¿cómoves?10

LA ERA DE

AL LLEGAR A LA LUNA, EL SER

HUMANO CAMBIÓ

RADICALMENTE SU VISIÓN SOBRE

EL PLANETA. AL EXPLORAR LA

ESTRUCTURA DEL NÚCLEO DE

NUESTRAS CÉLULAS, OCURRIÓ

ALGO SIMILAR PERO HACIA

ADENTRO: COMPRENDIMOS LAS

INSTRUCCIONES BÁSICAS QUE

DEFINEN LA VIDA Y DIO INICIO,

QUIZÁS, UNA NUEVA ERA.

Agustín López Munguía

DESDE HACE VARIAS

décadas me he venidopreguntando cuándoempezó —si es que ya lohizo— la famosa era deacuario. Mi curiosidadarrancó desde que escucha-ba Hair, aquella famosa ópera rock de losaños sesenta donde se daban algunasreferencias basadas en la casa en la que seencontraba la Luna y la posición deJúpiter, y mi generación cantaba a coro:“This is the dawning of the age ofAquarius….”

La idea de la era de acuario me gene-raba una grata y doble ilusión: una por elsimple hecho de vivir en ella, y la otra,porque siendo yo mismo del signo deacuario, pues alguna ventaja adicional ha-

bría de tener. Pero si tengo problemas conlas referencias en el mundo real, la cosano podía sino complicarse en el de la fan-tasía. No es que pensara que algún eventoestelar fuese a cambiar el curso de las co-sas en nuestro planeta, pero con tantoscambios sociales, políticos y culturales enlos últimos tiempos, se me había metidoen la cabeza que alguno de entre todosellos, el más importante quizá, podría serrepresentativo del sueño de toda una ge-neración por lograr una transformación enbeneficio de la humanidad, digna de lle-var un nombre que llegara hasta las cons-telaciones: ¿qué marca el inicio de la erade acuario? me preguntaba. Un amigo queusa turbante, asevera: “¡Depende de lo quetú creas!”. Como obviamente todo esto esparte del mundo de las ilusiones hasta la

Imagen de ADN (Dr. LorenzoSegovia, IBT, UNAM).

11¿cómoves?

fecha aún me pregunto, y les pregunto: ¿yustedes qué creen?, dentro de los episo-dios que nos ha tocado vivir ¿cuál podríaseñalarse como el que marca el inicio deuna nueva era? Después de hacer una en-cuesta entre la gente que circula por milaboratorio, y a pesar de los extraños ges-tos que mi pregunta generaba, obtuve con-senso en dos respuestas, correspondientesa dos eventos que de acuerdo con estamuestra no representativa de terrícolas, yoincluido, podrían señalarse como radica-les en el rumbo de la sociedad planetaria.El primero es la llegada del hombre al sa-télite que ha atestiguado el paso de todaslas eras sobre la especie humana: la Luna.No tanto por las repercusiones que el even-to tuvo en nuestro quehacer, sino más bienpor su impacto en nuestra forma de ver-nos y de ver nuestra casa, el planeta Tie-rra. A partir de ese acontecimiento, quieropensar, el ser humano toma conciencia depertenencia global, ya no sólo a su Tierra,sino a su planeta; de su responsabilidadpara con la gran morada azul y de la uni-dad de nuestras vidas como consecuenciade compartir la más bella casa, que es lade todos. El segundo, tiene que ver con lallegada del hombre al núcleo de sus célu-las: el desciframiento del genoma huma-no. Ambos eventos son producto de largosviajes, impulsados por la curiosidad y elanhelo de conocimiento característico denuestra especie, así como del deseo departicipar en la construcción de un mun-do mejor. Como puede verse, y por dife-rentes que parezcan, el paso de NeilArmstrong en la Luna, y el listado, unapor una, de las más de 3 000 millones debases que conforman el genoma humano,guardan en efecto grandes similitudes.Una de ellas es la visión que desde la Lunapudimos lograr de nuestra casa y la visión

que ahora tenemos de la estructura delnúcleo de nuestras células. Compartimosel planeta con todos los seres vivos, y com-partimos también, de manera extraordina-riamente exquisita, las estructuras einstrucciones básicas que definen la vida.

Hacia afuera y hacia adentroSe inicia así “la era postgenómica”, y yopresiento que se trata de la señal que tan-to buscaba. Se inició ya la era de acuariocomo consecuencia de mirar hacia afue-ra: la Luna concretamente; y mirar haciaadentro: nuestros genes. Como toda trans-formación de carácter universal, no podráubicarse en una fecha determinada delcalendario. Es más, falta en el aspectogenómico lo más importante: comprenderlos mecanismos de expresión de esa in-formación, lo que se denomina ya elMetaboloma y posteriormente el Proteo-ma, que corresponderá a la compresión dela síntesis, expresión y regulación de lasproteínas en que se traduce el genoma. Ysi me presionan un poco y para dar espa-cio a los verdes, también nos falta elAmbientoma, pues ya nadie duda del he-cho de que somos mucho más que unasecuencia de bases nucleotídicas.

El vivir en la época postgenómica setraduce además en el hecho de que, pocoa poco, se conocerá también el genomade toda especie viva en el planeta. De he-cho, se conoce ya el de decenas de micro-organismos, el de una planta y el de unanimal. Pero así como no hubo un claroprincipio, tampoco veremos un impactoinmediato en la sociedad. Y sin embargo,éste empieza por la idea que tenemos so-bre nosotros mismos, sobre nuestra rela-ción con los demás y con todas lasespecies vivas en el planeta. De esta vi-sión, nuestra actitud no puede seguir sien-

do la misma. Tampoco la de nuestra in-dustria. Mucho se ha discutido sobre elimpacto inmediato que todo esto traerá enla salud, empezando por la capacidad deactuar ante las más de 3 000 enfermeda-des de origen genético que afectan a la hu-manidad. De igual forma ha surgido unanueva disciplina producto de las conse-cuencias del conocimiento del genoma enla moral y ética públicas. Sin dejar de re-conocer la importancia de estos aspectosde la nueva era, creo que poco se ha dis-cutido sobre el impacto en el quehacerindustrial.

Del laboratorio al mundocotidiano

Casi imperceptiblemente la genómica sefue colando en nuestras vidas. En la déca-da de los años setenta se inició la mani-pulación genética de microorganismos, ycon ella los productos derivados de éstosse volvieron cotidianos: medicamentos,alimentos y productos químicos. Para losochenta la industria biotecnológica habíaadquirido ya otra dimensión. Un centenarde medicamentos se han desarrolladomediante la transformación genética demicroorganismos, y el panorama se abrede manera espectacular ante la posibili-dad por un lado de manipular sus víasmetabólicas, la llamada “ingeniería me-tabólica”, haciendo posible la síntesisbiológica de prácticamente cualquier

ACUARIOImagen de ADN (Dr. Lorenzo

Segovia, IBT, UNAM).

¿cómoves?12

producto, y por el otro aprovechar labiodiversidad del planeta en la búsquedade genes con nuevas enzimas y nuevaspropiedades de beneficio para la sociedad.Un ejemplo simple de esto es la produc-ción de etanol empleando una bacteriacomo Escherichia coli, con genes que lanaturaleza puso en otro lado, y emplean-do para ello materias primas —paja y ba-gazo de caña— que hace sólo algunos añosseguíamos usando como el hombre de lascavernas: haciendo fuego.

Para los años noventa la ingenieríagenética de aplicación industrial dio unbrinco y pasó a las plantas. Después dediez años la sociedad sigue discutiendo eldestino de esto que se ha llamado lasplantas transgénicas y los alimentosFrankenstein, como si la genética no hu-biera sido clave en el invento por el hom-bre de la agricultura y de muchas de lasespecies animales que hoy le sirven dealimento, de transporte, e incluso de di-versión y compañía como los perros. Porsimple lógica y necesidad, la modificacióngenética de plantas será un paso más de lahumanidad en la era postgenómica. Nonecesariamente aquellas que han desarro-llado las grandes compañías agroin-dustriales, pero sin duda sí aquellas quepermiten producir más y mejores alimen-tos con un menor desgaste para el plane-ta: menos agroquímicos, mejor control de

plagas y productos tóxicos. Pero no sóloeso. Las plantas serán también, vía la ma-nipulación genética, una alternativa parasintetizar moléculas complejas, que elhombre imitó de la propia naturaleza, aun costo energético muy alto, y con dese-chos con los que la propia naturaleza tuvoque contender. Un ejemplo que ya anun-cia la nueva era es la producción deplásticos biodegradables como el poli-hydroxibutirato, sintetizados en las hojasde las plantas. Eso cambiará no sólo lamanera de producir plásticos, sino nues-tra relación con ellos, y su infinita perma-nencia en el medio ambiente y nuestrospaisajes. Es como haber ido del algodón ala fibra sintética y volver a regresar al al-godón.

Imitar a la perfecciónY la cosa no para ahí. A nivel experimen-tal existen ya granjas de producción, don-de la manipulación genética de vacas,cabras y ovejas ha permitido expresar ensu leche toda una gama de proteínas demuy compleja síntesis. La leche, siendoun fluido de alto contenido proteico, per-mite expresar más de 30 g/L de una de-terminada proteína, que en lugar dedestinarse a las jóvenes crías, puede sa-tisfacer las necesidades de medicamentospara enfermos de anemia, de hemofilia,de diabetes, etc. Si ya alguna vez el ser

humano imitó lo que hacía la vaca en susestómagos, para hacerse de gas a partir deresiduos, ahora la ingeniería genética haráde sus glándulas mamarias verdaderosreactores.

El uso de microorganismos, silvestreso modificados, y más tarde el de plantas,también abrió una rama de aplicación in-dustrial que se denominó biorremediación.El término conlleva una declaración deque la regamos. Que estropeamos agua ytambién el suelo, el aire y los mares; tan-to con residuos de la actividad industrial,como por derrames de petróleo y deproductos que se transportan de un sitio aotro. Vaya, hasta nuestra propia presenciaaltera al medio ambiente. Pienso que enla medida en que nos vayamos moviendohacia una industria ecológica, definidacomo integrada al medio ambiente y queobedezca a una serie de principios bási-cos de equilibrio ambiental, nuestra rela-ción con el planeta se hará más armónica.En esta nueva industria los reactores noserán sólo tanques de acero inoxidable,sino también plantas, animales y sobretodo fermentadores. Las zonas industria-les podrán coexistir con las zonas deproducción de alimentos e incluso de ha-bitación. La velocidad a la que se deposi-ten los residuos no podrá ser nuncasuperior a la capacidad —natural e indus-trial— para degradarlos. Las fuentes deenergía, principalmente provenientes dela fotosíntesis, nos durarán lo que dure elSol, cuyas reservas probadas, a diferen-cia del petróleo, son infinitas en la escalade nuestra existencia. En esta nuevabioindustria, como de manera bastanteburda planteo, estarán involucradas todaslas actividades del ser humano, por lo quepoco a poco habremos de abandonar eltérmino tecnología, que será sustituidopor el de biotecnología, quedando el pri-mero reservado para las actividades indus-triales más arcaicas. El conocimientofundamental que permitirá esta transfor-mación es el del genoma y su manipula-ción. De la responsabilidad con la queasumamos este reto dependerá que hayanuevas eras. Éste es el amanecer de la erade acuario.

Agustín López Munguía es investigador en el Institutode Biotecnología de la UNAM, autor de varios libros ymúltiples artículos de divulgación de la ciencia, ymiembro del Consejo Editorial de ¿Cómo ves?

Imagen de ADN (Dr. LorenzoSegovia, IBT, UNAM).

13¿cómoves?

EL PRIMER ARTÍCULO fue publicado por el Consorcio Internacionalpara la Secuenciación del Genoma Humano, constituido por 20 insti-tuciones académicas públicas de seis diferentes países. La mayoría delos autores del segundo pertenecen a una compañía privada, Celera,de los Estados Unidos, aunque también participaron académicos deprestigio de varias universidades.

Como las notas de una melodíaEl genoma es el conjunto completo de los genes de una célula, y losgenes representan las unidades básicas de la herencia. En su gran ma-yoría, cada gen codifica para una proteína —es decir, contiene las ins-trucciones para ensamblar una proteína a partir de aminoácidos— y decada proteína puede haber varias versiones, las cuales se distinguenentre sí por su diferente longitud. El genoma, como los genes, estáconstituido por el ácido desoxirribonucleico (ADN), que es una largasucesión de nucleótidos. Las bases nitrogenadas que forman parte deestos nucleótidos son solamente cuatro y se representan con las letrasA (adenina), T (timina), G (guanina) y C (citosina), como se muestraen la figura. El orden en que estén colocados los cuatro nucleótidos, ysu frecuencia de repetición a largo de la molécula del ADN, da comoresultado el lenguaje genético. Determinar este orden es lo que se co-noce como secuenciación del genoma. Los nucleótidos son para la in-formación genética lo que las notas musicales son para una melodía;de su colocación en la partitura, resulta la riqueza y variedad de soni-dos en una obra musical.

El genoma humano contiene casi tres mil millones de nucleótidos.A la fecha, la secuencia de nucleótidos que lo forman ha sido descifra-da en más de un 90%. Este conocimiento nos permite deducir, a travésde una tabla de equivalencias o código genético, la secuencia deaminoácidos de las proteínas que son codificadas por cada gen. Como

En febrero de este año, al publicarse en las revistas

Nature y Science la secuencia casi completa del genoma

humano, se consolidó lo que puede considerarse como la

primera gran etapa de la genética moderna.

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

Azúcar

Bas

es

Grupo fosfato

Citosina

Guanina

Timina

Adenina

Edmundo Calva

El

¡Y sólo son treinta mil...! humano humano humano

Ilust

raci

on

es: L

uis

Lar

co

El ADN o ácido desoxirribonucleico se compone de doslargas cadenas. Los eslabones de cada una de estas cadenasse llaman nucleótidos y existen cuatro tipos diferentes.Cada nucleótido se compone de dos elementos: un azúcar(desoxirribosa) y de una de cuatro bases posibles: adenina(A), timina (T), guanina (G) o citosina (C). Los eslabones seunen entre sí a través de un grupo fosfato (una moléculacompuesta de fósforo y oxígeno). Las dos cadenas seentrelazan formando una doble hélice y permanecen unidasporque las bases de una cadena establecen uniones con lasbases de la cadena de enfrente. Estas uniones no son alazar: una A siempre se une con una T, y una G con una C.

genomagenoma

¿cómoves?14

se mencionó anteriormente, muchas de lasproteínas pueden tener varias versiones,en las cuales se añaden o se suprimen seg-mentos de varios aminoácidos, todos elloscodificados por el gen original correspon-diente. Por ejemplo, anticuerpos —queson proteínas— casi idénticos pueden te-ner o no un segmento que permite que seanexcretados de la célula que los produce.

La ingeniería genética¿Por qué el resultado del estudio delgenoma humano representa una gran eta-pa de la genética moderna? En la segundamitad del siglo XIX, Gregor Mendel, elcientífico y religioso austríaco, sentó lasbases de la genética moderna a través desus estudios de la herencia de algunos ca-racteres visibles del chícharo, tales comosu color y su textura. Sus investigacionesno fueron comprendidas en su época, sinohasta principios del siglo XX. A partir deentonces, los conocimientos en la genéticahan tenido un avance ascendente y espec-tacular. Cabe mencionar que se ha resuel-to, en forma incontrovertible, que lainformación hereditaria está contenida enel ADN y no en las proteínas, y se ha de-terminado la composición química y laestructura tridimensional del ADN. Asi-mismo, surgió y se ha desarrollado demanera vertiginosa la ingeniería genéticao tecnología del ADN recombinante, gra-cias a la cual podemos fragmentar elgenoma, obtener muchas copias de cadafragmento, rehacer el gen original o crearuno modificado. La clonación de un gen,o sea la obtención de muchas copias idén-ticas de él a partir de uno solo introduci-do en una célula huésped, se realiza al unirel fragmento de ADN que contiene el gena otra molécula diferente de ADN, quesirve como vector de clonación; es decir,como vehículo para penetrar a la célulahuésped (generalmente una bacteria), don-de se reproduce en copias idénticas,llamadas clonas. Así, por diferentes estra-tegias metodológicas, ha sido posibleidentificar la estructura y función de mu-chos genes en varios organismos, desde losmás sencillos, como las bacterias, variosanimales y plantas, hasta el ser humano.

El ADN de células del organismohumano generalmente se obtiene deleucocitos (glóbulos blancos de la sangre),de células de descamación bucal o deespermatozoides. En los estudios referi-

dos del genoma humano, ungrupo de investigación esco-gió al azar a los donadores demuestras de ADN, y el otrotomó muestras de cinco indi-viduos de diferentes orígenesétnicos, de uno y otro sexo.El método de secuenciacióndel genoma puede apreciarseen las figuras (pp. 15-16).

Los númerosDurante las últimas décadas,se estuvo teorizando en cuan-to al número de genes conte-nidos en el genoma humano.Cálculos diversos, basados enmetodologías indirectas, esdecir que no implicaban lanecesidad de conocer la se-cuencia de los nucleótidos enel ADN, sino que se apoya-ban en estudios sobre el nú-mero de los diferentes ARNmensajeros presentes en lascélulas, sugirieron cifras queoscilaban entre 35 y 120 milgenes. El ADN primero setranscribe como ARN mensa-jero, el cual contiene la in-formación para la síntesis deuna proteína, y luego éste setraduce a través del ensam-blaje ordenado de los ami-noácidos (véase la figura“Dogma central de la biolo-gía molecular”, p. 23).

Gran sorpresa causó entrelos expertos el hallazgo deque los humanos tenemosapenas poco más de 30 milgenes. Con anterioridad, y através de los estudios para determinar elmapa genético en los cromosomas huma-nos 21 y 22 (es decir, establecer la posiciónque tienen los genes en estos cromosomas),se vislumbró, por extrapolación, que ellímite inferior en el número total de genesen la célula humana tendría que ser me-nor que el supuesto hasta entonces y pa-recía corresponder a uno cercano a 30 mil.

El número real de genes se conoceráen cuanto se concluya la secuenciacióntotal, pues todavía faltan los datos de pocomenos del 10% del genoma. Hasta ahora,en la revista Nature se han reportado alre-dedor de 24 500 genes con el potencial de

codificar para una proteína y en Sciencese mencionan 26 383. De éstos, se desco-noce la función del 41.7% y al resto,58.3%, se le atribuye la codificación dediferentes categorías de proteínas, comoson las que regulan funciones celulares ylas que forman estructuras de la célula, asícomo las que participan en el metabolis-mo, el transporte y la transmisión de se-ñales entre las células. Los genes que nocodifican para una proteína, es decir paramoléculas de ARN mensajero, son relati-vamente escasos (menos de 700) y corres-ponden a los que codifican para otrasmoléculas de ARN que participan en cier-

Proteínas que ayudana compactar el ADN(nucleosomas)

Enlaces de hidrógeno

Esqueletos deazúcar-fosfato

Brazos

Centrosoma

ADN

ADN

Los cromosomas de los organismos eucariontes estánformados por una molécula lineal de ADN y proteínas.La información genética o hereditaria se encuentra“inscrita” en el ADN, sin embargo las moléculas de ADNson tan grandes que difícilmente cabrían dentro delnúcleo celular. Por esta razón, el ADN se asocia con unasproteínas que forman una especie de “carrete” (elnucleosoma) alrededor del cual se “enreda” el ADN deuna forma muy compacta. El máximo grado decompactación de los cromosomas ocurre durante ladivisión celular.

Cromosomaeucarionte

15¿cómoves?

A T G C Todas

GT

TATCGG

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

9 8 5 7

10 6

11 12

Nucleótidos

PolimerasaOligonucleótidoiniciador

ADN moldeTerminador

Lect

ura

1211

1098765

1. Se puede sintetizar una nueva cadena de ADN usan-do como molde o plantilla la cadena complementaria.La enzima que hace esta función se llama ADNpolimerasa (POL). Para que esta enzima funcione serequiere primero de un pequeño fragmento de ADN,conocido como oligonucleótido iniciador. Este últimoindica a la polimerasa dónde empezar a copiar; sin élla reacción no procede. Se requiere también de los cua-tro nucleótidos; cada vez que la ADN polimerasa seencuentre en el ADN molde un determinado nu-cleótido, añadirá en la nueva cadena el nucleótido com-plementario.

2. Para secuenciar ADN se usa la reacción de la ADNpolimerasa. El punto clave es el uso de cuatronucleótidos “terminadores”, a los cuales se les hanhecho dos modificaciones esenciales. La primera es quea cada nucleótido se le agregó un fluoróforo distinto(los fluoróforos son sustancias que emiten luz de undeterminado color cuando se les ilumina –se les exci-ta– con luz ultravioleta). La segunda modificación esque se les quitó la capacidad de que atrás de ellos sepeguen otros nuevos nucleótidos y èsta es la razón deque se llamen “terminadores”. Una vez que son incor-porados a una cadena de ADN, la reacción ya no pue-de proseguir. En el esquema tenemos un terminador“guanina rojo”; uno “citosina verde”; uno “timinaazul”, y uno “adenina amarillo”.

3. En una reacción de ADN polimerasa, en vez de aña-dir los cuatro nucleótidos añadimos tres –A, C y G– yen vez de T agregamos “terminador T azul”. La prime-ra vez que aparezca en la cadena molde una A, la ADNpolimerasa añadirá un “terminador T azul” y la reac-ción no podrá proseguir; la cadena nueva estará mar-cada en su último nucleótido con un fluoróforo azul.Si en una reacción similar se añade A, C, G, un poco deT y además un poco de “terminador T azul”, la prime-ra vez que aparezca en la cadena molde una A, la ADNpolimerasa añadirá una T y la reacción proseguirá nor-malmente. Pero si en ese momento la ADN polimerasapone un “terminador T azul” la reacción se detendrá.Como en una reacción hay muchas moléculas de mol-de, lo que realmente sucederá es que en una fracciónde ellas la reacción de la ADN polimerasa se detendráen la primera A y la otra fracción proseguirá a la se-gunda A de la cadena, donde la ADN polimerasa seenfrentará a la misma disyuntiva, si añadir unnucleótido normal o uno “terminador”. Una fracciónquedará marcada con el terminador T azul y la otraproseguirá hasta la siguiente A. Y así sucesivamente.Al final, la reacción de ADN polimerasa contendrá ca-denas marcadas con un terminador T azul en todasaquellas posiciones que en la cadena molde tenían unaA. Este tipo de reacción en realidad se hace sustitu-yendo un poco de cada nucleótido con un poco delterminador fluoroforado correspondiente.

4. Al final de la reacción estarán marcadas todas lasposiciones de los nucleótidos con su fluoróforo. Todaslas moléculas marcadas son separadas por tamaño,desde la más pequeña hasta la más grande, en un apa-rato de secuenciación. Tomando el ejemplo de esta fi-gura, las moléculas marcadas en la primera G serán lasque se separen primero, luego las marcadas en la se-gunda G, después las marcadas en la primera C y secontinúa así hasta separar todas las moléculas marca-das. El aparato de secuencia “lee” las moléculas mar-cadas, usando los colores de los distintos fluoróforos,mientras se están separando. La lectura correspondea la secuencia de ADN de la cadena complementaria.

Ilust

raci

ón: L

uis

Larc

oDeterminación de la secuencia de un fragmento de ADN

¿cómoves?16

tas fases del ensamblaje de las proteínas(el ARN de transferencia, el ribosomal yotros).

Llama la atención que el número degenes humanos sea tan pequeño, sobretodo si se considera que la mosca de lafruta tiene poco más de 13 mil y el gusa-no poco menos de 20 mil. El número denuestros genes es relativamente modera-do y este conocimiento debe hacernos sen-tir más humildes en cuanto a nuestrosorígenes y evolución, y más realistas paraapreciar nuestro ambiente biológico.

Pocos pero sabrososPero, ¿cómo es que relativamente pocosgenes determinan todo lo que somos? Unamanera de comprenderlo es ciertamente através de la existencia de las diferentesversiones que puede haber de cada pro-teína, como se apuntó anteriormente. Ade-más, es probable que la mayor fuente dediversidad esté dada por la interacciónentre las proteínas. Se sabe que en dife-rentes tejidos, o en diferentes estadios dedesarrollo de un tejido, las células huma-nas pueden expresar diferentes cantidadesde cada proteína, lo cual da una variedadcasi infinita de combinaciones particula-res. Es necesario considerar también elsentido de temporalidad: es decir, a dife-rentes tiempos los niveles relativos de losdistintos ARN mensajeros y, por ende, delas proteínas que serán sintetizadas, pue-den variar sustancialmente. Además, com-parado con los invertebrados, el serhumano tiene más genes involucrados enla respuesta inmune, en el desarrollo delsistema nervioso y del sistema motor, asícomo en la comunicación intercelular ycon el ambiente externo (genes estos últi-mos que codifican para varias hormonas,factores de crecimiento y proteínas quepromueven la adherencia celular).

Es necesario señalar que los genes delos organismos eucariontes, como el serhumano, no contienen de manera ininte-rrumpida la información que codifica paracada proteína. Es decir, los segmentos deADN que realmente codifican para unaproteína, los llamados exones, están inter-calados entre grandes secuencias denucleótidos denominadas intrones que nocodifican para una proteína. De hecho,distintas combinaciones de exones puedenresultar en diferentes versiones de unaproteína. Los exones de nuestro genoma

constituyen ¡menos del 5% del total! Elresto del genoma, o sea los intrones y losgrandes trechos de ADN que se encuentranfuera de los genes, se ha considerado como“basura”. Sin embargo, es muy probableque desempeñen un papel extremadamen-te importante en la evolución, determinan-do quizá la estructura compacta quemuestran los cromosomas y, por ende,sean responsables de la distribución es-pacial de los genes en los cromosomas.Además, es probable que funjan comosustrato para promover o evitar recom-binaciones cruciales.

También es interesante tomar en cuen-ta que más de la mitad del genoma huma-no, y el de otros organismos eucariónticos,la forman secuencias repetidas de nucleó-tidos, muchas de ellas relativamente cor-tas, apenas de unos cuantos cientos depares de bases. La mayoría de estas se-cuencias se derivan de fragmentos peque-ños de ADN que han migrado de otrosorganismos a lo largo de la evolución y sehan insertado en nuestro genoma forman-do parte de nuestro acervo genético. Apa-rentemente, estos procesos ocurrieronsobre todo antes de la divergencia genea-lógica del humano y del chimpancé, hacemás de siete millones de años. Es posibleque la transferencia y el mantenimientode estos fragmentos pequeños de ADN noshaya aportado una ventaja en la evolución,aunque todavía no es claro cuál podría serésta. Más aún, se han detectado genes hu-manos que codifican para 223 proteínasque sorprendentemente tienen gran simi-litud con proteínas de bacterias, pero nocon proteínas de levadura, del gusano ode la mosca; de hecho, comparten identi-dad con proteínas de otros vertebrados. Latransferencia de material genético (frag-mentos pequeños de ADN y genes) entrediferentes organismos es un tema especial-mente fascinante; sobre todo por su rele-vancia en la evolución y en la adaptación,tomando en cuenta que estos eventos sehan dado a través de decenas de millonesde años.

La farmacogenéticaCon el conocimiento del genoma huma-no, en un futuro próximo será posible ela-borar y utilizar fármacos personalizados,mucho más específicos y eficientes quelos actuales, ya que se diseñarán para cadaenfermo con base en el conocimiento pre-

ciso de las características de las molécu-las que determinen una sintomatologíaparticular (farmacogenética o farmaco-genomia, se está llamando a esta nuevaciencia). Entre los candidatos a este nue-vo diseño están los fármacos para el tra-tamiento de algunos desórdenes de laconducta y la esquizofrenia; los queservirán para combatir el asma y otras en-fermedades alérgicas, y los que se contra-pongan a la actividad de numerosasenzimas que intervienen en el desarrollode varios padecimientos (al parecer, éstees el caso de la enfermedad de Alzheimer).En el mercado actual hay fármacos para483 blancos o sitios de acción y se esperaque con el conocimiento del genoma hu-mano este número pueda extenderse has-ta varios miles, quizá hasta en un 10% deltotal de los genes humanos, es decir, unos3 000.

Actualmente, está en pleno desarrollola caracterización de genes involucradosen varias enfermedades. Virtualmente, sitodos los genes tuvieran una actividad di-ferente a la habitual podrían provocar unaenfermedad. Un símil sería el de un auto-móvil, el cual puede descomponerse alalterarse el funcionamiento de cualquierade sus múltiples partes.

El diagnóstico molecular podría exten-derse para aplicarlo a otras esferas de lanaturaleza humana, tales como el talento,en sus múltiples formas, o la inclinacióna un comportamiento especial. A este res-pecto, conviene preguntarnos si vamos aaceptar que nos diagnostiquen nuestrasprobabilidades de llegar a padecer enfer-medades cardiovasculares, cánceres, es-tados depresivos o agresivos, epilepsia,diabetes, etc., o que nos predigan nuestrahabilidad para las matemáticas, la músi-ca, la ciencia, las labores artesanales, laescultura, la mecánica o el fútbol.

Por otra parte, el auge de las ahora lla-madas ciencias del genoma también nosestá proporcionando el conocimiento delacervo genético de diversos microor-ganismos, tanto patógenos como benéfi-cos para la especie humana, los animaleso las plantas. Este nuevo bagaje científi-co nos permitirá ahondar en el origen delas enfermedades infecciosas.

Lo que somosLa comparación entre el genoma humanoy el del chimpancé, con el que se estima

17¿cómoves?

1234567

Resultado

3

4

21

1

2 3 45

67

1

2

34

56

7

Ilust

raci

ón: L

uis

Larc

o

Oligonucleótido

Estrategia de secuenciación de un genoma completocompartimos casi el 99% de las secuen-cias de nucleótidos, será de profundasconsecuencias para entender nuestra evo-lución y nuestro comportamiento indivi-dual y social.

El genoma en los humanos no es exac-tamente el mismo en todos ellos; se esti-ma que hay una similitud del 99.9% entredos individuos al azar. Además, desde elpunto de vista de la evolución biológica,se percibe claramente que las diferenciasen las secuencias de nucleótidos entre elADN de individuos de diferentes razas sonmínimas, y la mayor parte de esas dife-rencias son similares a las que hay entreindividuos de la misma raza. De hecho,personas que superficialmente se parecen,pueden tener más diferencias en sugenoma que personas menos parecidas.Esto solamente refuerza nuestro concep-to de que la especie humana es una y úni-ca, y que lo es también cada individuo.En otras palabras, la llamada superioridadracial no tiene un sustento molecular. Siexisten diferencias entre grupos raciales,éstas parecen obedecer primordialmentea otros factores complejos, especialmen-te ambientales y sociales.

Es importante que apreciemos que elconocimiento adquirido recientementesobre el genoma humano es un hecho tras-cendental para toda la cultura humana,pues en él se sintetizan no sólo los esfuer-zos de los grupos de científicos que reali-zaron esta hazaña, sino la creatividad, laimaginación y la determinación de mu-chos investigadores, actuales y de otrasépocas, que han estado aportando nuevosconocimientos en diversas ciencias, ade-más de la genética, sobre todo desde elredescubrimiento de los hallazgos deMendel. El esfuerzo realizado por todosellos representa, en toda su magnitud, lanecesidad intrínseca del ser humano deexplorar y conocer su entorno, utilizandosu creatividad y sus habilidades para ob-servar y correlacionar los hechos, en suafán de llegar a conocer la verdad sobrela causa de los fenómenos que le presentala naturaleza.

Conocer el genoma es como haberdescubierto el Nuevo Mundo o haber lle-gado a la Luna, pues la percepción de no-sotros mismos y de nuestro entorno no hasido la misma después de acontecimien-tos como éstos. ¿No creen que es admira-ble poder leer en términos moleculares el

proceso de la evolución biológica? ¿Y noes fabuloso que queramos saber cómonuestros hábitos cotidianos, el ambientesocial que nos rodea, esto es, los estímu-los, los afectos, los rechazos, la bondad yla violencia, y el ambiente natural afectanla expresión de los genes y la interacciónentre nuestras proteínas?

¿No sienten que nos ha tocado viviruna época privilegiada, en la que pode-mos compartir esta gran aventura del pen-samiento? En este sentido, estamos frentea un dilema apasionante: ¿podrá el cere-

bro humano entenderse a sí mismo o estáalcanzando el límite de lo comprensible?

Ciertamente requeriremos, ahora másque nunca, de toda nuestra sabiduría y denuestro mejor bagaje de valores cultura-les, éticos, sociales y filosóficos, para en-frentar lo que parece ser el mayor retocultural en toda la historia de la humani-dad: comprender cómo hemos llegado aser quienes somos.

E. Por último se arma lasecuencia del genoma, como sifuera un rompecabezas,analizando los segmentoscomunes de las secuencias decada uno de los insertos.

D. Como la secuencia de ADN de los vectores es conocida, sepuede sintetizar un oligonucleótido iniciador precisamente en

la orilla donde se encuentra el ADN del organismo a secuenciar.De este modo podemos determinar la secuencia de cada uno de

los insertos de la biblioteca genómica, usando elmétododescrito en la figura de la página 15.

A) Para determinar lasecuencia de todo el genomade un organismo, lo primeroque se hace es purificar elADN por medio dedetergentes y disolventes.

B) Una vez purificado, elADN se fragmenta enpedazos pequeños deaproximadamente 1 000pares de nucleótidos.

C) Estos pedazos o“insertos” se pegan, por

medio de enzimas, a ADNscirculares cuya secuencia se

conoce. Estos ADNscirculares se denominanplásmidos o vectores de

clonación. Al conjunto devectores, cada uno con un

pedazo del genoma delorganismo de interés, se le

conoce como banco obiblioteca genómica.

A B

C

D

E

Edmundo Calva es investigador del Instituto deBiotecnología de la UNAM y Presidente de la Academiade Ciencias de Morelos, A.C. (ecalva@ibt.unam.mx).