Conceptos Astrobiología - ADN y Herencia

Hace milenios, los humanos observaron en muchas especies que los descendientes tendían a compartir las características de los padres.

Autores: Chris Impey y Erika Offerdahl

Puede que hayas observado que tienes el mismo color de ojos o de pelo que tus padres, que los miembros de tu familia son altos o bajos, o que hay características médicas comunes en tu familia. El concepto de que los caracteres parentales se transmiten y se manifiestan en los descendientes se llamó herencia y, aunque se observó y se usó durante miles de años, sólo en los últimos ciento cincuenta años se han podido determinar los mecanismos que gobiernan la herencia.

En 1865, un monje agustino llamado Gregor Mendel publicó sus experimentos sobre hibridación de plantas. Describió la transferencia de los caracteres en los guisantes de una generación a la siguiente. La importancia de su trabajo no se reconoció totalmente hasta 1900, cuando tres científicos, Carl Correns, Hugo de Vries y Erich von Tschermak-Seysenegg, se dieron cuenta de que los experimentos de Mendel describían una unidad individual de herencia. Esta unidad se conoce ahora como gen. Los componentes exactos de ese "gen" eran desconocidos. De hecho, se siguen definiendo hoy en día. En 1944 Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty, y en 1952 Alfred Hershey y Martha Chase, publicaron los resultados de sus experimentos, que mostraban que una molécula llamada ácido desoxirribonucleico (ADN) era el compuesto químico del cual estaban hechos los genes.

El ADN es una larga cadena de polímero, compuesta por monómeros llamados nucleótidos. Los nucleótidos del ADN se enlazan por un extremo y otro, y forman largas cadenas de ADN. Estas largas cadenas pueden tener decenas o cientos de millones de nucleótidos de longitud. Hay muchos nucleótidos implicados en varios procesos del organismo, pero los nucleótidos que forman el ADN tienen cuatro "sabores". Estos "sabores" son distintos porque la molécula de azúcar de cada uno lleva un compuesto distinto, llamado base: adenina (A), citosina (C), guanina (G) o timina (T). En 1953, James Watson y Francis Crick realizaron su famoso descubrimiento de que, en una célula, dos cadenas de ADN se alinean una con la otra, y forman una estructura parecida a una escalera. Algunas partes del nucleótido forman la barandilla, mientras que las bases de los nucleótidos se encuentran en el centro, formando los peldaños. Y Watson y Crick se dieron cuenta de una cosa muy importante: una adenina en una de las cadenas sólo se enlazará a una timina en la cadena opuesta, y una citosina sólo se enlazará a una guanina. Esta propiedad del ADN, llamada "apareamiento de bases", significa que, aunque sólo se conozca la secuencia de nucleótidos de una de las cadenas, es posible deducir la secuencia de los nucleótidos de la cadena opuesta. Esta propiedad es importante para el funcionamiento de la herencia del ADN por dos razones.

Para empezar, esta propiedad sugirió a los biólogos un mecanismo que permitiría la replicación de la secuencia de ADN, para que pudiera ser transmitida a la descendencia. Debido a los enlaces relativamente débiles entre los pares de bases A-T y C-G, la escalera de ADN se puede romper, por la mitad y a lo largo, dando lugar a dos cadenas simples. Usando las reglas del emparejamiento de bases se puede formar una nueva cadena complementaria a partir de cada una de las antiguas cadenas parentales. Este proceso, llamado replicación del ADN, da lugar a dos dobles cadenas de ADN idénticas, cada una de las cuales se transfiere a una de las células hijas durante la división celular. En 1958 Matthew Meselson y Frank Stahl descubrieron este método de replicación del ADN, llamado replicación semiconservativa.

En segundo lugar, el apareamiento de bases es importante porque permite que la información, codificada por secuencias alternas de nucleótidos, se pueda traducir en un organismo. La secuencia de bases presente en el ADN de cada organismo es distinta. Una célula puede "leer" la secuencia de bases en una cadena de ADN y, usando la complementariedad de bases, traducir la información para una proteína específica, uno de los bloques con los que se construye un organismo. Estas proteínas son esenciales para las células como elementos estructurales y como mediadores de las reacciones químicas de la vida.

La información genética contenida en los genes de un organismo se transmite de una generación a la siguiente. Las mutaciones se dan de manera natural en cualquier secuencia de nucleótidos incluida en un gen. Muchas veces estas mutaciones tienen un efecto muy pequeño en el organismo, o ni siquiera lo tienen. Sin embargo, a veces pueden tener efectos negativos. Vemos esto con frecuencia en muchas enfermedades genéticas humanas. Una mutación en la secuencia de nucleótidos puede provocar la imposibilidad de producir ciertas proteínas clave, necesarias para el normal funcionamiento de algunos mecanismos biológicos. Por otra parte, una mutación que ocurra de manera natural también podría tener un efecto positivo. Si un organismo posee una mutación que le proporciona cierta ventaja al encontrarse en una situación determinada, la mutación se puede considerar positiva. De esta manera, las especies pueden cambiar a lo largo del tiempo en respuesta a la presión selectiva del medio, como resultado de la herencia de caracteres ventajosos en la descendencia.

Traducido para Astroseti por: Claudia Rodríguez

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Vía: Astroseti