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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Guerra, vida y biotecnología

Guerra, vida y biotecnología - Quilo de Ciencia podcast - CienciaEs.com

Cada especie es un mecanismo biológico para colocar esas cuatro moléculas en un cierto orden
La vida es un fenómeno difícil de definir. Probablemente por esta razón se han propuesto varias definiciones para ella. Todas tienen aspectos positivos y negativos, pero creo que ninguna es plenamente satisfactoria. Y es que resulta muy difícil reunir todas las características de la vida en una definición breve, como deben serlo las definiciones.

Sin embargo, los descubrimientos sobre los mecanismos moleculares íntimos de la vida nos permiten, si no definirla, sí al menos apreciar sus características más fundamentales. En este sentido, la biología molecular permite que pueda afirmar –lo que voy a decir no lo he visto dicho de forma explícita en ninguna parte, lo que no quiere decir que alguien no lo haya ya dicho antes– que la vida es una “guerra de información”.

Veamos. Lo que hacen todos los seres vivos, aquello en lo que se esfuerzan en conseguir por todos los medios, es colocar en un orden determinado largas cadenas de solo cuatro moléculas: Adenina, Timina, Citosina y Guanina, A, T, C, G, las cuatro letras de la vida que forman el ADN y todos los genes. Cada especie viva posee un número determinado de esas cuatro moléculas unidas en un orden concreto, y las almacena miles de millones de veces en el interior de todas sus células. Cada especie es un mecanismo biológico para colocar esas cuatro moléculas en un cierto orden. La captura de una especie por otra, una cebra por un león, por ejemplo, consigue que el orden de las letras de la especie capturada sea convertido en el orden de las letras de la especie que la ha capturado. La infección de una célula por un virus, esto es otro ejemplo, intenta conseguir generar más moléculas de ADN del virus, es decir, ordenar esas cuatro letras (moléculas) de una manera propia del virus, a expensas del orden de esas mismas letras en la célula que ha infectado.

Puesto que el orden preciso de las cuatro letras del ADN contiene la información genética, vemos así que la vida es, en efecto, una guerra de información. Las plantas la generan inicialmente, con su fotosíntesis, pero a partir de ahí otras especies intentan generar su propio orden de las letras, su propia información. Este orden intenta ser mantenido cueste lo que cueste y existen sofisticadísimos mecanismos moleculares para reparar el daño al ADN que se pueda producir, es decir, para preservar y proteger la información. Las especies no quieren mutar sino copiar una y otra vez su información y, por tanto, tampoco quieren evolucionar, pero inmersas en esa guerra, no pueden conseguirlo. Menos mal, o no estaríamos aquí.

Defensa por robo de información

Los conocimientos adquiridos sobre los genomas de numerosos organismos permiten afirmar hoy que esa guerra de la información que yo propongo aquí como una característica importante de la vida ha tenido lugar desde el principio de los tiempos. El análisis de los genomas de varias especies de bacterias y de arqueas, los microorganismos autónomos más primitivos, permitió descubrir en 1987 que estos contenían misteriosas secuencias repetidas de letras. En el año 2005 se descubrió que esas secuencias contenían ADN derivado de virus bacteriófagos, es decir, de virus “comedores de bacterias”. Las bacterias parecían haber incorporado, en una zona de su genoma, que se llamó CRISPR, fragmentos de ADN procedentes de sus peores enemigos. ¿Cuál era su finalidad?

Investigaciones realizadas en 2007 demostraron que esos fragmentos de ADN de los bacteriófagos eran una arma para luchar contra ellos. Tras una primera infección, si la bacteria sobrevive (tal vez porque el virus que la ha infectado es un mutante ineficaz), incorpora fragmentos de ADN vírico en un lugar preciso de su genoma. La bacteria intercepta así y almacena parte de la información propia del virus. Esos fragmentos son utilizados para detectar luego el ADN vírico del mismo virus si este vuelve a intentar infectar a la bacteria, y destruirlo con potentes enzimas. En este caso, la información del virus es utilizada en su contra como mecanismo de defensa para proteger la información que contiene la bacteria.
Así pues, las bacterias también cuentan con sus propios mecanismos de inmunidad adaptativa, es decir, que se adapta a las características particulares de un organismo dañino para ellas, como nuestro propio sistema inmune, para defendernos, se adapta a las particularidades de los microorganismos que también pretenden atacarnos. Esta adaptación es solo posible consiguiendo de alguna forma información específica de ese microrganismo para utilizarla en su contra. De nuevo, aparece en el sistema inmune el tema de la guerra de información en la que la vida se ha convertido hoy, si acaso no lo fue siempre. Las bacterias han sido capaces de obtener esa información para defenderse de sus peores enemigos posiblemente desde hace más de mil millones de años.

Y bien, desde hace solo unos tres años, se ha conseguido modificar el sistema de defensa bacteriano CRISPR y generar una herramienta biotecnológica muy potente. Gracias a que podemos sintetizar fragmentos de ADN de la secuencia de letras que deseemos, el sistema CRISPR rediseñado por la inteligencia humana puede utilizarse ahora para modificar la información genómica de las células que elijamos. Este cambio de información puede suponer la eliminación de ciertos genes, la activación de otros, la corrección de mutaciones, o la inclusión de nuevos genes, de manera fácil y bastante segura. Una verdadera revolución biotecnológica se está produciendo en los laboratorios de todo el mundo, la cual promete una aceleración importante en la investigación de los procesos biológicos y las enfermedades.

Referencia: Erik J. Sontheimer1 and Rodolphe Barrangou (2015). The Bacterial Origins of the CRISPR Genome-Editing Revolution. Human Gene Therapy, Vol. 26 (7), pg 413.

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda

Circunstancias encadenadas. Ed. Lulu

Circunstancias encadenadas. Amazon

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos


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