. Ahora todo está florido y andan por medio los insectos polinizando. No es como en marzo, en que las flores abiertas eran de corola amplia, de modo que el viento pudiese recoger, transportar y depositar el polen donde sería bien recibido. Ahora son los insectos los que lo llevan de una a otra flor, adherido a alguna parte de sus cuerpos. No es necesario que las flores sean abiertas ni tengan sus estambres al aire.  

Desde siempre me ha llamado la atención la veneración que sentimos por las flores. Las encontramos hermosas y, si bien son efímeras, no falta quien diga que ese mismo carácter contribuye a hacerlas más hermosas. En esta época de consumo, recordemos las excursiones para ver determinados bosques en flor, por ejemplo.

FLOR DE PATATA. LUJO ORNAMENTAL

Otra cosa ocurre cuando las flores son utilizadas como adorno, incluso corporal. Tal vez pocas personas sepan que, en la Francia de finales del siglo XVIII la flor de la patata fue muy utilizada en peinados de la aristocracia. Realmente es una flor pequeña, bonita y de colores muy tenues. Por otra parte, en la historia del arte hay muchas pruebas de mujeres con sus cabellos adornados con flores.

DIONISOS

En hombres no conozco casos de flores en sus cabellos. Sí de hojas como coronas, de laurel, por ejemplo. También de uvas en casos de bacanales, cuando se representa a Baco, o a Dionisos, con sus racimos en sus cabellos. Total, entre las flores de las mujeres y los frutos de los hombres, sólo media un proceso de maduración, que se suele producir a lo largo del verano.

Siempre me he preguntado el porqué de esta utilización. Para adorno y quizás también como símbolo de dominio, no lo sé. Pero las mujeres se aderezan el cabello como adorno sin más pretensiones simbólicas, mientras Baco pone uvas en el suyo tal vez como un símbolo de su estado de zafia embriaguez, o puede que por sentirse dueño de las uvas y del vino que saldrá de ellas.

OLMO DALCÓ EN NOVECENTO

Tal vez esto del dominio sea lo que, siglos más tarde, mueve a Olmo Dalcó el niño campesino de Novecento. En la película, Bernardo Bertolucci le hace coronar su cabeza de golfillo con una sarta de ranas vivas, que más tarde serán comidas por los señores de la casa. Esas ranas constituyen el único medio de que dispone, de momento, para contribuir a la pobre economía familiar. Orgulloso de su posesión, Olmo se las pone en la cabeza aún vivas, mientras recibe la bendición del patriarca familiar en una escena en la que la luz también juega un papel importante.

Flores, flores en nuestro sentir cotidiano. A veces, como sarcástica constatación, calambur incluido, de Quevedo "Entre el clavel y la rosa...", en otras ocasiones, como metáfora de lo mejor "la flor y nata...", el Emperador de la barba "florida" Luego, suele ocurrir, a la sociedad puritana le contrarió que las flores fuesen, precisamente, órganos reproductores. Pero por aquel entonces, las flores ya eran sinónimo de "lo mejor", de ahí nuestras "antologías" y florilegios. (En griego, "antos" significa flor). 

FLORES EN OFRENDA

Otro aspecto, que no quiero tratar ahora, es la utilización que hacemos de las flores como ofrenda. No me refiero a los ramos de regalos desvinculados del tiempo, hablo de las flores de difuntos o de las alfombras florales propias de las procesiones de Corpus. Éstas, las alfombras florales, tienen sus orígenes en las fiestas que se hacían en la antigua Grecia en honor del dios Dionisos. 

Curiosa situación ésta en que nos seguimos sintiendo dueños del mundo, creo yo. Un reformador medieval, San Francisco, se consideró hermano suyo, recordemos su Hermano Lobo, y tuvo sus problemas con la Inquisición. Por desgracia para nosotros, nos seguimos sintiendo dueños en el peor sentido y de modo inapelable.

Y mientras pienso estas cosas, mayo irá dando pruebas y más pruebas de que estamos en el mes más florido del año. Las flores de hoy serán frutos en agosto, septiembre, octubre... Pero ahora estamos en mayo y conviene disfrutarlo. 

Conociendo al ADN - 3

Escuché decir a cierto personaje creído de su valía que, en la primera mitad del siglo XX, no se había hecho más que desarrollar los descubrimientos del siglo anterior. Bueno, esos descubrimientos, en biología, habían sido tremendos y no estuvo mal desarrollarlos, más bien fue necesario hacerlos. Tampoco hay que desprestigiar a los científicos de aquel tiempo, estaban poniendo las bases para el desarrollo espectacular que tendría la biología en la segunda mitad del siglo.

Para mí, un descubrimiento importante de comienzos del siglo XX, fue el de la penicilina y demás antibióticos. Gracias a ellos, se comenzó a luchar con eficacia contra enfermedades hasta entonces mortales (tuberculosis, p.ej.), se desarrolló la cirugía al conjurar los peligros de infección y, consecuentemente, se alargó nuestra expectativa de vida. Paralelamente, la biología molecular también se benefició de este hecho.

LA FOTO HECHA POR R. FRANKLIN

El otro descubrimiento, mediado el siglo, que representó un revulsivo para la biología, lo hicieron Francis Crik, James Watson, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin. Watson era biólogo y Crik, físico, mientras que Wilkins y Franklin eran cristalógrafos y estudiaban difracción de rayos X en moléculas estructuradas. Reuniendo muchos datos y conocimientos diversos, y gracias a sus diferentes especialidades, trabajaron hasta llegar a dilucidar la estructura buscada en la comunidad científica.

WATSON Y CRIK PRESENTAN UNA
MAQUETA DE LA ESTRUCTURA DEL ADN

Eran insultantemente jóvenes (por los treinta, con la carrera recién terminada). Los estudios maduraron alrededor de las fotos de rayos X difractados al atravesar ADN, que había hecho R. Franklin. (Estas fotos, propiedad de R.Franklin, fueron enseñadas de manera indiscreta por Wilkins a J. Watson, que recogió de ellas la información que precisaba sin pedir permiso a su autora). Tengo que decir que no entiendo nada de esta foto pero, quienes supieron interpretarla, vieron que se trataba de una molécula rígida y perfectamente estructurada en el espacio. Consistía en dos cadenas enrolladas en hélice, entre las cuales aparecían vínculos moleculares de tamaño constante, siendo posible calcular las distancias que separaban los diferentes átomos. Todo esto indicaba una estructura muy rígida.

ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA DEL ADN

Esto del tamaño constante representó un inconveniente conceptual si se quería compaginar esta estructura, rígida, con la diversidad de secuencias previstas, en caso de comprobar la hipótesis de que el mensaje genético estaba cifrado en las secuencias diferentes de las bases nitrogenadas. Fue cuando se recordó lo indicado por Chargaff. La igualdad de concentración a Adenina y Timina, así como la de Guanina y Citosina. Estos pares de bases podrían ser los componentes de los puentes entre las cadenas longitudinales que, consiguientemente, estarían siempre a la misma distancia, como indicaba la foto. Por el descubrimiento, recibieron el Premio Nobel en 1962.

ROSALIND FRANKLIN

Rosalind Franklin no pudo disfrutar del éxito obtenido, pues murió muy joven víctima de cáncer. También hay datos que hacen suponer que sus compañeros de descubrimiento no fueron con ella como se podría esperar en cuanto a reconocer su valía científica. Hay quien dice que Watson, Crik y Wilkins se aprovecharon de su trabajo. Muchos hablan de machismo en la universidad inglesa de mediados del siglo pasado. Lo cierto es que casi quedó olvidada.

Luego, cuando ya habían recibido el Premio Nobel, Watson escribió un libro, autobiográfico y de autobombo, que recuerda cómo vivieron aquel tiempo. Se llama “La doble hélice”. Hoy está disponible para descarga gratuita y el final de esta entrada pongo su enlace para quienes quieran descargarlo. Es interesante leerlo para quien quiera conocer el ambiente en que trabajaban aquellos investigadoras.

Trabajadores, brillantes, tenaces, pero no pensemos que humanamente perfectos, eran como cualquiera de nosotros, con sus cosas buenas, no tan buenas e, incluso, odiosas. Lo que sí tuvieron fuera de lo normal fueron sus ganas de trabajar y su incansable deseo de alcanzar su meta. Ahí sí que fueron ejemplares.

Salvo R.Franklin, han sido personas longevas. Crick siguió en el mundo de la investigación. Watson se dedicó a editar trabajos recopilados de actualidad en biología, y a criticar a todos menos a sí mismo, siempre que se le presentó la posibilidad. De M.Wilkins no puedo decir nada, pues nada sé, salvo señalar su longevidad.

Semblanza de Rosalind Franklin

La doble Hélice

Entrada del blog relacionada con este tema:

          Francis Crick en la Historia de la Biología

Conociendo al ADN - 2

Trabajando con ADN, Avery había demostrado que esta molécula era la portadora de la herencia biológica. Pero no se tuvo muy en cuenta este dato, pues lo había descubierto en bacterias, consideradas organismos inferiores. Los maestros consagrados en la ciencia pensaban de ese modo y no había manera de hacerles cambiar. O no se encontraba la manera de hacerlo. 

Quedaba mucho por hacer en biología, y una de las cosas más importantes para su desarrollo, era comprender la similitud de los procesos biológicos en todos los seres vivos. Pero éste fue un proceso largo.

Es entonces (1952) cuando Alfred Hershey y su equipo, en especial Martha Chase, emprenden una serie de experimentos encaminados a demostrar de modo inequívoco que es el ADN el portador de la herencia biológica. Ambos eran jóvenes, más Matha Chase, pues contaba 25 años y era recién graduada en Biología.

He dicho arriba demostrar de modo “inequívoco”… A veces no se tiene muy en cuenta el riguroso diseño experimental aplicado en un trabajo, y sin embargo debe ser muy estudiado, de modo que los resultados sean inequívocos. El experimento conocido como de Hershey y Chase, tuvo este tipo de diseño, gracias al cual os resultados no dejaron ni un resquicio a la duda ni a las objeciones bienintencionadas. Como novedad en el experimento, diré que en él se utilizaron marcadores radiactivos para rastrear moléculas en seres vivos, algo entonces inusual.

Puesto que la controversia acerca de la naturaleza del material hereditario se libraba sobre si eran las proteínas o el ADN los encargados de la herencia biológica, escogieron para su trabajo un ser constituido exclusivamente por estos dos componentes, proteína y ADN, el fago T2.

ESQUEMA DEL FAGO T2

Este fago está constituido por la llamada cabeza, de forma poliédrica y una cola, terminada en varias fibras dobladas. Es parásito de bacterias y su vida libre consiste en moverse en medio líquido hasta encontrar una pared bacteriana, adherirse a ella e inyectar en la bacteria su cromosoma vírico. Éste, el cromosoma, una vez en el interior bacteriano, desencadena allí la síntesis de las proteínas de la cubierta vírica y los cromosomas fágicos. Una vez realizado este proceso, los cromosomas fágicos se introducen en las cápsulas correspondientes, se provoca la lisis bacteriana y los nuevos virus quedan libres en busca de nuevas bacterias a las que infectar. El fago inicial se ha reproducido de este modo.

Los investigadores, Hershey, Chase y colaboradores, querían saber qué moléculas entraban en la bacteria para llevar a cabo la infección y reproducción vírica. Para eso idearon marcar los dos componentes en liza. Miraron qué átomos eran específicos de cada uno de los componentes y dedujeron que el fósforo (P) está presente de modo exclusivo en los ácidos nucleicos, mientras que el azufre (S) sólo aparece en las proteínas. Consiguieron proteínas en las cuales todo el azufre presente era un isótopo radiactivo del azufre normal, el S35, a la vez que obtuvieron un ADN que sólo tenía fósforo marcado, el P32. Así, cuando en sus posteriores análisis encontrasen S35, sabían que tenían proteína del fago, y cuando apareciese P32, tendrían su ADN.

ESQUEMA DE UNA INFECCIÓN VÍRICA CON T2

Toda esta preparación llevó mucho tiempo, no sólo en lo que se refiere a ponerla a punto. También fue preciso que aquellos chicos consiguiesen el respaldo experimental del departamento en el que desarrollaron su trabajo. Por otra parte, hay que tener en cuenta que muchas veces la preparación de un experimento requiere mucho más tiempo que el desarrollo del experimento en sí. Éste fue uno de esos casos.

Una vez conseguidos fagos con sus proteínas marcadas radiactivamente con azufre35 y ADN, también marcado con fósforo35, todo fue cuestión de infectar bacterias sin isótopos y seguirle la pista a los elementos marcados, pues eran los constituyentes de los virus utilizados experimentalmente para infectar. Había que ver qué material entraba en las bacterias y si éstas, con el material que había penetrado en ellas, eran capaces de llevar a cabo la reproducción de nuevos virus.

ESQUEMA DE INFECCIÓN POR T2

Si del interior de las bacterias se recogía S35, es que había entrado la proteína. Si estas bacterias infectadas eran capaces de producir nuevos virus, era porque la proteína era el único material hereditario. El mismo razonamiento valía si lo que entraba era el P32, pero aplicado al ADN. Si debían penetrar tanto el S35 como el P32, (proteínas y ADN), para que dentro de las bacterias se reprodujesen los virus, entonces era preciso admitir que ambos componentes eran portadores de información genética.

El resultado obtenido demostró que sólo el ADN penetraba en las bacterias y que esta sola infección era capaz de regir la aparición de nuevos virus de composición completa. Es decir, encontraron que el ADN llevaba toda la información biológica necesaria para producir cromosomas víricos y las proteínas de su cápsula.

Con estos resultados, de 1952, ya nadie discutió más si proteína o ADN. La verdad es que entonces ya se disponía de más informaciones sobre esa controversia y todas apuntaban al ADN como portador de la herencia.

En 1963 Hershey fue distinguido con el Premio Nobel. El que no se le concediese a M.Chase constituyó una sorpresa en el ambiente científico.

Después del descubrimiento, tocaba dilucidar la estructura del ADN, pero había diversos laboratorios intentando encontrarla.

Conociendo al ADN - 1

Cuando el 1962 Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel por haber dilucidado la estructura del ADNA, muchos echaron en falta a Rosalind Franklin como receptora del premio, pero eso es algo que aún no se ha olvidado. No obstante, con ese Premio culminaba una historia fascinante dentro del mundo del conocimiento. Como siempre, llena de éxitos y fracasos.

F. MIESCHER 

No sólo estaba confirmado que el ADN, y sólo el ADN, era la molécula portadora del mensaje genético, si bien en algunos virus lo era el ARN. También se conocía su estructura y quedaban planteadas las bases para conocer cómo era capaz de duplicarse generando dos moléculas exactas entre sí a partir de una molécula progenitora de la que, también, eran réplicas exactas. Como siempre en ciencia, se explicaban muchas cosas y se abrían las puertas a nuevos interrogantes, muchos de ellos aún sin resolver a día de hoy.

Como es lógico, tampoco faltaron los mentecatos que creyéndose árbitros del saber, se consideraban con la capacidad de juzgar, de modo despiadado, todo cuanto hay a su alrededor. Dijeron, rasgándose las vestiduras, que ya se empezaban a premiar estudios inútiles. Quedaron llenos de razón y tampoco nadie les dijo nada. Hay cosas que es mejor ignorarlas. Tenemos un refrán que dice que el mayor desprecio es no hacer aprecio y, como en otros casos, aquí también se cumplió.

El ADN traía su historia. Antes de conocer su existencia, ya se admitía que en el núcleo celular residían los vehículos de la herencia. La base de esta (fundada) suposición radicaba en los complejos procesos con los que se llevaba a cabo la división celular. No era un mero reparto de material, ni una escisión anárquica. Cuando se trataba de la división nuclear, se desencadenaba un proceso perfectamente secuenciado en fases definibles y reconocibles.

Con 24 años, sobre 1880, el químico y fisiólogo suizo F. Miescher, estudiando células del pus, encontró una substancia nuclear, rica en fosfato y que no era proteína. A esta substancia le llamó nucleína. Fue cuando se originó una disputa científica acerca de qué molécula era la portadora de la herencia, las proteínas o la nucleína, pues ambas están en el núcleo. Todos estaban de acuerdo en que la información genética debía estar molecularmente codificada en forma de secuencias muy específicas. Las proteínas, bien conocidas entonces y con veinte aminoácidos como componentes, eran consideradas las encargadas de esta función. El alto número de aminoácidos hacía suponer una tremenda posibilidad de secuencias diferentes que codificasen las múltiples informaciones biológicas hereditarias.

ESQUEMA DE LA SUPUESTA ESTRUCTURA
DEL TETRANUCLEÓTIDO

También en este caso, un error de análisis detuvo el avance en el conocimiento del papel biológico del ácido nucleico. Para eso, fue preciso derribar la barrera del error.

De la nucleína pronto se conoció su naturaleza ácida y sus componentes. También polímero, estaba formada por ácido fosfórico, desoxiribosa y cuatro tipos diferentes de bases nitrogenadas: Adenina, Guanina, Citosina y Timina. Mediciones erróneas de las cantidades molares de estas bases, indicaron que estaban presentes en las mismas proporciones, es decir, cada una representaba un 25% del total. Esto hizo pensar en un polímero largo, rígido, cuyo monómero estaría formado por un anillo con las cuatro bases, al que se llamó tetranucleótido. Tal como se le imaginaba, esta molécula era monótona y no ofrecía ninguna posibilidad de llevar ningún tipo de información hereditaria cifrada en una secuencia variable de la que, según se creía, carecía. La idea de entonces sobre la herencia era coherente con lo que se veía en los estudios. Los cromosomas estaban formados de ácido nucleico, como soporte estructural, y proteínas, como portadores del mensaje genético. El nombre de nucleína pronto fue sustituído por el de ácido desoxiribonuceico, simbolizado como ADN.

A pesar de este error, se hicieron muchos avances en el conocimiento de los procesos hereditarios, aunque empezaron a aparecer datos que hacían pensar que era el ácido nucleico el portador de la herencia y no la proteína.

CHARGAFF

Cuando se conocieron las técnicas cromatográficas, Chargaff sometió muestras de ácidos nucleicos a este examen. El resultado significó un avance en la historia del conocimiento. Encontró que, en el ADN, las concentraciones de bases no eran iguales entre sí, como hacía suponer la hipótesis del tetranucleótido. Por  otra parte, la concentración molar de Adenina era igual a la de Timina, y la de Guanina lo era a la de Citosina. Aunque estos valores variaban entre de unas especies a otras, eran iguales en el ADN procedente de diferentes células de un mismo individuo e, incluso, en células procedentes de individuos de la misma especie. Se tomó el valor que representa la concentración de Guanina + Citosina como un valor que definiese al ADN de cada especie. Se vio que, a grandes rasgos, estos valores solían ser más próximos en grupos también próximos evolutivamente.

Si había datos biológicos que hablaban de la posibilidad de que los ácidos nucleicos fuesen los transmisores de la herencia, a partir de los datos obtenidos por Chargaff no hubo inconveniente conceptual en admitirlo. Por otra parte, ya se sabía que los ácidos nucleicos están presentes en los núcleos de todos los seres vivos así como en bacterias y virus. Es decir, su presencia es universal y, con el tiempo, se supo que en todos los casos, tiene la misma estructura.

Lo importante del aporte de Chargaff fue abrir la posibilidad de imaginar una infinidad de secuencias diferentes formadas al combinarse secuencialmente las cuatro bases nitrogenadas, componentes específicos del ADN. Quedaba, como reto, un largo camino de estudio acerca de la naturaleza y estructura de estos ácidos.

Hablemos de la verdad en la ciencia

Me pregunta un amigo que cuándo sabremos en verdad lo que es un gen. Estoy por preguntarle que qué entiende él por verdad, pero no se merece esta respuesta cruel por mi parte. Me pregunta de buena fe, pero me obliga, de nuevo, a definirle la Ciencia, (y la Genética lo es), como una constante búsqueda de respuestas, cada vez más elaboradas, a las mismas preguntas. Hoy seguimos buscando respuestas a preguntas ya formuladas por Aristóteles y las diferentes respuestas dadas a lo largo del tiempo, indican los progresos conceptuales de la Ciencia. Nunca habrá respuestas absolutas, los conocimientos científicos siempre estarán en revisión y eso es una de sus características, y en eso también reside su poder.

CROMOSOMA EN PROFASE
CROMOMEROS Y CROMONEMA

En mi entrada anterior comenté cómo una nueva técnica de investigación permitió a dos científicos abrir nuevos caminos a la genética en su afán de interpretar la naturaleza desde su área de estudio. Han pasado 50 años desde entonces y se ha avanzado mucho en este estudio. ¿Causas? Hay mejores aparatos para investigar, hay más investigadores y, en general, hay más dinero para hacerlo. Hoy se definen opciones prioritarias de investigación, claro. Actualmente, dicha prioridad es el cáncer y todo lo relativo a esta enfermedad. Cuando el cáncer esté conocido, superado y controlado, el área prioritaria de estudio lo constituirán las enfermedades nerviosas degenerativas.

Mi amigo acierta al preguntarme por un concepto importante en genética. ¿Qué es un gen? Y no sabe que esta pregunta ha tenido múltiples respuestas, todas ellas acertadas, correspondientes a diferentes épocas, a diferentes fases del conocimiento. Creo que hubo un error cuando, al conocer el cromosoma en fases tempranas de la profase y verlo como un filamento (cromonema) con esferas (cromómero) situadas a lo largo de él, se le comparó con un rosario. De decir es “como un rosario”, se pasó a “es un rosario” y se dejaron de lado varios intentos explicativos. Lo que era tenido como ejemplo pasó a ser considerado estructura. Para muchos de la década de 1910, con Premio Nobel incluido, el gen venía a ser una bola maciza, vaya uno a saber de qué naturaleza e irrompible. Se conocía el ácido nucleico, pero no su estructura. Los hechos fueron modificando este concepto, siempre eficaz a los largo del tiempo.

OTRO EJEMPLO DE CROMOSOMA
COMO UN COLLAR

En biología, que es lo que conozco, no tenemos leyes que encierren nuestros conocimientos. Tenemos conceptos en constante revisión. Por eso, si los grandes maestros de otro tiempo, llegasen hoy a una clase nuestra, o abriesen un libro de texto, es muy posible que no entendiesen mucho de su contenido. Incluso de los temas en los que, entonces, ellos sobresalieron o contribuyeron a consolidar. La biología adelanta, claro, pero a cuenta de ir afianzando conceptos preexistentes y dejando obsoletos a otros, anteriores.

¿Es que el concepto de gen ya no vale? No es eso, faltaría más. Hablamos de gen como hablaron tantos otros desde hace 116 años. Pero cuando nosotros empleamos ese concepto, estamos pensando en algo muy diferente a lo que pensaron quienes redescubrieron los trabajos de Mendel en 1900. ¿El concepto actual es válido? Sí, lo es. Por eso lo utilizamos para estudiar y como arma para interpretar todo cuando se va encontrando relativo a sus cualidades.

Pero cuando todos esos descubrimientos no concuerden con la idea que hoy tenemos acerca del gen, dicha idea se adecuará a las nuevas cualidades que se le van encontrando. No es lícito hablar de conceptos falsos, nada de eso, pero sí de conceptos surgidos de unos conocimientos de una época. El incremento de conocimientos obliga a replantearse los conceptos preexistentes que, o bien se consolidan, o bien se modifican. Sea del modo que sea, la ciencia avanza gracias a esos procesos.

CULTIVOS EN LABORATORIO
DE LA MOSCA DE LA FRUTA

Tal vez para muchos todo esto sea algo sorprendente y rompedor. Muchos quieren relacionar ciencia con verdad inamovible, tal vez esperando que la verdad confiera más o menos seguridad. En este blog, nunca he hablado de la verdad. Más bien he definido la ciencia como un intento de explicar el entorno basándose en los conocimientos disponibles. Entre los fines de la ciencia está el de conocer el entorno, no el de conferir seguridad a sus seguidores. La ciencia no es ninguna religión.

Hay muchos científicos que no dan por cerrado ningún tema de estudio. Para ellos, siempre será conveniente seguir investigando los mismos temas a la luz de los nuevos adelantos técnicos. Ese método de revisar los conocimientos previos, permite consolidarlos o desecharlos, haciendo de este modo que el avance de conocimientos vaya siendo más seguro.

Hay un artículo que me gusta mucho y que recomiendo leer, pues aclara muchos puntos de esta postura que comento. Dejo aquí su título y, con él, su enlace:

LA CIENCIA NO BUSCA LA VERDAD

Reflexiones sobre el azar

+Laura Villoria me comenta que, al hablar de poblaciones pequeñas, me acerco más a ideas de M. Kimura que a las de Darwin. No le falta razón, pero ha tenido que hacerme reflexionar sobre eso. Llevo tantos años dándole la vuelta a las mismas cosas, que ya no soy capaz de reconocer su paternidad.

Kimura no es muy conocido para el gran público. Sólo Darwin, por el brutal comentario, falsamente atribuido a él, acerca de la supervivencia del más fuerte, permanece en el sentir popular propiciado por gente matona, inculta y satisfecha de sí. (Me gustaría saber cuántos españoles conocen el trabajo de Cajal, el que le hizo merecer el Premio Nobel).

VARIABILIDAD GENÉTICA ENZIMATICA.
CADA VERTICAL REPRESENTA
UN INDIVIDUO MUESTREADO

En la década de 1960, en genética, las ideas parecían estar consolidadas. Fue entonces cuando apareció una nueva técnica de análisis enzimático, electroforesis en gel, y dos investigadores, Hubby y Lewontin, la aplicaron a muestras de individuos procedentes de  muy diversas poblaciones naturales. Los resultados fueron espectaculares por lo inesperados. Había mucha variabilidad genética no visible en las poblaciones, mucha más de la explicable con los criterios de entonces.

Lo he dicho en otras entradas de este blog. La ciencia busca explicar el entorno con las herramientas de que dispone. Con estas explicaciones se construye un cuerpo doctrinal, nunca cerrado, con el que se pretende interpretar y responder a las preguntas que se vayan formulando. Para comprobar la veracidad de las hipótesis utilizadas, se vuelven a comprobar cuando se dispone de nuevos métodos de análisis.

Para comprobar las ideas genéticas imperantes, en 1966, se aplicaron las técnicas de la electroforesis a las poblaciones naturales. Las ideas anteriores sufrieron un tremendo revulsivo, a la vez que aparecieron nuevas preguntas por contestar, muchas de ellas aún en vías de resolución.

VEMOS UN GRAN VARIABILIDAD ENTRE LOS
INDIVIDUOS MUESTREADOS

Como apareció mucha variabilidad génica, es decir más de la esperada,  las preguntas giran alrededor de este dato. ¿Cómo surge esta variabilidad? Y más importante aún, ¿cómo se mantiene? Cómo aparece la variabilidad está claro que es por mutación, pero lo esperado sería que se perdiese al poco de aparecer. No obstante, hay mucha en las poblaciones naturales. ¿Cómo se mantiene? Es decir, cómo es que la selección natural no va eliminando, a la velocidad que sea, toda la variabilidad que no genere mayor adaptación a sus portadores.

Porque, y hay que tenerlo en cuenta, mucha variabilidad requiere poblaciones grandes, pero en la naturaleza las poblaciones no lo son. Más bien, tienen tamaños limitados. En una bandada de aves, en un pequeño bosque o en una colonia de celentéreos, es donde se llevan a cabo los procesos evolutivos que he comentado en mas de una ocasión. Y no tienen grandes tamaños. Para comprender lo que ocurría, se estudiaron diversos procesos biológicos y aparecieron casos de selección explicables mediante las teorías de Darwin, pero aplicados a casos concretos, como la selección estacional, la dependiente de frecuencias, la gamética, etc. etc.

Aquí había un fallo conceptual, grande. Nadie quería abandonar la idea de la selección darwiniana, el pensar que cada gen, a su modo, contribuye al valor selectivo de su portador. ¿Sumando o multiplicando? Es imposible que todos los genes actúen por igual, pues los letales, por ejemplo, tendrían un efecto enmascarador de los demás, matando a su portador.

Es en esta situación de la contribución de los diferentes genes al valor de un individuo frente a la selección, cuando Kimura propone que, al igual que la contribución de los genes a ese valor es variable, tambien los puede haber con valor 0, es decir, que sean neutros ante la selección. Así, unos serán beneficiados, otros rechazados y otros, la mayoría, serán neutros ante la selección. Esto explicaría la gran cantidad de variabilidad encontrada, y cuya explicación resultaba muy difícil desde un punto de vista adaptativo. Simplemente, porque al ser neutros, la selección no los “ve”.

Me gustan mucho estas ideas, pues a veces vamos más allá de lo que nos dicen nuestros estudios. Por ejemplo, a veces queremos saber qué ve la selección natural, y no nos damos cuenta de que es una tendencia sin mayor trascendencia a corto plazo. Que depende mucho de las condiciones ambientales y que de ese modo, sus individuos seleccionados pueden ser muy diferentes a lo largo de las generaciones. A veces he oído decir “lo que tendría que ocurrir…” y me he reído, porque parece que haya quienes quieran darle la vuelta a las cosas. Nosotros estudiamos la naturaleza, no tenemos que indicarle lo que debe hacer.

Una cosas derivada de todo esto es que (pensábamos) los gametos formadores de una generación, lo eran gracias a haber sido favorecidos por diversos aspectos de la selección. ¿Y si eran neutros, si la selección no los veía? Entonces entraba en escena el azar.

No todos los genes son selectivos ni todos son neutros. Desconozco cómo se integra el valor de cada gen en el valor general del gameto, pero algo de esto hay.

Antes de Kimura, las poblaciones genéticas se definían como “conjunto infinito de individuos…” Luego, con los pies más en el suelo, tal vez comprendiendo que no existe una población de tamaño infinito, se define como “conjunto de individuos que se cruzan entre si…” Ese es el objeto de la evolución, la población que de mayor o menor tamaño, siempre en pequeña en términos genéticos, y sujeta a diversos efectos selectivos, Pero también al azar.

Un error conceptual evidente (las poblaciones son infinitas…) que no supimos ver hasta pasado mucho tiempo. Con frecuencia me pregunto con cuántos errores conceptuales de este tipo estaremos trabajando. El aceptar la idea de Kimura, suponía para muchos una especie de rechazo a Darwin, por eso tardó tanto en serlo. En aquel tiempo yo hacía mi tesis doctoral. Desde entonces, he visto que a las personas mayores les cuesta adoptar ideas nuevas, tal vez pensando traicionar a antiguos maestros. No lo sé. Creo que no participo de ese modo de pensar.

Gracias  +Laura Villoria, por hacerme reflexionar sobre esto.

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