Cuando la ESO aún no había conseguido desplazar al Bachillerato Unificado Polivalente de los planes del sistema educativo español nos enseñaban que las partículas subatómicas y, por lo tanto, más pequeñas que se conocían eran los protones, los neutrones y los electrones. Pero aquellos eran otros tiempos. Nadie había escuchado hablar del cambio climático, no se nos pasaba por la cabeza la idea de ir por la calle manteniendo una conversación telefónica sin un cable enganchado a la pared y hablar de clonación era más propio de la literatura de ciencia ficción que de la realidad. Pero como digo, eran otros tiempos.
Hoy, a los protones, neutrones y electrones se les sigue llamando partículas subatómicas, porque es cierto que son más pequeñas que un átomo, pero se han descubierto otro tipo de partículas aún más pequeñas a las que, en conjunto, se les ha dado el nombre de partículas elementales y que, hasta donde sabemos, no están formadas por partículas más simples. Se conocen dos tipos de partículas elementales: los fermiones (quarks y leptones) y los bosones. Las diferencias entre éstas se definen en términos relativos a la física de partículas como el espín, que es una propiedad física relacionada con la simetría de rotación que tiene cada partícula.
En la actualidad, el modelo estándar de la física de partículas ha descrito más de veinte partículas elementales diferentes –entre fermiones y bosones-. De todas estas partículas elementales existe una que no ha sido observada hasta el momento y que juega un papel muy importante en la explicación del origen de la masa. Se trata del Bosón de Higgs. Este bosón a veces también es llamado la “Partícula de Dios”, a raíz de la publicación de un libro de divulgación científica escrito por el físico estadounidense Leon Lederman, quien obtuviera en 1988 el Premio Nóbel por su investigación sobre un tipo de fermiones llamados neutrinos.
Como decimos, el Bosón de Higgs no ha sido observado hasta el momento, y esto es así porque es una partícula muy inestable cuya hipotética existencia debió darse solamente hasta una fracción de segundo después del Big Ban. Evidentemente, no es posible volver a aquel momento de la historia del Universo ocurrido hace unos trece millones de años, por lo que observar el Bosón de Higgs pasa, ineludiblemente, por reproducir las condiciones energéticas que se dieron en aquel momento, y eso sólo es posible en un acelerador de partículas, aunque estas condiciones sean idénticas sólo a escala subatómica.
Recientemente se ha construido en el CERN –la Organización Europea para la Investigación Nuclear-, situado en la frontera entre Francia y Suiza, el LHC, que ya ha sido denominado como el mayor experimento científico de la historia. Esta afirmación puede sonar pretenciosa pero sus dimensiones, 27 kilómetros de circunferencia, la inversión realizada, unos 2500 millones de euros, y el amplio equipo investigador que ha trabajado y trabaja en todo el proceso de diseño, montaje y desarrollo experimental, más de 2000 físicos de 34 países, dan una idea de la magnitud de esta investigación.
El LHC –Gran Colisionador de Hadrones- es un acelerador de partículas diseñado para hacer colisionar protones que habrán sido acelerados hasta alcanzar una velocidad muy próxima a la de la luz y en cuya colisión se podrán reproducir aquellas condiciones energéticas dadas en el instante posterior al Big Ban.
Algunos alarmistas han puesto el grito en el cielo y han predicho, no sólo la destrucción de la Tierra sino del Universo entero debido al funcionamiento del LHC y la posibilidad de que se formaran agujeros negros inestables. Al respecto, el CERN ha realizado un estudio que ha sido llevado a cabo por un grupo de seguridad compuesto por científicos independientes y en éste afirma, que si bien es cierto que el Gran Colisionador de Hadrones puede alcanzar una energía que ningún otro acelerador de partículas ha alcanzado antes, la naturaleza produce a diario energías mayores en colisiones de rayos cósmicos, por lo que las colisiones del LHC no representan peligro alguno y no hay razones para preocuparse.
Otros, simplemente, critican la enorme inversión realizada en un experimento como éste. Para ellos es posible que ni siquiera la observación del “Bosón de Higgs” ni la respuesta a otras cuestiones relativas a la masa de las partículas justifique el gasto. Es posible. Pero la realidad es que la historia de la ciencia se construye de momentos como el que ahora estamos viviendo y de la curiosidad por conocer. Y eso es imparable.
martes, 30 de septiembre de 2008
jueves, 18 de septiembre de 2008
PRUEBAS DE ADN. IDENTIFICACIÓN GENÉTICA.
El 20 de agosto de 2008 tuvo lugar uno de los accidentes más importantes que la aviación civil española ha sufrido en su historia. El vuelo JK 5022 se disponía a despegar con 162 pasajeros y 10 tripulantes a bordo cuando algo falló. La situación se saldó con la muerte de 154 personas y la angustia que sucede a cualquier desgracia de este calado. La identificación de los cuerpos duró nueve días y se hizo necesario, dado el estado en el que se encontraban algunos de los restos, recurrir a las pruebas de ADN para llevar a cabo con éxito dicha identificación.
Y es que las pruebas genéticas se han convertido en un procedimiento habitual en aplicaciones tan diferentes como la medicina-forense, la criminología o los test de paternidad, desde que en la década de los ochenta se empezaran a utilizar en los Estados Unidos y en Inglaterra.
En todas y cada una de los varios billones de células con núcleo que componen nuestro organismo podemos encontrar una copia de todo nuestro material genético, es decir, de todo nuestro ADN. Por eso, a veces basta con un poco de semen, con un pelo o con restos de saliva depositados en una colilla para identificar a un individuo gracias a una prueba genética.
El genoma de un individuo tiene, aproximadamente, unos 3200 millones de pares de bases –que son las unidades estructurales que dan lugar al ADN-, que contienen unos 20000 genes. Cada uno de estos genes, y después de dos procesos celulares denominados replicación y transcripción, va a dar lugar a una proteína. Es decir, cada proteína de las presentes en el organismo, bien sea con función enzimática, hormonal o estructural, se encuentra codificada en un gen. Pero no todo el ADN presente en nuestro genoma codifica una proteína. De hecho, la mayoría del ADN contenido en cada núcleo de una célula humana es ADN no codificante, es decir, ADN que no da lugar a ninguna proteína.
Durante un tiempo, a este ADN no codificante se le llamó ADN “basura”, ya que si no era capaz de dar lugar a ninguna proteína y además no se encontraba sometido a ningún tipo de presión selectiva –y esto se comprobó al observar que este ADN era mucho más susceptible de sufrir mutaciones que el ADN codificante y que éstas se mantuvieran generación tras generación-, entonces este ADN no codificante no debía servir para nada. Pero estudios recientes han revelado que este ADN posee funciones diversas como la de regular la expresión de los genes en unas u otras circunstancias o en unos u otros tejidos.
En cualquier caso, e independientemente de la función que desempeñe este ADN no codificante, lo que es una realidad es que sufre una mayor variación entre individuos de la que sufre el ADN codificante. Esta circunstancia, junto al hecho de que el ADN no codificante constituye el 90 % del ADN total, lo convierte en un candidato perfecto para utilizarlo en la identificación de un individuo, a nivel genético. Y dentro de este ADN no codificante, las secuencias utilizadas para los análisis de ADN son las llamadas microsatélites, SSR o STR (del inglés Short Sequence Repeat y Short Tandem Repeat, es decir, repetición de secuencia corta o repetición en tándem corta). Estas secuencias son repeticiones de motivos de 1 a 6 nucleótidos que se disponen uno tras otro.
Lo que se hace en las pruebas de ADN es amplificar estos microsatélites utilizando una técnica denominada PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) y posteriormente separar todos los fragmentos obtenidos mediante una electroforesis, técnica que aprovecha la diferente movilidad que presenta el ADN, en función de su tamaño, al atravesar un campo eléctrico a través de una matriz porosa. Y es que lo que va a diferenciar a un individuo de otro es el número de repeticiones que presenta para cada microsatélite. Así, una vez analizados un número determinado de microsatélites –que puede rondar los 20-, obtendremos un perfil, también llamado huella genética, que será único para cada individuo, pero del que compartirá ciertas características tanto con su padre como con su madre.
La comparación de los genomas completos de dos personas diferentes presenta una similitud del, aproximadamente, 99,8 %. Si nos fijáramos únicamente en el ADN codificante, la similitud sería aún mucho mayor. Por suerte para los investigadores, el análisis de regiones hipervariables del ADN no codificante permiten identificar a cada individuo, con una fiabilidad que nunca debe ser menor del 99,99 %, para lo que se deben analizar un número alto de microsatélites.
Y es que las pruebas genéticas se han convertido en un procedimiento habitual en aplicaciones tan diferentes como la medicina-forense, la criminología o los test de paternidad, desde que en la década de los ochenta se empezaran a utilizar en los Estados Unidos y en Inglaterra.
En todas y cada una de los varios billones de células con núcleo que componen nuestro organismo podemos encontrar una copia de todo nuestro material genético, es decir, de todo nuestro ADN. Por eso, a veces basta con un poco de semen, con un pelo o con restos de saliva depositados en una colilla para identificar a un individuo gracias a una prueba genética.
El genoma de un individuo tiene, aproximadamente, unos 3200 millones de pares de bases –que son las unidades estructurales que dan lugar al ADN-, que contienen unos 20000 genes. Cada uno de estos genes, y después de dos procesos celulares denominados replicación y transcripción, va a dar lugar a una proteína. Es decir, cada proteína de las presentes en el organismo, bien sea con función enzimática, hormonal o estructural, se encuentra codificada en un gen. Pero no todo el ADN presente en nuestro genoma codifica una proteína. De hecho, la mayoría del ADN contenido en cada núcleo de una célula humana es ADN no codificante, es decir, ADN que no da lugar a ninguna proteína.
Durante un tiempo, a este ADN no codificante se le llamó ADN “basura”, ya que si no era capaz de dar lugar a ninguna proteína y además no se encontraba sometido a ningún tipo de presión selectiva –y esto se comprobó al observar que este ADN era mucho más susceptible de sufrir mutaciones que el ADN codificante y que éstas se mantuvieran generación tras generación-, entonces este ADN no codificante no debía servir para nada. Pero estudios recientes han revelado que este ADN posee funciones diversas como la de regular la expresión de los genes en unas u otras circunstancias o en unos u otros tejidos.
En cualquier caso, e independientemente de la función que desempeñe este ADN no codificante, lo que es una realidad es que sufre una mayor variación entre individuos de la que sufre el ADN codificante. Esta circunstancia, junto al hecho de que el ADN no codificante constituye el 90 % del ADN total, lo convierte en un candidato perfecto para utilizarlo en la identificación de un individuo, a nivel genético. Y dentro de este ADN no codificante, las secuencias utilizadas para los análisis de ADN son las llamadas microsatélites, SSR o STR (del inglés Short Sequence Repeat y Short Tandem Repeat, es decir, repetición de secuencia corta o repetición en tándem corta). Estas secuencias son repeticiones de motivos de 1 a 6 nucleótidos que se disponen uno tras otro.
Lo que se hace en las pruebas de ADN es amplificar estos microsatélites utilizando una técnica denominada PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) y posteriormente separar todos los fragmentos obtenidos mediante una electroforesis, técnica que aprovecha la diferente movilidad que presenta el ADN, en función de su tamaño, al atravesar un campo eléctrico a través de una matriz porosa. Y es que lo que va a diferenciar a un individuo de otro es el número de repeticiones que presenta para cada microsatélite. Así, una vez analizados un número determinado de microsatélites –que puede rondar los 20-, obtendremos un perfil, también llamado huella genética, que será único para cada individuo, pero del que compartirá ciertas características tanto con su padre como con su madre.
La comparación de los genomas completos de dos personas diferentes presenta una similitud del, aproximadamente, 99,8 %. Si nos fijáramos únicamente en el ADN codificante, la similitud sería aún mucho mayor. Por suerte para los investigadores, el análisis de regiones hipervariables del ADN no codificante permiten identificar a cada individuo, con una fiabilidad que nunca debe ser menor del 99,99 %, para lo que se deben analizar un número alto de microsatélites.
jueves, 11 de septiembre de 2008
EL GAVIERO VUELVE CON FUERZA
El Gaviero Ediciones es una de esas extrañas especies dentro de la fauna editorial de nuestro país que ha apostado por una literatura de calidad y una cuidada edición para cada uno de sus trabajos. Una apuesta inteligente y crítica que hace grande a los que publican con ella y que crece con cada nuevo trabajo.
Ahora vuelven con dos títulos nuevos. Se trata de 'Los Inmortales', de Carles Duarte, y 'Alguien anda en la escalera de incendios', de Harkaitz Cano. Estoy seguro de que pasear por sus páginas, tranquilo, sin prisa, como en una tarde de otoño por la arena de la playa, para encontrarse con una poesía de rumores y de elixires, será un ejercicio al que no me resistiré. Y espero que tú tampoco. Si ya has leído alguno de estos dos libros, puedes comentarlo aquí.
miércoles, 3 de septiembre de 2008
CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS. LA NECESIDAD DEL MUTUO PROVECHO.
(Podrás encontrar explicaciones a ésta y otras cuestiones en mi canal de youtube Un paseo con Darwin)
En 1665, el científico británico Robert Hooke –el mismo responsable de la invención del muelle gracias a su teoría acerca de la proporcionalidad, en un cuerpo elástico, entre el estiramiento de éste y la fuerza que se ejerce sobre él- fue el primero en utilizar la palabra célula. Y lo hizo para referirse a las pequeñas cavidades que observó, con un rudimentario microscopio, al examinar una corteza de alcornoque y comprobar que el caparazón del corcho estaba formado por diminutas cavidades que le recordaban a las celdas de un panal. Pero debieron transcurrir casi ciento cincuenta años para tener la certeza de que todo organismo vivo, independientemente de su tamaño y forma, estaba formado por células.
La teoría celular, aceptada hoy en día por toda la comunidad científica y propuesta, hacia la mitad del siglo XIX por los alemanes Theodor Schwann y Jakob Schleiden, postulaba ya entonces que todo ser vivo estaba formado por células o por los productos que éstas secretaban y que, además, toda célula procedía, por división, de otra célula. La teoría celular fue ampliamente debatida en su momento, pero los experimentos que llevó a cabo el científico Louis Pasteur, en la segunda mitad del siglo XIX, dieron lugar a su aceptación definitiva.
Hoy en día, la célula es considerada la entidad más pequeña de materia viva. Es decir, la célula constituye la unidad morfológica, funcional y genética de todo organismo, ya que, por un lado, en ésta caben todas las funciones vitales de un ser vivo y, por otro, posee toda la información hereditaria que se encuentra contenida en su ADN. Tal es así que los organismos vivos pueden clasificarse en función del número de células que los componen para quedar establecidos como unicelulares –compuestos por una única célula, como las bacterias- y pluricelulares –compuestos por más de una célula, como los animales-.
Una primera clasificación de las células las divide en procariotas, que carecen de núcleo celular, y eucariotas, que presentan un núcleo donde se encuentra el ADN. Por lo tanto, en las células procariotas, las más sencillas que existen, el ADN se encuentra disperso en el medio acuoso que presenta el interior de la célula y que se denomina citosol.
Los organismos a los que dan lugar las células procariotas siempre son unicelulares y constituyen la forma de vida más sencilla. Estas células no sólo carecen de núcleo sino que además carecen de otros orgánulos presentes en las células eucariotas y que en éstas llevan a cabo funciones tales como la respiración celular o procesos fotosintéticos.
En contraste, las células eucariotas son el paradigma de la complejidad celular. Éstas pueden dar lugar a organismos unicelulares como las levaduras, o a organismos pluricelulares como los animales o los vegetales. Especialmente en estos últimos, el grado de especialización de la célula puede ser altísimo, dependiendo, básicamente, de la función que vaya a desarrollar.
Al primer tipo de célula primitivo se le denomina progenote. Este progenote es considerado como el antecesor de los tipos celulares actuales, y si atendemos exclusivamente al hecho de poseer o no núcleo diferenciado, podríamos decir que era una célula procariota. Durante varios millones de años se fue diversificando para dar lugar a un gran número de especies procariotas cada vez más complejas y específicas. El siguiente y definitivo paso en la evolución celular fue la aparición de las células eucariotas hace unos 1.500 millones de años. La teoría hoy aceptada, conocida como teoría endosimbiótica y propuesta por la estadounidense Lynn Margulis, argumenta que algunos de los orgánulos que presentan las células eucariotas –cloroplastos y mitocrondrias- eran, en origen, organismos procariotas que fueron “captados” por otros organismos, sin que se produjera pérdida de la función original y con los que establecieron una relación de mutuo provecho. Así, la célula eucariota que hoy conocemos es el producto de aquel momento de la evolución, y encontramos dentro de las mitocondrias y los cloroplastos –aquellas procariotas captadas y que en la actualidad son orgánulos de las células eucariotas- material genético similar al de algunas bacterias.
En la actualidad se considera que la evolución se pudo dar a través de dos vías: una explicada por la teoría endosimbiótica y otra, por la autógena, que postula que algunos orgánulos se formaron en el interior de la célula eucariota. Ambas teorías no son excluyentes, sino complementarias y sólo a través de esfuerzos de cohesión será posible conocer algún día el origen de la vida.
En 1665, el científico británico Robert Hooke –el mismo responsable de la invención del muelle gracias a su teoría acerca de la proporcionalidad, en un cuerpo elástico, entre el estiramiento de éste y la fuerza que se ejerce sobre él- fue el primero en utilizar la palabra célula. Y lo hizo para referirse a las pequeñas cavidades que observó, con un rudimentario microscopio, al examinar una corteza de alcornoque y comprobar que el caparazón del corcho estaba formado por diminutas cavidades que le recordaban a las celdas de un panal. Pero debieron transcurrir casi ciento cincuenta años para tener la certeza de que todo organismo vivo, independientemente de su tamaño y forma, estaba formado por células.
La teoría celular, aceptada hoy en día por toda la comunidad científica y propuesta, hacia la mitad del siglo XIX por los alemanes Theodor Schwann y Jakob Schleiden, postulaba ya entonces que todo ser vivo estaba formado por células o por los productos que éstas secretaban y que, además, toda célula procedía, por división, de otra célula. La teoría celular fue ampliamente debatida en su momento, pero los experimentos que llevó a cabo el científico Louis Pasteur, en la segunda mitad del siglo XIX, dieron lugar a su aceptación definitiva.
Hoy en día, la célula es considerada la entidad más pequeña de materia viva. Es decir, la célula constituye la unidad morfológica, funcional y genética de todo organismo, ya que, por un lado, en ésta caben todas las funciones vitales de un ser vivo y, por otro, posee toda la información hereditaria que se encuentra contenida en su ADN. Tal es así que los organismos vivos pueden clasificarse en función del número de células que los componen para quedar establecidos como unicelulares –compuestos por una única célula, como las bacterias- y pluricelulares –compuestos por más de una célula, como los animales-.
Una primera clasificación de las células las divide en procariotas, que carecen de núcleo celular, y eucariotas, que presentan un núcleo donde se encuentra el ADN. Por lo tanto, en las células procariotas, las más sencillas que existen, el ADN se encuentra disperso en el medio acuoso que presenta el interior de la célula y que se denomina citosol.
Los organismos a los que dan lugar las células procariotas siempre son unicelulares y constituyen la forma de vida más sencilla. Estas células no sólo carecen de núcleo sino que además carecen de otros orgánulos presentes en las células eucariotas y que en éstas llevan a cabo funciones tales como la respiración celular o procesos fotosintéticos.
En contraste, las células eucariotas son el paradigma de la complejidad celular. Éstas pueden dar lugar a organismos unicelulares como las levaduras, o a organismos pluricelulares como los animales o los vegetales. Especialmente en estos últimos, el grado de especialización de la célula puede ser altísimo, dependiendo, básicamente, de la función que vaya a desarrollar.
Al primer tipo de célula primitivo se le denomina progenote. Este progenote es considerado como el antecesor de los tipos celulares actuales, y si atendemos exclusivamente al hecho de poseer o no núcleo diferenciado, podríamos decir que era una célula procariota. Durante varios millones de años se fue diversificando para dar lugar a un gran número de especies procariotas cada vez más complejas y específicas. El siguiente y definitivo paso en la evolución celular fue la aparición de las células eucariotas hace unos 1.500 millones de años. La teoría hoy aceptada, conocida como teoría endosimbiótica y propuesta por la estadounidense Lynn Margulis, argumenta que algunos de los orgánulos que presentan las células eucariotas –cloroplastos y mitocrondrias- eran, en origen, organismos procariotas que fueron “captados” por otros organismos, sin que se produjera pérdida de la función original y con los que establecieron una relación de mutuo provecho. Así, la célula eucariota que hoy conocemos es el producto de aquel momento de la evolución, y encontramos dentro de las mitocondrias y los cloroplastos –aquellas procariotas captadas y que en la actualidad son orgánulos de las células eucariotas- material genético similar al de algunas bacterias.
En la actualidad se considera que la evolución se pudo dar a través de dos vías: una explicada por la teoría endosimbiótica y otra, por la autógena, que postula que algunos orgánulos se formaron en el interior de la célula eucariota. Ambas teorías no son excluyentes, sino complementarias y sólo a través de esfuerzos de cohesión será posible conocer algún día el origen de la vida.
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