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20 enero 2023

El largo camino para entender la genética

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Cualquier persona sabe que nos parecemos a nuestros padres y abuelos por los genes. Esta es una intuici√≥n tan antigua que es imposible saber cu√°ndo se origin√≥, si bien los primeros intentos de explicarlo datan de la Grecia cl√°sica. Desde entonces el progreso ha sido inmenso. Pero el genoma contin√ļa escondiendo muchos secretos: incluso algo tan aparentemente sencillo como el color de los ojos es complicado de predecir.

Para los fil√≥sofos de la antigua Grecia, la herencia de los caracteres era un sabroso problema al que hincar el diente. Curiosamente, la primera idea no fue del todo desacertada: Hip√≥crates y Arist√≥teles imaginaron que el cuerpo donaba ciertas semillas al semen y a la sangre menstrual. Sin embargo y frente a esta noci√≥n, rudimentaria pero encaminada, la observaci√≥n del esperma al microscopio en el siglo XVII impuls√≥ el preformacionismo, la idea err√≥nea de que el organismo estaba ya plenamente formado a tama√Īo min√ļsculo en el gameto.

BBVA-OpenMind-Yanes-El largo camino para entender la genetica_1 Mendel descubrió sus leyes de la herencia cruzando variedades de plantas de guisante y observando cómo se transmitían los caracteres. Crédito: Hulton Archive/Getty Images
Mendel descubrió sus leyes de la herencia cruzando variedades de plantas de guisante y observando cómo se transmitían los caracteres. Crédito: Hulton Archive/Getty Images

Cuando en el siglo XIX Charles Darwin y Alfred Russel Wallace concibieron la selecci√≥n natural como motor de la evoluci√≥n, la herencia de los caracteres se convirti√≥ en un hueco en blanco en la teor√≠a. Por entonces a√ļn era com√ļn creer que los rasgos adquiridos ‚ÄĒcomo el desarrollo de un m√ļsculo‚ÄĒ tambi√©n pod√≠an heredarse. Darwin trat√≥ de explicarlo por la llamada pang√©nesis: las partes del cuerpo emit√≠an unas part√≠culas o g√©mulas que se reun√≠an en las g√≥nadas para transmitirse a la descendencia. Se equivoc√≥.

La carrera por descifrar el ADN

La genética nació simultáneamente a los trabajos de Darwin y Wallace con el monje austro-checo Gregor Mendel y sus leyes de la herencia, que descubrió cruzando variedades de plantas de guisante y observando cómo se transmitían los caracteres. Los experimentos de Mendel fueron ignorados durante décadas y después cuestionados, ya que el determinismo matemático que sugerían no cuadraba con la variabilidad de la evolución darwiniana.

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A comienzos del siglo XX la gen√©tica comenz√≥ a tomar impulso. En 1902 Edmund Beecher Wilson recogi√≥ los trabajos de Theodor Boveri y Walter Sutton para proponer que la herencia resid√≠a en los cromosomas del n√ļcleo celular, lo que en 1915 confirmaron los experimentos de Thomas Hunt Morgan con la mosca Drosophila melanogaster. En 1909 el dan√©s Wilhelm Johannsen hab√≠a acu√Īado el t√©rmino ‚Äúgen‚ÄĚ como unidad de la herencia, pero a√ļn era un concepto abstracto. De hecho, y aunque ya desde el siglo anterior se sab√≠a que los cromosomas conten√≠an una sustancia bautizada como √°cido desoxirribonucleico (ADN), durante d√©cadas se crey√≥ que los genes resid√≠an en su otro componente, las prote√≠nas.

El problema era que, para albergar los genes, se necesitaba una mol√©cula capaz de codificar informaci√≥n. Esto se cre√≠a posible con las prote√≠nas, largas cadenas de una veintena de amino√°cidos, pero el ADN solo estaba formado por cuatro unidades o bases que estaban presentes en cantidades similares: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Pese a todo, en los a√Īos 40 los experimentos de Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty demostraron con bacterias que el sustrato de los genes era el ADN, no las prote√≠nas. En un primer momento fueron pocos los cient√≠ficos que valoraron esta observaci√≥n. Uno de ellos, Erwin Chargaff, analiz√≥ con mayor detalle la composici√≥n del ADN y descubri√≥ algo que apuntaba hacia un c√≥digo: la cantidad de A en una mol√©cula de ADN era igual a la de T, la de C igual a la de G, y estas proporciones variaban en distintas especies.

BBVA-OpenMind-Yanes-El largo camino para entender la genetica_2 En 1952 Rosalind Franklin y Raymond Gosling obtuvieron la celebérrima foto 51 que revelaba la forma de una doble hélice. Crédito: Science History Images / Alamy Stock Photo
En 1952 Rosalind Franklin y Raymond Gosling obtuvieron la celebérrima foto 51 que revelaba la forma de una doble hélice. Crédito: Science History Images / Alamy Stock Photo

Se inici√≥ as√≠ una carrera por construir una mol√©cula de ADN capaz de codificar informaci√≥n, y que fuera compatible con los resultados qu√≠micos y las observaciones de su estructura por la t√©cnica de difracci√≥n de rayos X. En 1952 Rosalind Franklin y Raymond Gosling obtuvieron la celeb√©rrima foto 51 que revelaba la forma de una doble h√©lice. Sin el permiso de Franklin, el compa√Īero y competidor de esta, Maurice Wilkins, ense√Ī√≥ la imagen a James Watson, aport√°ndole la pista definitiva que √©l y Francis Crick necesitaban para dilucidar la estructura que tanto persegu√≠an. El resultado se public√≥ en Nature el 25 de abril de 1953.

 

‚Äč‚ÄčLa herencia de los caracteres adquiridos

La estructura de Watson y Crick permit√≠a el copiado y por tanto la herencia, pero el c√≥digo concreto que traduc√≠a las bases del ADN a prote√≠nas no qued√≥ descifrado hasta 1966. Estos hallazgos inauguraron una nueva ciencia, la biolog√≠a molecular, que se apoy√≥ en el descubrimiento en 1961 de Fran√ßois Jacob y Jacques Monod de que no todos los genes codificaban rasgos (fenotipos), sino que algunos serv√≠an para regular la expresi√≥n de otros. Fue esencial la tecnolog√≠a para leer la secuencia de los genes, cuyo primer m√©todo r√°pido y ampliamente adoptado fue dise√Īado por Frederick Sanger en 1977.

En 2003 se finaliz√≥ la primera secuencia del genoma humano, impulsando un desarrollo espectacular de nuevas tecnolog√≠as de secuenciaci√≥n que actualmente permiten leer el ADN completo de una persona en cinco horas. La ciencia dispone ya de unos 30 millones de genomas humanos, pero interpretar este libro de instrucciones llevar√° d√©cadas, quiz√° siglos. Hoy sabemos que no todo es tan sencillo como en los guisantes de Mendel: solo unos pocos genes, incluyendo algunas enfermedades gen√©ticas, tienen una herencia mendeliana pura. La mayor√≠a de los rasgos, incluyendo los m√°s aparentes como el color de los ojos, son resultado de la interacci√≥n de numerosos genes, algunos de los cuales quiz√° a√ļn no se conozcan.

BBVA-OpenMind-Yanes-El largo camino para entender la genetica_3 Representación digital del genoma humano en la que cada color representa uno de los cuatro componentes químicos del ADN. Crédito: Mario Tama/Getty Images
Representación digital del genoma humano en la que cada color representa uno de los cuatro componentes químicos del ADN. Crédito: Mario Tama/Getty Images

Para complicar m√°s las cosas, en las √ļltimas d√©cadas se ha descubierto que ciertas marcas qu√≠micas en el ADN que no alteran la secuencia, y que se adquieren durante la vida del individuo, tambi√©n influyen en los rasgos y pueden heredarse. Es la epigen√©tica, una disciplina joven que, paradojas de la ciencia, ha resucitado la herencia de los caracteres adquiridos que hab√≠a quedado desechada desde Mendel.

Javier Yanes

@yanes68 

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