Craig Venter y la Ingeniería Genética

Imagen escaneada del Lehninger “Principios de Bioquímica”

La semana pasada se dio la noticia de que el equipo de Craig Venter había conseguido realizar la proeza de crear vida artificial. Pues no, no es cierto, intento explicarme desde el principio.

La supervivencia de una especie depende del mantenimiento de su información genética de forma estable y de que esta información se transmita a la siguiente generación con el mínimo número de errores. En 1944 Avery y sus colaboradores demostraron que el DNA era la molécula que contenía el código genético. El descubrimiento por Watson y Crick, en 1953, de la estructura de doble hélice de la molécula de DNA (acido desoxirribonucleico) fue el primer paso para entender como la vida se organiza.

La molécula de DNA es la más importante de las macromoléculas biológicas. Contiene la información necesaria para determinar el tamaño, forma y función de cualquier ser vivo. Es a lo que llamamos la información genética o mensaje genético. Lo más curioso de todo es que este mensaje genético se transmite íntegramente de generación en generación de forma estable. La manera en como el código genético se transmite comprende el proceso de hacer copias exactas de las moléculas de DNA, denominado proceso de replicación, y los procesos que afectan a la estructura de la información, que es la reparación y la recombinación.

El DNA es la única molécula que dispone de mecanismos de reparación, puesto que su información tiene que mantenerse estable a lo largo del tiempo. Una lesión en la estructura del DNA no reparada puede transmitirse a las siguientes generaciones haciéndose permanente, es lo que se denomina una mutación.
El genoma de una célula típica de mamífero acumula muchos millares de lesiones en un período de 24 horas. Gracias a la reparación del DNA, menos de una lesión de cada 1000 se transforma en mutación. El DNA es una molécula relativamente estable, pero sin sistemas de reparación, el efecto acumulativo de estas lesiones haría que la vida fuese imposible. La reparación del DNA es posible debido a que la molécula de DNA consta de dos cadenas complementarias. La lesión en una cadena puede ser eliminada y reparada gracias a la información de la otra cadena no dañada.

El DNA es pues una molécula que sustenta la vida en la Tierra, pero hay que tener en cuenta que la molécula en si misma no tiene vida. La propiedad de duplicarse no es una característica fundamental para la vida. Hay personas que no tienen descendencia y por ello no signifique que no este vivo.

La vida se basa en un equilibrio dinámico ininterrumpido en que intervienen muchos proceso físicos y químicos sumamente complejos que transforman la materia, gracias a la ayuda de los enzimas, proceso que se denomina metabolismo.

La macromolécula de DNA esta formada por una doble hélice que podríamos decir es la columna vertebral donde se encuentran pegados los nucleótidos, denominados también bases nitrogenadas. Existen 4 bases, la Citosina, Guanina, Timina y Adenina en cada hélice. Las bases de cada hélice se unen con las bases de la otra hélice formando lo que se llama los pares de bases (bp en la notación en ingles). Estos pares de bases entre ellos mediante puentes de hidrogeno y se unen siempre de la misma forma, la Citosina con la Guanina y la Timina con la Adenina. La estructura del DNA viene determinada por la secuencia de las bases nitrogenadas, esto configura la información genética. Es decir, el orden en que aparecen las cuatro bases determina las instrucciones del programa genético. Podemos imaginarlo como una vieja cinta de ordenador en la que se guarda el orden en que se forman estas uniones, por ejemplo…TAATCCGG…

Pero la característica más importante y curiosa, como he dicho antes, es que el DNA es capaz de transmitir esta información sin cometer demasiados errores. Lo hace del siguiente modo: las dos cadenas de la doble hélice se separan la una de la otra dejando libre las uniones entre los pares de bases. Entonces en frente de cada base libre se une otra base procedente del citoplasma celular y se forma una nueva cadena de DNA.

La macromolécula de DNA junto a unas proteínas especiales denominadas histonas forman el conjunto de los cromosomas. Y estos se encuentran en el núcleo celular en las células eucariotas (las nuestras) o en el citoplasma en la celulas procariotas (bacterias), más primitivas que las eucariotas.

El número de cromosomas en una celula es constante para cada especie, y en cada célula normal hay dos ejemplares de cada cromosoma iguales e idénticos en forma y tamaño, se denominan células diploides. Las celulas reproductoras son haploides, esto es, contienen solamente un ejemplar de cada cromosoma. En los humanos nuestros espermatozoides y óvulos contienen 23 cromosomas cada uno, el resto de las células contiene el doble, 46. Es decir, 23 del padre y 23 de la madre.

Dentro de los cromosomas, las secuencias lineales de bases con información genética se denominan genes y se heredan como un solo grupo. Al conjunto de todos los genes se denomina genoma.

Hasta aquí la presentación, me ha salido un poco larga lo reconozco. Ahora interviene Craig Venter, fue el primero en publicar la secuencia de DNA de una persona, el denominado genoma humano, formado por una secuencia de 3200 millones de pares de bases (bp) y entre 20000 y 25000 genes. El 3 de Agosto pasado (2007) ya demostraba que se podía transplantar un genoma entero de una especie a otra. Lo que ha hecho ahora es producir un clon de un genoma sintético de 582970 bp con la misma secuencia diseñada. Esto es a lo que se denomina ingeniería genética y ya hace tiempo que se utiliza. Las técnicas de clonación del DNA comporta la separación de un gen o un fragmento de DNA de un cromosoma mucho mayor y su unión a una pequeña molécula del DNA portador, para después replicar este DNA modificado, miles o millones de veces al dividirse las células.

El equipo de Craig Venter lo que ha hecho, es diseñar, sintetizar químicamente y unir el genoma artificial JCVI-10 del Micoplasma genitalium con 582970 bp, basado en el genoma natural de Micoplasma genitalium, con 582000 bp y 485 genes en un solo cromosoma. En el genoma sintético se han colocado “marcas” para identificar el genoma sintético del original y se han insertado 2514 bp en el gen MG408 responsable de la infección vaginal, de esta manera pierde la capacidad de adherirse a las células y resulta benigno.

Para realizar este proceso se ha utilizado en tubo de ensayo para producir químicamente los fragmentos del DNA, en total 101 fragmentos de 5000-7000 bp. La unión de estos fragmentos para producir la cadena de DNA completa se ha realizado no en tubos de ensayo, sino dentro de la bacteria Escherichia coli (E.coli) y la unión de los fragmentos más grandes dentro de la levadura Saccharomyces cerevisiae (ver el post co2 gran reserva). Fíjense que se necesitan células vivas para clonar el DNA, el proceso no puede realizarse íntegramente en un tubo de ensayo.

No quiero extenderme mas, pero me gustaría resaltar que en ningún caso se ha realizado vida artificial. Clonar la molécula de DNA es un gran avance, pero la molécula no tiene vida, contiene la información para generar y mantener la vida. El equipo de Craig Venter no ha conseguido crear células vivas a partir de genoma sintético, este es el primer paso fundamental para conseguir vida artificial.

Pueden encontrar suficiente información en:

http://fai.unne.edu.ar/biologia/macromoleculas/adn.htm

Acerca de Carles Paul

Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Barcelona, Master en Física y Matemática Aplicada por la Universidad Politécnica de Cataluña y Master en Historia de la Ciencia por la Universidad Autónoma de Barcelona. Técnico Experto Evaluador Europeo. Profesor titulado de física y matemáticas de la Politècnica de Mataró, des de 1991. Director Científico de Innovem.
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3 respuestas a Craig Venter y la Ingeniería Genética

  1. anónimo2 dijo:

    oye Carles, con la Escherichia ni hablar, pero con la Saccharomyces cerevisiae, si quieres, te presto mi tubo digestivo para hacer ensayos. Sólo pido que esté fresquita. Todo sea por la ciencia!

    Pd: eso de crear vida ya me parecía a mi que sólo es potestad de Dios nuestro Señor.
    Es que me ha recordado la teoría de la generación esponténea y su receta para crear ratones a partir de granos de trigo y una camisa sudada de hombre:
    http://www.mipagina.cantv.net/biologia_elangel/pT2.htm

  2. Carles Paul dijo:

    Ya se sabe, la ciencia siempre requiere sacrificios. Esto me ha hecho reflexionar sobre lo siguiente: se hacen muchos experimentos con ratas, se hicieron y quiero creer que ya no se hacen con monos. Recordemos que el primer viajero espacial fue la perra Laika, que murió a las seis o siete horas del despegue por exceso de calor (40ºC) y estres. El segundo fue un chimpancé, de nombre Ham y de tres años de edad, sobrevivió al viaje.
    Pero las pobres bacterias se dejan hacer todo tipo de experimentos, incluso como hemos visto insertarles un código genético distinto al suyo. Y tarde o temprano se conseguira que generen seres vivos a partir de estos genes artificiales.
    Es como si a una mujer le insertaran un codigo genético artificial y pariera un ser vivo de otra especie.
    Se que esto actualmente es imposible y lo sera por mucho tiempo, pero tarde o temprano sucedera.
    La pregunta que me hago es la siguiente, si todos venimos de un mismo ser vivo, donde esta el eslabon (mutación) que separa a una especie de otra?.

  3. Pingback: Craig Venter y la Vida Sintética « abcienciade

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