Breve manual de genética

Me gusta mucho el tema de la genética, sin embargo, soy consciente de lo difícil que puede llegar a ser este tema para cualquiera que desee incursionar en el. La terminología es abrumadora, por no hablar de su complejidad. Tratando de ayudar a aquellos que deseen "meterse" en este fascinante tema, he creado este pequeño ¿manual? de genética... espero que sirva para el propósito que fue creado.

El genoma humano es el conjunto de todos los genes humanos. Consta de 23 pares de cromosomas. Cada cromosoma está numerado aproximadamente por orden de tamaño, desde el más grande -el número 1-, al más pequeño -el número 22-. El par restante corresponde a los cromosomas sexuales: dos grandes cromosomas X en las mujeres, un X y un pequeño Y en los hombres. En tamaño, el X se sitúa entre los cromosomas 7 y 8, en tanto que el Y es el más pequeño.

El número de cromosomas de una especie no es significativo, como no lo es el tamaño de un libro. Un libro no es mejor que otro porque es más grande. Por ejemplo, nuestros parientes más cercanos, los simios tienen más cromosomas que nosotros.

Los genes de un tipo o función similar no se encuentran necesariamente en el mismo cromosoma.

El cuerpo humano contiene aproximadamente cien billones de CÉLULAS, la mayoría de las cuáles tiene un diámetro de menos de una décima de milímetro. Dentro de cada célula hay un corpúsculo negro llamado NÚCLEO. Dentro del núcleo se encuentran dos series completas del GENOMA humano -excepto en los óvulos y en los espermatozoides, que tienen cada uno una copia, y los hematíes, que no tienen ninguna-. Una serie del genoma procede de la madre y otra del padre.

En principio, cada serie comprende los mismos treinta mil a ochenta mil genes en los mismos veintitrés cromosomas. En la práctica, existen a menudo pequeñas y sutiles diferencias entre las versiones paternas y maternas de cada gen, diferencias que explican, por ejemplo, los ojos azules o castaños. Cuando procreamos transmitimos una serie completa de nuestro genoma, pero sólo después de intercambiar fragmentos de los cromosomas paternos y maternos en un proceso llamado RECOMBINACION.

En este punto es importante resaltar que en cada una de las células se hayan dos copias del genoma (con la excepción ya explicada de los óvulos y los espermatozoides). En esto radica la gran complejidad de la medicina genética: si por ejemplo, los análisis dicen que una persona puede sufrir el mal de Parkinson debido a una falla genética, el “arreglo” debería hacerse en cada una de las células de esa persona. Un ser humano tiene alrededor de cien billones de células, para no hablar de las posibles repercusiones de segundo orden, es decir, efectos secundarios que pudieran presentarse. El genoma es un libro que contiene la receta para hacer un sinnúmero de cosas. Dependiendo de la célula donde se encuentre y de acuerdo a ciertas condiciones se activan o desactivan procesos genéticos. Por ejemplo, en los genomas que se encuentran en el hígado se activan los genes que permiten crear la bilis, pero incluso esta se genera de acuerdo a ciertas condiciones dictaminadas por factores externos. Seguir la huella de los efectos que un gen pudiera ocasionar puede ser sumamente complicado incluso ayudándose de los computadores. Simplemente es cuestión de analizar: en cada célula hay cerca de treinta y ocho mil genes y existen más o menos cien billones de células. Las interrelaciones entre esta enorme cantidad de genes es infinita.

El genoma se parece mucho a un libro:

* Tiene 23 capítulos llamados CROMOSOMAS
* Cada capítulo contiene varios miles de historias o subcapítulos llamados GENES
* Las historias se forman con párrafos llamados EXONES
* Los anuncios o trozos de información que no es relevante en cada historia se llaman INTRONES
* Los párrafos (EXONES) se componen con palabras llamados CODONES.
* Las letras que componen un párrafo se llaman BASES

Hay mil millones de palabras en el libro, algo así como ochocientas biblias. Si se leyera el genoma a razón de una palabra por segundo durante ocho horas diarias, se tardaría un siglo. Es pues, un documento gigantesco, una fórmula de longitud desmesurada, y todo él cabe dentro del núcleo microscópico de una célula diminuta que a su vez cabe holgadamente en la cabeza de un alfiler.

Comparar al genoma con un libro no es una metáfora. Es literalmente cierto. Un libro es una pieza de información digital, escrita en forma lineal, unidimensional y unidireccional, con un alfabeto específico, agrupado en palabras que forman un léxico con significados. Igual ocurre con el genoma. Sólo que a diferencia de nuestros libros, el genoma contiene partes que se leen de izquierda a derecha y otras que se leen de derecha a izquierda. Nuestro léxico contiene palabras de longitud variable con un alfabeto de 28 letras. En el genoma todas las palabras son de tres letras, con un alfabeto de cuatro letras: A, C, G y T (Adenina, Citosina, Guanina y Timina).

¿En dónde está escrito este libro? En vez de utilizar páginas planas, el genoma está escrito en largas cadenas de azúcar y fosfato llamadas moléculas de ADN. Las letras del genoma (bases), se unen al ADN como peldaños laterales. Cada cromosoma está constituido por un par de larguísimas moléculas de ADN. Si se colocaran extremo con extremo y bien estirados todos los cromosomas de una única célula abarcarían casi dos metros. Haciendo lo mismo con todos los cromosomas de todas las células de un cuerpo abarcarían cerca de ciento sesenta mil millones de kilómetros (unos seis días luz).

El genoma es un libro muy inteligente, porque en condiciones adecuadas puede fotocopiarse y leerse a sí mismo. Este proceso de conoce como REPLICACIÓN. Al proceso de lectura a su vez, se le llama TRADUCCIÓN.

La REPLICACIÓN se efectúa gracias a una ingeniosa propiedad de las cuatro bases: A gusta de emparejarse con T y C con G. Así, un filamento completo de ADN puede copiarse a sí mismo ensamblando bases T frente a todas las A y bases G frente a todas las C. De ahí, la famosa hélice del filamento original de ADN entrelazado con su copia complementaria. Por lo tanto, si se hace una copia del filamento complementario, se obtiene una copia del original. Así, la secuencia ACGT se convierte en TGCA en la copia, que se vuelve a transcribir como ACGT en la copia de la copia. Esta es la forma como el ADN logra replicarse indefinidamente sin perder su información.

La TRADUCCION es más complicada y muy necesaria para poder ejecutar las instrucciones del código genético. Una cosa es copiar un libro, otra muy distinta es entenderlo y hacer algo con sus instrucciones. En primer lugar, el texto se copia por el mismo procedimiento de aparejamiento de bases pero esta vez la copia no está hecha de ADN, sino de ARN, una sustancia química ligeramente diferente. Una de esas diferencias es que en el ARN la T del ADN es una U de urácilo. Esta copia de ARN se denomina ARN MENSAJERO. Este ARN MENSAJERO es objeto de un proceso de depuración donde se eliminan sus intrones (información no relevante -la publicidad en nuestro genoma). El resultado es como una copia temporal depurada del ADN original.

Luego de esta depuración el ARN MENSAJERO es acogido por una máquina llamada RIBOSOMA. Esta recorre el ARN MENSAJERO traduciendo cada CODON (palabra) de tres letras en una letra de un alfabeto distinto, formado de veinte aminoácidos. Cada aminoácido es transportado por una versión diferente de una molécula llamada ARN DE TRANSFERENCIA. Cada aminoácido se une al último para formar una cadena en el mismo orden que los CODONES. Cuando el mensajero ha sido traducido del todo, la cadena de aminoácidos se pliega de una forma característica que depende de su secuencia. El resultado es una PROTEÍNA.

Casi todo lo que hay en un cuerpo, desde el pelo hasta las hormonas, es proteína o es fabricado por ellas. Cada proteína es un gen traducido. Es más, las reacciones del cuerpo están catalizadas por proteínas llamadas ENZIMAS. Incluso la elaboración, la copia, la corrección de errores y el ensamblaje de las propias moléculas de ADN y ARN -la replicación y la traducción-, se realizan con ayuda de proteínas. Las proteínas también son responsables de activar y desactivar los genes. Cada gen se activa en una parte distinta del cuerpo.

Cuando los genes se replican a veces se presentan errores. En ocasiones se pasa por alto una letra (base) o se cambia por otra. Esto puede ocurrir incluso con palabras o párrafos enteros, los cuales también pueden sufrir inversiones. Esto es lo que se conoce como MUTACIÓN. Algunas mutaciones son inocuas debido a que gran parte de los codones (palabras) al ser traducidos a aminoácidos comparten el mismo significado (existen sesenta y cuatro codones y sólo veinte aminoácidos a los cuáles pueden traducirse), pero así mismo, existen mutaciones que resultan fatales y son causantes de graves enfermedades o deficiencias.

Ahora bien, no se puede generalizar en los conceptos expresados aquí. Toda regla tiene su excepción. Veamos:

· No todos los genes habitan en los 23 cromosomas, algunos lo hacen en unas estructuras pequeñas que existen en las células llamadas mitocondrias.
· No todos los genes existen en el ADN. Existen virus que utilizan ARN.
· No todos los genes son recetas de proteínas. Algunos se convierten en parte de ribosomas o en ARN de transferencia.
· No todas las reacciones están catalizadas por proteínas llamadas enzimas. Algunas lo están por ARN.
· No todas las proteínas proceden de un solo gen, algunas se forman a partir de varias recetas.
· De los sesenta y cuatro codones de tres letras tres de ellos no se traducen a aminoácidos. Son simplemente una señal de STOP.
· No todo el ADN está formado por genes. Una gran parte es en realidad un revoltijo de secuencias sin sentido que se repiten aleatoriamente pero que rara vez o nunca se traducen. Es el llamado gen egoísta. Algo así como residuos que han quedado allí producto de la evolución que ha sufrido el genoma a través de su historia.

Algunos autores consideran el genoma como una autobiografía del género humano. En él se encuentran rastros del proceso evolutivo que ha determinado nuestra existencia actual. En nuestro genoma se hallan genes que no han cambiado mucho desde las primeras criaturas unicelulares que poblaron el lodo primitivo. Otros genes se desarrollaron cuando nuestros ancestros eran como gusanos. Otros debieron haber aparecido cuando nuestros antepasados eran peces. Hay genes que existen en su forma actual debido simplemente a las recientes epidemias de enfermedades. Se puede leer la historia de las migraciones humanas de los últimos miles de años. Desde hace cuatro mil millones de años hasta hace sólo unos cientos, el genoma ha venido registrando los momentos importantes de nuestra evolución a medida que ocurrían.