Los genes y el ADN
Los genes y el ADN
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.
¿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).