En esta entrada vamos a tratar de explicar los fundamentos en los que se basa el trabajo que hacemos en el laboratorio y cómo podemos obtener información de utilidad acerca de los organismos vivos.
¿Qué es el ADN?
En el ADN están escritas las instrucciones necesarias para la construcción de un ser vivo. Aunque es una de las moléculas más grandes que existen, y puede llegar a medir del orden de metros, no podemos verlo. En el laboratorio, cuando tenemos el ADN en la mano, es un líquido semitransparente. Una vez analizado el ADN toma este aspecto que nos puede llegar a resultar más familiar: una serie de letras. En concreto se trata de cuatro letras (A, T, C, G) que se repiten sin interrupción y que representan a los cuatro nucleótidos que forman la molécula (Adenina, Timina, Guanina y Citosina).
Lo que vemos a la derecha es una pequeñísima parte del genoma humano.
ADN
el código de construcción de la vida.
CACTTGTGCATCCTGGACCGTTGCAAACTACAATTTTAACCCGCCTC
ATGATAAAAGAATGAATCGGTTTAAATTACAGGAGGATTTTCTTGAA
CTACTATAGAAATAAGTATTTTTGTATAAAAAAATATTTTGCACCCCA
TCCCTAGCCTGACCAATTCATGCAAAAAAATATTCACGCATTCTAACC
CTCTTGAGGGTTACTGCATGTGGATACAAGCAAGAAAGACTGTCTTA
AAGGAGAAGACCTACACAGAAGAGCAGGGTGCAAATCCCCCTCAG
Si comparamos el lenguaje del código genético de un organismo como el hombre y el lenguaje en el que está escrito un libro como El Quijote podremos ver que existen diferencias y semejanzas:
Existen diferencias en el número de caracteres en los que están escritos (4 frente a 27) y también hay una gran disparidad en el número de letras que forman los dos textos, el genoma de una persona ocuparía aproximadamente lo que 2 millones de ejemplares de El Quijote.
La principal semejanza es que ambos sirven para codificar ideas y conceptos. En el ADN las ideas/conceptos codificados son los genes, responsables de las características del organismo en cuestión. Un organismo superior, como un hombre o un loro está compuesto por varias decenas de miles de estos conceptos/ideas/genes. No sabríamos precisar cuántos conceptos e ideas están codificados en El Quijote.
Nosotros somos los lectores de El Quijote, pero ¿quién es el lector del ADN?
La célula es la lectora del código genético. A partir de la interpretación del mismo la célula es capaz de construir un ser vivo completo.
Nosotros, gracias a la tecnología podemos leer el ADN (técnicamente se llama “secuenciar”) y obtener la secuencia de las letras que lo componen.
Pero no podemos comprender todos los conceptos que transmite, sólo somos capaces de deducir algunos de los rasgos del organismo en cuestión. Con los conocimientos actuales únicamente entendemos una pequeña parte de los conceptos que se incluyen en esa información.
La lectura y comprensión del genoma.
¿Cómo podemos leer el ADN?
(Aunque, en su mayoría, no entendamos lo que nos dice).
Para ello utilizamos un equipamiento científico que funciona como una especie de lupa y nos permite aumentarlo hasta poder convertirlo en un código que nos resulta familiar (unas letras detrás de otras).
Este equipamiento científico es el laboratorio de análisis molecular.
El laboratorio de análisis molecular. Tecnica básica: La PCR.
Dentro del laboratorio de biología molecular la técnica básica es la PCR. Esta técnica permite, dentro de los miles de millones de letras de la molécula de ADN que conforman un organismo, seleccionar aquellos pocos cientos que nos son de interés.
¿Por qué son de interés estas regiones? Los cambios en el ADN son los responsables de que no haya dos individuos iguales. Un pequeño cambio en una simple letra puede desencadenar la aparición de diferentes caracteres morfológicos o enfermedades. Pero como ya hemos visto, el genoma de un organismo es inmenso ¿Cómo hacemos para leer el trozo que nos interesa?
Supongamos que queremos saber qué letra ocupa la posición número 673.878 de la secuencia de ADN de un organismo en particular, pues de la letra existente en esa posición depende una característica que nos interesa conocer.
Para ello se utilizan unas pequeñas moléculas de ADN llamadas cebadores (en verde en la imagen) que permiten delimitar la zona de interés. Mediante esos cebadores y la técnica de PCR (que funciona como una fotocopiadora) podemos obtener la información genética que nos interesa.
A modo de ejemplo veamos cómo se aplica esta técnica al sexado de las aves.
Los cromosomas sexuales de las aves se llaman W y Z. Los machos son WW y las hembras son WZ.
Vamos a aprovechar una característica de un gen que se encuentra en los cromosomas sexuales de las aves, el gen de la Cromo Helicasa (CHD). Este gen es más pequeño en el cromosoma Z que en el cromosoma W. Cuando hacemos PCR sobre ese gen obtendremos diferentes resultados dependiendo de la dotación cromosómica del ejemplar. En el caso de las hembras obtendremos dos fragmentos de diferente tamaño, uno correspondiente al cromosoma W y otro al cromosoma Z, pero en el caso de los machos obtendremos un solo fragmento, pues en ellos falta el cromosoma Z. Así podemos diferenciar entre machos y hembras.
