Contribución de la microbiología

Epistemología de las Ciencias. El valor de las ciencias, la filosofía y la teología
(2005) CIAFIC Ediciones
Contribución de la microbiología
al desarrollo de la ciencia
y de la filosofía
Marcelo Dankert*
Lamento desanimarlos porque voy a hablar de cosas
absolutamente triviales y "sencillitas". Después de las
profundamente metafísicas de ayer les van a resultar cosas de
chicos, pero no puedo pensar de otra manera.
- Dr. Regúnaga: Y pensar que nos quedamos hasta ahora
para oírlo (Risas)
- Dr. Dankert: Lo lamento. Lo que yo pensaba contarles hoy,
teniendo en cuenta que el tema es El valor de la Ciencia, es la
contribución que la microbiología ha hecho al conocimiento
occidental, para desarrollar nuevas ideas. Soy químico, trabajo
en bioquímica, pero como no tengo espíritu "carnicero", trabajo
con bacterias porque me produce menos escozor matarlas, y
no es necesario hacerles esas cosas que se les hacen a las
ratas.
El micromundo de bacterias empieza, como ya lo contamos
varias veces con Anton van Leeuwenhoek en el siglo XVII. Ahí
hay dos acontecimientos cruciales, uno es la invención del
microscopio, que era una vulgar lupita del tamaño de una
lenteja, y el otro, el descubrir ese micromundo que se podía ver
con el microscopio. Y este hombre descubrió bacterias,
levaduras, protozoarios, observa el crecimiento de las raíces,
de los brotes de las plantas, mira todo. Y ahí surge la
microbiología. Algunos tal vez recordaran que hacía fiestas en
*
Doctor en Ciencias Químicas. Investigador del Instituto de Investigaciones
Bioquímicas de Buenos Aires.
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su casa y les mostraba a sus invitados, por ejemplo, las
bacterias que había en la saliva. El efecto fue tan
contraproducente que tuvo que suspender las demostraciones,
porque los invitados no podían aceptar tener esos
"animalculos", animalitos, en latín, como él los llamaba, en sus
bocas. La palabra bacterias es muy posterior. Entonces todo el
mundo les tomó idea y se olvidaron de las bacterias por más de
un siglo. Hay que esperar al 1800, para que un médico rural,
Roberto Koch, empiece a reavivar la idea de bacterias con sus
ventajas y sus inconvenientes, porque claro, resurge ese
micromundo otra vez, pero con el estigma de la enfermedad,
de la muerte, y hay que eliminarlas a todas, porque Koch las
asocia al antrax, las asocia a la tuberculosis, Hansen, a la
lepra, Pasteur confirma todos esos datos y ya se crea una fama
alrededor de las bacterias en el sentido de que son criminales
natos.
Por otra parte en esa época se creía en la "generación
espontánea". Hoy nos parece realmente inconcebible que
gente seria, grande, madura como Buffon por ejemplo, creyera
ciegamente en la generación espontánea. ¿No veía que una
gallina tenía que poner huevos para que salieran los pollitos?
No. Había recetas para fabricar lauchas y moscas y gusanos y
muchas otras cosas.
Esta actitud nos deja pensando en todas los errores que
estaremos cometiendo ahora nosotros y que nos parecen los
más naturales, porque las ventajas de reflexionar sobre estas
cosas es, “bueno, ¿y ahora qué hago yo? ¿Qué estoy
pensando?”. A mi parece algo lógico, pensar en el Big Bang, y
puede ser que de acá cincuenta o cien años digan, "Y estos
señores pensaban en el Big Bang, qué locos, cómo podían
pensar eso". Creo que es la reflexión primera que tenemos que
hacer.
En ese momento hasta hay gente que no le cree a Pasteur,
porque dice que a las bacterias no se las puede eliminar,
porque si se las hierve no se mueren todas. Sobre todo en
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Inglaterra hay un grupo que decide que no se mueren, y el
caso es que también tienen algo de razón, porque ellos usaban
caldo de heno como medio de cultivo. El heno es cualquier
cereal o gramínea que se lo deja fermentar un tiempo, y
entonces se enriquece en bacterias de todo tipo. Estos
investigadores tomaban ese pasto, lo metían en una olla, lo
hervían y dejaba de observarse crecimiento bacteriano, pero, a
las dos o tres semanas volvían a aparecer bacterias. Entonces,
hubo generación espontánea, evidentemente crecieron esas
bacterias ahí a pesar de que las hirvieron.
Por suerte un físico, prolijito y curioso, Tyndall, decidió hervir
otra vez, entonces vio que desaparecían muchas bacterias,
pero al enfriar vuelven a crecer, vuelve a hervir y enfriar,
vuelven a aparecer, vuelve a hervir y enfriar, vuelven a
aparecer, pero cada vez menos, y después de cuatro o cinco
hervidas y enfriadas a temperatura ambiente para que puedan
desarrollarse no aparecen más. Bueno, ¿Qué ha sucedido? Se
han descubierto las formas de resistencia. Es decir hay otra
forma de vida, lo que hoy llamamos esporas. No sólo la vida
del ser que se reproduce, come y muere, sino como una forma
de resistencia, que en algunos casos puede sobrevivir en ese
estado años. Bacterias que viven horas o días pueden estar
años como formas de resistencia. El caso clásico es el del
antrax o carbunclo -antrax quiere decir carbón en griego, y
carbunclo, carboncito en latín. Y puede estar años en un
potrero, y nuestros gauchos sabían por experiencia que ese
potrero tenía carbunclo aunque aparentemente no pasaba
nada, pero, si echaban una vaca era probable que al poco
tiempo se les enfermara, porque había esporas de Bacillus
anthracis, que es el germen responsable de la enfermedad. La
vida no es tan fácil de destruir, hay formas de resistencia, no es
tan fácil matar.
Después de los experimentos de Tyndall y de crear la
tindalización, se ve que también a esta forma de resistencia
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con cierta paciencia se la puede eliminar calentando y
enfriando varias veces.
Con esto un poco desaparece la idea de generación
espontánea y Pasteur se impone con su idea de que las
bacterias se reproducen normalmente y todos los seres vivos
derivan de seres vivos y no hay tales recetas.
El tema se complica más, cuando unos investigadores rusos
empiezan a ver qué pasa en el suelo. Es decir, ya no asocian
las bacterias a las enfermedades, sino que toman un poco de
tierra, la mezclan con hojas trituradas o polvo de celulosa, que
es más o menos lo mismo, le agregan, por ejemplo sales
minerales, sulfato de calcio, carbonatos, los mezclan bien,
ponen la mezcla en un tubo, le agregan agua y lo dejan. A
veces lo envuelven con un papel para que no tenga mucha luz,
sobre todo en la parte de abajo y después de dos, tres, cuatro
semanas empiezan a aparecer franjas de colores. Eso es lo
que se llama la columna de Winogradsky, el investigador ruso
que diseño el experimento. Los distintos colores indican la
presencia de distintas bacterias.
Aparecen así varias formas de vida totalmente inesperadas.
En la parte de arriba del tubo están las bacterias aerobias, en
el medio hay otras, microaerófilas u optativas, y abajo están las
anaerobias. Por ejemplo, el sulfato presente sirve para que
algunas bacterias que metabolizan sulfato lo reduzcan a
sulfuro, y con el oxígeno obtengan energía para hacer su vida.
y forman otros colores que van del amarillo al colorado, al
negro. Si hay sulfuros precipitan sales de metales pesados que
son negros, si se libera azufre se vera un color amarillento o
blancuzco. En fin, se forma toda una serie de banditas de
colores y esta técnica todavía hoy se usa como experiencia
para los cursos elementales de microbiología. Son en realidad
métodos de enriquecimiento en bacterias con distintos
metabolismos.
Pero lo importante es que hay vida que no es la clásica, hay
vida que no es la que requiere oxígeno gaseoso. IndependienContribución de la microbiología al desarrollo de la ciencia y de la filosofía.
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temente Pasteur ha encontrado bacterias que se mueren con
oxígeno, que viven sin oxígeno, el oxígeno las mata. Pero ¿no
era que Lavoisier ponía en una campana de vidrio una lauchita
y una vela y quedaba todo cerrado y cuando se apagaba la
vela se moría la lauchita? Éstos seres viven sin oxigeno: hay
bacterias que son anaerobias.
Hay que destacar que vida no es una, hay muchas formas de
vida. Hay una bacteria que se puede ver a simple vista, tiene
un diámetro de más o menos 1 mm; vive en unos terrenos
medio pantanosos en el Oeste de África, en la costa de
Namibia. Esta bacteria se ha bautizado "Thiomargarita
namibiensis" y forma como collarcitos como de perlitas -de ahí
lo de margarita, margarita en latín es perla- ("la flor de la
margarita es un collar de perlas alrededor de un botón de oro"
según los poetas latinos). Esta Thiomargarita, tiene azufre
porque vive del ácido sulfídrico presente en ese medio, SH2, el
del famoso olor a huevo podrido. Proviene del material en
descomposición que hay en el fondo de ese mar. Estas
bacterias usan el sulfídrico, lo oxidan a azufre libre, blanco
amarillento, y al hidrógeno lo utilizan para reducir al anhídrido
carbónico, CO2, a compuestos útiles para ellas, lo que es muy
importante. Este azufre no lo descartan, otras bacterias lo
descartan, éstas no lo tiran, lo guardan en lo que se llama una
vacuola y lo va acumulando, acumulando, hasta el extremo de
llegar a tener una vacuola de 1mm de diámetro y se puede ver
a simple vista. Como además excretan un material gomoso,
cuando se dividen quedan pegadas y van formando esas
hileras de células que parecen collarcitos de perlas. Ahora, la
bacteria es muy viva, porque a veces se le acaba el sulfídrico y
entonces, como en ese ambiente en el que viven hay nitrato,
usa el oxígeno del nitrato para oxidar al azufre, lo puede llegar
a oxidar hasta sulfato, y al nitrato lo reduce a nitrito y de esta
reacción obtienen la energía que necesitan para vivir. Es decir
tiene una serie de posibilidades químicas que nos demuestran
que la vida no es una, la vida es polivalente, hay muchísimas
formas de vida, y esto hoy ha cobrado notoriedad por los
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estudios que se hacen para ver qué formas de vida pueden
existir en los otros planetas o en los satélites de los otros
planetas. Entonces, se ha despertado un interés inusitado por
estos tipos de metabolismo.
En definitiva ¿qué necesita la vida? Lo primero que necesita
es agua, sin agua no hay vida. Todos los seres vivos tienen un
setenta, un noventa por ciento de agua o más, Nuestro cerebro
tiene un noventa por ciento de agua, a pesar de todos los
lípidos que tiene, así que es vital el agua. Después necesita
carbono, es decir, anhídrido carbónico o algún derivado
carbonado de origen vegetal o animal; después necesita poder
reductor para reducir ese carbono y fabricar las sustancias que
necesite ya sean aminoácidos, azúcares o lo que fuera, y
finalmente la más importante, necesita energía, y la energía la
toma de cualquier lado. Posiblemente la primera energía que
utilizo un ser vivo fue química, como esas bacterias que
oxidaban el sulfídrico, u oxidaban el azufre, o reducían sulfato;
en fin usaban alguna reacción química que les permitiera sacar
algo de energía para hacer lo que ellas querían. Pero estos
caminos son en general poco eficientes; no liberan mucha
energía.
En base a las teorías actuales sobre la tectónica de placas, la
superficie de la tierra es como un embaldosado de placas
rígidas que se van moviendo, se fabrican en una parte y se
destruyen en otra. El caso más familiar para nosotros es el de
la cordillera sub-atlántica en donde en todo el Atlántico, de
Norte a Sur, hay una cordillera submarina que va fabricando
piso, fabricando estas placas que se van separando y que
separan a África de América a un ritmo de unos diez
centímetros por año, entonces uno piensa, pero el resto de la
placa ¿dónde se mete? Porque si no la Tierra se seguiría
inflando como un globo. No, no, algunas de esas placas tienen
continentes pegados por arriba, y constituyen una especie de
escoria, y eso las hace flotar. Entonces, la placa de
Sudamérica tiene a Sudamérica pegada arriba, cuando
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enfrenta la placa del Pacífico colidan, chocan, y la que gana es
la que flota, la que porta a Sudamérica y la del Pacífico se mete
abajo. Pero al meterse abajo arruga a toda esa placa que la
choco y la consecuencia son los Andes. Así que en base a esa
tectónica, cuando se encuentran dos continentes o dos placas
con escoria, es decir, con continente, sucede una catástrofe
como la del subcontinente de la India que choca a Eurasia,
ninguna afloja porque las dos tienen continentes y se fabrica el
Himalaya. Finalmente llegan a un acuerdo: "no nos empujemos
más, ya está, se acabó la guerra".
Pero digamos, en esa zona de creación de placas, como la
de la cordillera subatlántica, hay emergencias de gases de todo
tipo, de sulfídrico, sulfuroso, amoníaco, producidos por los
volcanes que están debajo, alta temperatura y condiciones de
vida muy distintas a las que hay arriba, empezando por una
presión fenomenal, porque eso pasa a miles de metros de
profundidad, hay una atmósfera de sobre presión cada trece
metros, así que pueden calcular la sobrepresión que hay, y
ahora se están estudiando con muchísimo interés las bacterias
que viven en ese ambiente. Hace un año se ha descubierto
una, que la han llamado bacteria ciento veintiuno, no tiene
nombre todavía, que vive a ciento veintiún grados, y por
supuesto necesita, por lo menos, una atmósfera de sobre
presión porque a ciento veinte grados el agua necesita una
atmósfera de sobre presión pues si no se evapora en seguida.
Así, que hay de todo.
La versatilidad de las bacterias en adoptar distintas formas
de vida es absolutamente imprevisible. En la Antártida, a
centenares de metros de profundidad en el hielo, se han
encontrado bacterias, algunas de ellas clasificadas por un
bacteriólogo argentino, gran amigo, persona excelente, el
doctor Palleroni, y uno dice, ¿de qué vive ésta bacteria, qué
hace acá?. Eso está en estudio ahora porque tiene unas
exigencias insólitas y por supuesto no tienen mucho apuro,
algunas de estas bacterias tienen meses como tiempo de
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duplicación. Para nosotros las bacterias normales, comunes, se
dividen en minutos o a lo sumo en horas.
Así es que el concepto de vida no es claro. ¿Qué quiere decir
estar vivo? ¿Respirar? No, hay bacterias que no respiran.
¿Qué quiere decir vida? Juntar todos esos factores que
mencioné recién. Hay otras formas de vida, ahora son
primitivas o son sencillas pero, a lo mejor en otros universos,
en otros planetas, pueden desarrollar otras funciones, no hay
que cerrarse la puerta y creo que es una de las grandes
enseñanzas de la microbiología y uno de los grandes valores
que puede tener. ¡Ojo! En la vida hay muchos caminos.
Paradójicamente, casi todos los caminos metabólicos
convergen después en sistemas comunes. Es decir, todos
tienen ciclos de Krebs, todos tienen la glicolisis de EmbdenMeyerhof o equivalentes, etc., etc. En fin hay un núcleo común,
pero lo importante es tener eso que dije, agua, energía,
carbono -carbono para nosotros, a lo mejor en otra vida el
silicio, el silicio es muy parecido, no se sabe- y todos los
elementos necesarios: nitrógeno, fósforo, azufre, etc.
El Padre Coyne nos puede decir qué pasa en otros planetas
cuando se descubra la vida, en otros sistemas planetarios, pero
hay que estar abierto. Y lo que es más importante, también van
a ser criaturas del Señor, según mi modesta opinión, porque si
forman parte de la Creación, bueno, serán distintos; una
langosta también es distinta de nosotros.
Así que después de estos estudios aparecen muchas formas
de vida, se le da un golpe mortal a la generación espontánea. Y
en otras áreas, por ejemplo, el descubrimiento de bacterias
anaerobias nos hace pensar que también la vida no es la que
nosotros nos imaginamos, y lo más curioso es que vivimos
gracias a esa vida que nosotros no imaginamos, porque las
bacterias que pueblan nuestro tracto intestinal son casi todas
anaerobias, de las cuatrocientos, o seiscientos especies que
hay alli el 99% son anaerobias y hay dos o tres, que son las
que se llaman facultativas, pueden vivir con oxígeno o sin
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oxígeno, se encargan de sacar el poco oxígeno que hay para
crear condiciones anaerobias adecuadas. El más importante,
conocido y usado como el chanchito de la India de la
microbiología, es el Escherichia coli.
A mediados del 1800 el señor Mendel -Fray Gregorio- publica
sus leyes que nadie entiende hasta cincuenta años después, y
se empieza a hablar de herencia, de factores hereditarios. En
1909 otro señor les pone nombre a esos factores, los llama
genes, y otro señor que no tiene nada que ver, que es
Miescher, estudiando las vendas de los pobres heridos de la
guerra de Crimea, descubre una sustancia que llama nucleína
y que son los actuales ácidos nucleicos, por hallarse
fundamentalmente en los núcleos de las células.
Por otra parte aparece un químico sensacional, Emilio
Fischer, siempre más o menos en la misma época. Esos
mediados del siglo XIX, son fantásticos, del 1850 al 1880
pasan montones de cosas. Emilio Fischer se pone a estudiar
los principios activos -los llamaban así en esa época- del café,
del té, del chocolate. El ácido úrico, un componente normal de
nuestro metabolismo, que en algunos casos se elimina por
orina, de ahí su nombre, resulta con una estructura similar. En
fin, ve que todos están emparentados, tienen una estructura
muy parecida, descubre que tanto en el café, como en el té,
como en el chocolate, como en el ácido úrico, hay una
sustancia base (o núcleo) que tiene la estructura mostrada en
la Fig. 1, a la que llama purina. ¿Qué tiene qué ver con la
herencia eso? Que ese mismo núcleo está presente en dos de
las bases que Miescher había detectado en los ácidos
nucleicos.
En los ácidos nucleicos Miescher había dicho que tenían una
base orgánica, un azúcar con cinco átomos de carbono, es
decir una pentosa y el grupo fosfato. No le creyó al ayudante, le
dio otro grupo de vendas para que repitiera la experiencia, y
obtuvo el mismo resultado: una base, una pentosa, un grupo
fosfato.
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Figura 1
Entonces, dos de las bases que forman parte de los ácidos
nucleicos tienen este núcleo de la purina, pero, por ejemplo en
la guanina aparecen un resto amino (-NH2) y un carbonilo (CO)
(Fig. 1) y a este compuesto se lo designa "guanina ". El guano
es un depósito de estiércol que hay sobre todo en las costas de
Chile, el famoso nitro de Chile que era tan importante para toda
la industria de los explosivos y que en la guerra del 14, cuando
Inglaterra le bloquea el ingreso de barcos a Alemania, los
alemanes piensan "¿qué hacemos, nos quedamos sin nitro, sin
explosivos, perdemos la guerra ?" No, hay un talento que
decide usar el nitrógeno del aire, es Fritz Haber, y Haber
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consigue modificar el nitrógeno del aire y
ayuda del ingeniero Bosch y el proceso
se usa para transformar el nitrógeno
nitratos, amoníaco y toda la familia. Eso
Alemania por un tiempo.
formar nitratos con la
Haber-Bosch todavía
del aire en nitritos,
le prolongo la vida a
Hay también otro derivado muy parecido pero que tiene sólo
un grupo amino (-NH2) en el núcleo purina y se lo llamo
"adenina" porque lo obtuvieron de páncreas de cerdo y el
páncreas es una glándula (adenos, en griego) (Fig.1).
Por otra parte, las otras tres bases de los ácidos nucleicos
son más chiquitas, son derivadas de la pirimidina. La pirimidina
deriva de otro compuesto que se llama pirrol y el pirrol tiene un
olor espantoso y es muy agresivo -pirrol quiere decir agresivo-,
entonces los que lo descubrieron fueron derivando los nombres
de pirrol, piridina, pirimidina y siempre con la misma raíz "pir",
que quiere decir que es muy desagradable su olor. Éste tiene
también un anillo de seis átomos, uno de nitrógeno y cinco de
carbono, y da dos o tres grupos de sustancias que son la
"timina", que como su nombre lo indica, la sacaron del timo, la
"citosina", que la hallaron en distintas células, no hay que ser
muy ingenioso para ponerle ese nombre, y el "uracilo", que ya
se imaginan de donde lo obtuvieron, y que también difieren en
los sustituyentes (Fig.1). En resumen, estas son las cinco
bases principales que forman parte de los ácidos nucléicos.
¿Cuál es la segunda etapa en la síntesis del ácido nucléico?
Asociarse a un azúcar que en este caso es una pentosa.
Pentosa porque tiene cinco átomos de carbono, cuatro de ellos
formando un ciclo con un átomo de oxigeno. Hay dos clases de
pentosas, la desoxirribosa, que carece de el oxhidrilo en el
carbono 2 y da origen al ácido desoxirribonucleico, y la ribosa,
que con todos sus oxhidrilos da origen al ácido ribonucleico. La
unidad de los ácidos nucleicos se completa cuando se
incorpora un fosfato en el carbono 5 de la pentosa, y a ella se
la llama nucleótido (Fig1). El nucleótido es la unidad de los
ácidos nucleicos. Todos éstos hallazgos y productos tienen
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términos generados en química, las bacterias por ahora están
un poco de costado.
Por otra parte, muchos nucleótidos se pueden unir para
formar una cadenita y entonces si es una cadenita de
desoxirribo derivados se la llama ácido desoxirribonucléico
(ADN) y si es una cadenita de ribo derivados es un ácido
ribonucléico (ARN) (Fig 2). Hay varias clases de ácidos
ribonucléicos, que veremos mas adelante.
Volvamos a las bacterias otra vez. A "un loco" se le ocurre
estudiar la neumonía de las lauchas. ¿Qué tiene que ver? La
neumonía es causada por una bacteria esférica, un coco,
bautizado "Neumococcus neumoniae", es decir neumococos de
la neumonía. Si se inyectan neumococos a las lauchas, se
enferman. Pero por azar aíslan una mutante, es decir, una
forma defectiva de neumococos que no forma cápsula. La
cápsula es un producto que se forma externamente a la
bacteria y que constituye una especie de envoltura, y que en
general esta constituida por poli- sacáridos. Observan que ese
mutante no produce tales polisacáridos. Entonces inyectan esa
variedad de bacterias a las lauchas y las lauchas no se
enferman, no les pasa nada. Ante este resultado toman a las
bacterias malas, las que producen cápsula y enferman a las
lauchas, las muelen, las matan y las inyectan juntamente con
las que no hacen nada, las que no tienen cápsula, pero vivas.
Sorprendentemente entonces las lauchas se vuelven a
enfermar. Es decir, en ese modelo experimental hay un factor
que transforma a las cepas no patógenas en patógenas y se lo
llamo factor de transformación. Griffith, el investigador que
obtuvo estos resultados, nunca supo cuál era el bendito factor
de transformación.
Lo logra otro señor, un señor Avery que demuestra con toda
claridad que el factor de transformación es ácido
desoxiribonucléico y el factor de transformación es un factor de
herencia. Pero, decían, cómo va a ser portador de la herencia
el ácido nucleico, la herencia está en las proteínas, las
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proteínas tienen mucha más versatilidad. No le creen. Se
muere, no digo "sin pena ni gloria" porque era muy reconocido,
pero no es Premio Nobel, no aceptan eso. Tienen que pasar
muchas años para que se confirmara esa información, y el gran
público de investigadores lo aceptara. No podían aceptar que la
herencia estuviera encerrada, codificada, en algo tan simple
como los ácidos desoxiribonucléicos. Y eso ha pasado
montones de veces, y esa inercia intelectual a mi me fascina
porque nos hace pensar en todas los errores que estaremos
cometiendo ahora, y en todos los experimentos que estaremos
rechazando ahora otra vez.
Al saber que son los ácidos nucleicos los responsables de la
transformación atraen a la gente a estudiarlo. Un señor,
Chargaff, por ejemplo, analiza montones de ADNs de distintos
orígenes y ve que la relación de adenina a timina es siempre
uno y de citosina a adenina es siempre uno, así venga del
hígado de un tiburón, de los ojos de un señor, o de una
bacteria. ¿Y por qué esa relación uno a uno? No se entiende.
No encontró el fondo de la razón de eso.
Por otra parte un estudiante del Dr. Salvador Luria, que era
bastante particular, y que tuve el gusto de tratar personalmente
varias veces, James Watson, biólogo, se va a estudiar, con un
físico en Inglaterra, con Crick, que trabajaba con otro señor
Wilkins que era un experto en determinar las estructuras de
distintos compuestos por su espectro de rayos X. Ustedes
saben que los Rayos X se pueden comportar como la luz,
cuando la red del cristal que tienen que atravesar es
suficientemente chica, es decir, es del orden de la longitud de
onda del Rayo X. Cuando la luz blanca incide en un prisma se
obtienen varias imágenes de distintos colores, que
corresponden a otras tantas longitudes de onda. Con los rayos
X pasa algo por el estilo y se obtienen espectros de Rayos X
muy complejos, que para descifrarlos a veces hay que usar
métodos de computación bastante complicados. Pero se puede
asignar una estructura a cada una de esas refracciones, Y ahí
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trabajaba Rosalind Franklin que sacaba unas fotos excelentes
de esos espectros. Sin participarle nada las analiza Wilkins,
con Watson y con Crick y se dan cuenta de que corresponden
a una estructura en espiral, helicoidal, y es entonces cuando
proponen la famosa doble hélice en donde una A está
enfrentada a una T, es decir una adenina a una timina, y una C,
una citosina, a una G, guanina (Fig 2). Pasan los años, y ellos
tres, Rosalind Franklin ya había muerto, reciben el Premio
Nobel. Ella quedó olvidada sin pena ni gloria. Ahora se está
tratando de rehabilitarla.
Entonces, tenemos ya la estructura del portador de la
genética. En la Fig 2 se muestra la cadenita con los distintos
nucleótidos con las distintas bases, que son como las cuentas
del collar, enlazados a través de los fosfatos. Pero el ácido
nucleico es doble, entonces, ¿cómo se enlazan? ¿por qué se
enfrentan? ¿por qué una adenina, por ejemplo está enfrentada
a una pirimidina? ¿qué los une? Los une algo que los físicos y
los químicos han llamado puentes de hidrógeno. Es un
hidrógeno que salta como una pelota de una molécula a otra y
ese salto hace que se mantengan medio unidas. A esa unión la
llaman puente de hidrógeno, que en el caso del par adeninatimina existe en dos lugares y en el caso de la guanina-citosina
existe en tres lugares, así que esa unión es todavía más fuerte
(Fig 2).
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Figura 2
El esquema que propusieron Watson y Crick es una cadena
enfrentada a otra: En la figura se muestra en forma
esquemática y las dimensiones que tiene son por ejemplo, 34
Amstrong ( equivalente a 3,4 nanómetros; 1 nm =
1/1000000000 metros) para todo un ciclo completo. Un
Amstrong es más o menos el radio de un átomo de hidrógeno,
que es el átomo más chiquito que se conoce.
Los puentes de hidrógeno están indicados con flechas
negras. Si lo representamos en el espacio el ADN tiene la
estructura de un cordón con dos surcos, un surco chico y un
surco más ancho (Fig. 2, abajo).
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Para tener una idea de las proporciones podemos hacer una
escala en la que un Amstrong equivalga a un centímetro. En
esa escala una molécula de glucosa tiene un diámetro de unos
8-9 cm; el diámetro del DNA sería más o menos de 23 cm, y el
largo para una bacteria estándar, un Escherichia coli, que tiene
más o menos 4.500 Kilobases en el ADN de su cromosoma
seria de unos 100 Km, la distancia más o menos entre Mar del
Plata y Las Armas. Esto da una idea de la información que hay
metida ahí y de la fragilidad de ese agente informante. Si se
pipetea el ADN se rompe, no se puede ni tocar. Cuando se
quiere analizar el ADN sin romperlo, se lo tiene que tratar con
manos de seda. Así que ésta es la estructura que se propuso
para el ADN, que resultó un éxito total y que justificó
muchísimas cosas.
Por otra parte el grupo francés de Monod, Jacob, Lwoff y
Wolman, un extraordinario grupo de microbiólogos, había
predicho que el ARN algo tenia que ver en la síntesis de
proteínas: había varios ARN conocidos, por lo menos uno
grande y uno chico. Y el grande parecía viajar por la célula. Se
lo llamo ARN mensajero. Por las razones que vamos a ver mas
adelante se postulo que en el ADN la información estaba en
grupos de tres bases, que el ARN mensajero copiaba eso con
los correspondientes nucleótidos; por ejemplo, a la A no la
enfrentaba una T, porque el ARN no la tiene, sino una U, que
es muy parecida. De esta manera AAA en el ADN daba UUU
en el ARN; CAA el ADN daba GUU en el ARN y así
sucesivamente y de ahí de alguna manera, gracias al ARN
mensajero, se sintetizaba la proteína.
¿Y porque con cuatro elementos voy a poder determinar la
composición de una proteína que tiene 21 aminoácidos? Y
bueno, los matemáticos, acá está el Dr. Ferro, pueden calcular
la combinación de cuatro elementos tomados de a dos o de a
tres cuántas posibilidades me da. De a dos no me alcanzan
para los 21 aminoácidos, pero de a tres me sobran. Optaron
por tres bases y naturalmente recurrieron a las fieles bacterias.
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Lo que querían obtener era una proteína radioactiva. ¿Y cómo
la buscaban? Homogeneizaban las bacterias, para tener todas
las enzimas solubles y disponibles, y agregaban, por ejemplo,
un exceso de ARN de algún virus, en presencia de
aminoácidos radioactivos y observaban si se formaba algo
radioactivo, alguna proteína radioactiva, pero no se veía nada.
Entonces hartos por ver los pequeños niveles de radioactividad
que podían observar, a un muchacho joven, Marshall
Nirenberg, se le ocurre ir a otro laboratorio, en otro piso, y pide
un ARN que sea un disparate, fabricado químicamente: le dan
poliuridina, es un disparate, y lo usa como blanco, como
referencia cero: pero la incorporación de aminoácidos que tiene
ahí es muchísimo mayor que en todos los otros casos. ¿Qué
pasó? La solución es UUU, uridina uridina uridina, era la
combinación que codificaba a la fenilalanina que era uno de los
aminoácidos marcados que tenía en su preparado.
Naturalmente confirmo que los otros aminoácidos no se
incorporaban. Ése fue un "batacazo". A los pocos años
Marshall Nirenberg Premio Nobel. Tuvo la suerte de que un
amigo le diera el ARN de poliuridina y eso es lo que se llama
serendipia en ciencia. Porque la ciencia no surge por un talento
que está pensando,"si yo calculo, lo veo, lo mezclo", no, no, en
ciencia lo que hay que hacer es trabajar, tener resultados,
hacer cosas, y muchas veces sucede algo inesperado como
esto. Yo he vivido montones de casos de serendipia. El Dr.
Leloir era el rey de las serendipias, y siempre encontró cosas
inesperadas precisamente por eso. Acá Niremberg podía haber
pensado: "se me contaminó con el aminoácido radioactivo, el
preparado, el precipitado",y tirar todo. Lo bueno es que todo
esto esta hecho con bacterias, acá está el mérito, para mi.
Entonces la UUU estaba asociada a la fenilalanina ¿y los
otros aminoácidos?. El Dr. Ochoa había encontrado una
enzima que a partir de difosfatos, no de trifosfatos, sino de
disfosfatos de nucleótidos formaba ARN,. La idea fue entonces
mezclar una porción de uridina y dos de adenina por ejemplo,
para ver que se formaba. Y entonces así tenían la probabilidad
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de que hubiera AAU, por ejemplo, o AUA, o UAA y con
experimentos similares y una paciencia enorme con esas y
otras combinaciones consiguieron descifrar el famoso código
genético (Fig.3).
El código genético se expresa mediante secuencias o codones de tres bases
(triplete) de ácido ribonucleico mensajero (mARN) *
Codon Aminoácido Codon Aminoácido Codon Aminoácido Codon Aminoácido
UUU
UUC
UUG
Fenilalanina CUU
Fenilalanina CUC
Leucina
CUG
Leucina
Leucina
Leucina
GUU
GUC
GUG
Valina
Valina
Valina
UUA
Leucina
CUA
Leucina
GUA
UCU
UCC
UCG
UCA
Serina
Serina
Serina
Serina
CCU
CCC
CCG
CCA
Prolina
Prolina
Prolina
Prolina
UGU
UGC
UGG
UGA
Cisteína
Cisteína
Triptofano
Nada(señal
de parar)
CGU
CGC
CGG
CGA
UAU
UAC
UAG
Tirosina
Tirosina
Nada(señal
de parar)
Nada(señal
de parar)
UAA
Isoleucina
Isoleucina
Metionina
Valina
AUU
AUC
AUG
(inicio)
AUA
GCU
GCC
GCG
GCA
Alanina
Alanina
Alanina
Alanina
ACU
ACC
ACG
ACA
Treonina
Treonina
Treonina
Treonina
Arginina
Arginina
Arginina
Arginina
GGU
GGC
GGG
GGA
Glicina
Glicina
Glicina
Glicina
AGU
AGC
AGG
AGA
Serina
Serina
Arginina
Arginina
CAU
CAC
CAG
Histidina
Histidina
Glutamina
GAU
GAC
GAG
Aspartico
Aspartico
Glutamico
AAU
AAC
AAG
Asparagina
Asparagina
Lisina
CAA
Glutamina
GAA
Glutamico
AAA
Lisina
Isoleucina
* Los codones en el ADN son complementarios de los presentados aquí. Así, U es
complementario de A en el ADN, C es complementario de G, G de C y A de T. El
nucleótido de la izquierda se orienta hacia el extremo 5´ del mARN.. AUG codifica Nformil metionina, al principio de mARN.
Figura 3
El código genético es entonces en donde están descriptas
todas las posibilidades que hay de combinar las cuatro bases
tomadas de a tres, y como sobran va a dar duplicaciones, el
UUU es una fenilalanina, pero UUC también. En general la
tercera base es menos importante que las dos primeras. Y así
fueron aclarando la función de todos los códigos para cada
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aminoácido. Y en algunos casos había códigos que no
significaban aparentemente nada, eran códigos de terminación.
Ahora ¿cómo se hacía esa conexión entre el ADN, el ARN
mensajero y los aminoácidos? Se encontró que había otro ARN
que se llamó ARN de transferencia o tRNA –transfer RNA-, es
más chiquito y está plegado sobre sí mismo, es de cadena
simple, pero tiene lo que los matemáticos llaman series
palindrómicas, idénticas pero en sentido opuesto, entonces, se
pegan entre sí, la misma cadena se pega entre sí formando
fragmentos de doble cadena y dejando fragmentos de lo que
llaman en ingles hearpin, horquilla, y en esas horquillas es
donde está el código (Fig. 4). En este ejemplo figura AAG, que
se pega a un ARN mensajero en su lugar específico que es
UUC. Entonces, cada secuencia de tres bases en el ARN
mensajero indica que se puede pegar un ARN de transferencia
especifico que en otra parte tiene unido el aminoácido
correspondiente. O sea, esta sustancia el ARN de transferencia
conoce los dos idiomas el idioma del ARN mensajero, que es la
replica del ADN y el idioma para reconocer a un aminoácido. Y
a su vez el ARN mensajero y el ARN de transferencia deben
asociarse para fabricar las proteínas (Fig. 4).
ADN 5’
3’
TTT
AAA
GTT
CAA
AAT
TTA
CAG
GTC
CAT
GTA
CTT
GAA
Cadena Codificante
Transcripción
ARN 5’
UUU
GUU
AAU
CAG
CAU
CUU
Asn
Gln
His
Leu
Traducción
Polipéptido
H2N-
Phe
Val
Figura 4
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¿Dónde se hace esa asociación? Se hace en unas organelas
chiquitas que hay en las bacterias y en todas las células que
por tener mucho ácido ribonucleico se llaman ribosomas, es
decir, cuerpos de ácido ribonucleico; en esos ribosomas se
pegan estos ARN, se pega, o mejor se enhebra el ARN
mensajero y sobre el se pega el de transferencia cargado con
su respectivo aminoácido, que recibe la cadena polipeptídica
naciente y así paso a paso se fabrica la proteína. Una vez que
el mensajero ha terminado de pasar, la proteína terminada se
desprende del complejo ribosomal.
Y todo eso se demostró en bacterias, sin bacterias hubiera
sido mas complicado hacerlo porque las bacterias son mucho
más sencillas. Como vamos a ver en células de seres
superiores, eucariontes, el proceso es bastante mas complejo.
Es decir, el esquema básico que hoy se acepta es
simplemente el presentado en la (Fig. 5).
Figura 5
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Pero en realidad el proceso es muchísimo mas complicado.
Por ejemplo, hay un sistema muy complejo que tiene como
doce o catorce enzimas que desdobla una parte de ese ADN
permite que se exponga una sola hebra, se copie un ARN en
determinada zona, está acotado, ese ARN se lo lleva al
ribosoma y en el ribosoma los ARN mensajeros van
construyendo la proteína que finalmente es el producto final:
ADN-ARN -proteína (Fig. 5). Ése es el gran dogma de esta
hipótesis, y que Watson en un seminario nos contaba que "éste
es el dogma más importante de este siglo y nunca va a
cambiar. Estas reacciones son todas irreversibles". ¡Más o
menos al mes aparecía un trabajo describiendo lo que se llama
la transcriptasa reversa, que puede copiar ARN y dar ADN!
Esto da una idea de la falibilidad de los "dogmas" científicos,
pueden cambiar en cualquier momento. Es otra enseñanza. Y
la transcriptasa reversa también se descubrió con bacterias.
En esa época ya se habían descubierto los virus. A los virus
los encontró un ruso, Dimitri Iwanowsky, estudiando el mosaico
del tabaco, una enfermedad de la planta del tabaco. No
encontró nada mejor que moler unas hojitas infectadas y pasar
el jugo obtenido por columnas de Chanberland o de Werkefeld,
de porcelana porosa, que retienen las bacterias, y pasa un
juguito limpio. Cuando empleo ese juguito, que no debería
tener bacterias, para infectar una planta sana observo que se
enfermaba como si tuviera bacterias. En esa época las
bacterias se llamaban virus, porque eran venenos, (en latín
Virus quiere decir veneno) y entonces un holandés Beijerinck
decidió llamar a esos virus, filtrables, es decir, bacteria filtrable,
y fue aun más allá y los llamó contagium vivum fluidum que
nunca nadie supo bien qué quería decir, pero quería decir algo
así como vida liquida. Eso era en plantas. Pero esos virus se
descubrieron después también en animales, aftosa, y
aparecieron después en seres humanos, en la fiebre amarilla, y
también después en bacterias y en este ultimo caso se los
llamaron bacteriófagos; así que hay virus por todos lados. Y no
sólo eso sino que se vio que los virus llevaban información
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genética de un lado al otro. Se estudio sobre todo en bacterias
por ser mas fáciles de manejar. Se vio así que además, como
ya lo vimos en una presentación anterior, eran responsable de
lo que se llamó la herencia horizontal, es decir, que llevaban
información genética de una bacteria a la otra a nivel
horizontal, sin necesidad de que la bacteria se reprodujera.
Naturalmente si se reproduce transfiere a su descendencia esa
información. Nosotros hacemos lo mismo, estamos llenos de
fragmentos de virus que nos han ido trayendo no sólo nuestros
antecesores sino las enfermedades que hemos tenido: la gripe,
la tos convulsa, el sarampión y todas esas enfermedades que
de chicos nos pueden haber traído o no, porque no es
obligatorio, fragmentos de ADN de otro individuo y nos van
modificando nuestro caudal genético. Por otra parte es un arma
fantástica para facilitar la evolución, la adaptación al medio y
todas esas cosas.
Mas tarde se vio que el tema era más complicado porque a
veces no hacía falta un virus para transferir ADN. Con un
fragmento de ADN, es decir, de un plásmido, se podía transferir
información, y después se vio que dentro de los plásmidos y de
los virus podía haber fragmentos todavía más chiquititos, que
se llamaron transposones que también los podían transferir.
Esto ultimo lo estudió una señora, Bárbara Mc. Clintock, que
trabajaba en Cold Spring Harbor, y que tuvo la mala idea de
estudiarlo en maíz que es un eucarionte. Esta señora estudiaba
cómo los granos de maíz, sobre todo el Indian Corn, cambiaban de color de una generación a la otra; algunos granos del
choclo eran blancos, otros marrones, otros tenían pintitas, otros
tenían como radiaciones, y llegó a la conclusión de que había
genes que saltaban de un lado a otro del cromosoma, durante
el desarrollo del grano y los llamó "jumping gens", genes saltarines. Hoy se llaman transposones. Nadie le entendió nada.
Publicó durante cuarenta años sin que entendieran la importancia de su hallazgo. Hasta que los microbiólogos empezaron
a ver que algo parecido pasaba en las bacterias. Vieron que
por este mecanismo se podían explicar los fenómenos que
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veían. Por ejemplo, una bacteria vivía en galactosa y de pronto
dejaba de vivir en galactosa, y mas tarde volvía a vivir en
galactosa; era razonable justificar esta conducta admitiendo
que un transposón saltaba a uno de los genes que intervenían
en el metabolismo de la galactosa y lo anulaba impidiendo así
su crecimiento: dejaba de vivir en galactosa. Pero, después el
transposón se iba y la bacteria volvía a vivir en galactosa. Y
con bacterias, que uno puede tener sesenta generaciones en
un día, era mucho más fácil que con un maíz que tenía una
generación por año -esta mujer trabajó cuarenta años sin que
le prestaran atención. A los cuarenta años, ella tenia ya mas de
80, le otorgaron el Premio Nobel.
En base a este esquema se postuló, sobre todo por ideas de
un señor que se llamaba Tatum, que hay un gen, una enzima.
Perfecto, está todo aclarado, sabemos todo (Fig. 5). Pero,
cuando se empezó a estudiar en eucariontes se vio que en
muchos casos la parte de ADN que codificaba una enzima, era
mucho más grande que la enzima producida, tenía muchas
más de tres bases por aminoácido producto. La solución fue
muy fácil, es todo basura, el ADN está lleno de mutaciones
anteriores que no se usan. Los más impacientes pensaban así,
los más prudentes vieron que, en eucariontes pero no en
bacterias -en bacterias también pasa pero muy poquito- se vio
que la cadena de ADN tenía zonas privilegiadas. Ahora el ARN
que se copiaba era completo, pero después había un proceso
que en inglés se llama "splicing", que es un vulgar corte y
empalmado, y determinadas regiones del ARN se eliminaban,
que denominaron exones, y las otras, que denominaron
intrones, volvían a "empalmarse", recreando un ARN
mensajero mas corto. Este mecanismo en realidad economizaba información genética, porque el mismo ADN podía
producir distintas proteínas simplemente combinando los
intrones de distintas maneras. Es lo que se llamo "splicing
alternativo", o, mejor, empalmado alternativo. (Fig. 6 ).
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Figura 6
Estudios posteriores demostraron que en realidad los exones
no siempre se destruían. Este mecanismo no sólo le da versatilidad a la célula, sino que le provee un informador secundario,
el exon, que puede colaborar en otras funciones. Y como si eso
fuera poco, como tiene secuencias que derivan del ADN se
puede meter en el ADN cromosomal, bloquearlo y regular la
producción de uno o más ARN mensajeros a su vez, en lo que
hoy se llama regulación de la trascripción. Esta función también
la cumplen las llamadas proteínas reguladoras. Por otra parte
fragmentos de ARN, como los llamados micro ARN, no generan
proteínas, pero cumplen funciones todavía en estudio (Fig. 7).
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Figura 7
Y hoy se sabe que las proteínas que modifican o asisten a las
proteínas sintetizadas son mucho más numerosas que la proteína principal formada con fines estructurales o enzimáticos.
Este tema se estudió también en bacterias. Cuando a una
bacteria, por ejemplo, se la cultiva a una temperatura superior a
la de su desarrollo optimo, y se comparan las proteínas que
contiene con otro cultivo realizado a la temperatura optima, se
observa que al analizar las proteínas formadas a mayor
temperatura hay un hiperdesarrollo de determinadas proteínas:
se las llamaron HSP, Heat Shock Proteins, proteínas formadas
durante un golpe de calor, porque se formaban sobre todo durante el calentamiento o por distintas circunstancias adversas.
Nadie tenía idea de para qué servían, hasta que se dieron
cuenta que eran algo que llamaron "chaperonas", porque vigilan que la proteína principal, de interés, circule por el camino
adecuado y se pliegue de la manera adecuada. Esta proteína
"asistentes" son como planchadoras prolijitas, que agarran la
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camisa y le planchan primero la pechera, después el cuello, los
puños, después la doblan y tiene que quedar bien dobladita. Si
no queda bien dobladita no funciona, porque si una proteína se
fabrica mal plegada se transforma en un prión, es un prión del
tipo de los que provocan las encefalopatías tipo "vaca loca". Así
que es vital que las asistentes -las chaperonas- funcionen bien.
Y claro cuando se calienta un medio de cultivo mas allá de lo
prudente, la bacteria hace lo posible para que sus proteínas se
plieguen bien, entonces aumenta la cantidad de asistentes, es
una manera de conseguir servidores en abundancia. El ADN
codifica muchísimos más de esos servidores que la proteína en
sí, la importante, que va a efectuar la función requerida.
Por otra parte, uno nace chiquito y tiene que desarrollarse y
tiene que haber información para el desarrollo. Entonces el
90% de la información ésta, está hecha para el desarrollo, para
que primero pase una cosa, después pase otra, después pase
otra..., una señorita demora veintiún años en formarse, un
señor demora más o menos veinticinco años. Lo último que se
hace es el cableado del sistema nervioso, que en un varón
hasta los veinticinco años no está terminado, por eso es que
los chicos son tan chiquilines, prefieren jugar al fútbol que
festejar a una chica, y en cambio las chicas están pendientes
de los muchachos, son más precoces. Y se ve que es muy
complicado y lleva una tarea enorme, sobre todo en el sistema
nervioso. Creo que ya lo hablábamos la vez pasada, en todas
las operaciones hay ensayo y error, pero hay conexiones que
se hacen entre las neuronas y después se deshacen y se van a
hacer en otro lado, y después se deshacen y se van a hacer en
otro lado, y según los estímulos que reciba se estabilizan en
una u otra posición. Es el caso típico de los chicos, los chicos
que nacen estrábicos, que tienen un ojo apuntando para un
lado y el otro para otro lado. Siempre se trata de que miren un
tiempo con un ojo y otro tiempo con el otro, y así se los van
tapando alternadamente, porque si un ojo no tiene una
información congruente, el otro domina y el ojo dominado se
vuelve cerebralmente ciego, porque las pobres neuronas no
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saben qué hacer, ¿"mirás para acá o mirás para allá"?
Entonces a uno lo borran y usan uno solo, los chicos quedan
tuertos, pero tuertos funcionales no ópticos. Así que esa
generación de conexiones está vigente durante toda la vida y
hasta los cuatro o cinco años el proceso es mucho más activo.
Por eso es que los idiomas que se aprenden de chiquitos, se
aprenden de una manera distinta de los que se aprenden de
grandes. El idioma que se aprende de chiquito es postulado, es
porque sí, el caso clásico es el de Borges que contaba que
cuando hablaba con una abuela hablaba de una manera y con
otra abuela hablaba de otra manera, recién después, de
grande, se dio cuenta que con una hablaba el castellano y con
la otra hablaba el inglés, pero eso lo supo de grande. Pero él
utilizaba, sin saberlo, rutas diferentes con una y con otra abuela
para que lo entendieran. Ése es el sistema de la juventud.
- Pregunta: ¿Todo eso tiene que ver con que se recubran de
mielina?
- Dr. Dankert: La mielina es protección de los axones así que
es importante. La mielina la provee una célula que se enrolla
alrededor del conducto para protegerla y para alimentarla.
Para terminar les voy a decir que casi todo lo que les conté
fue posible gracias a enzimas que se encontraron en bacterias,
una serie de enzimas que se producían en circunstancias
especiales. Por ejemplo había una bacteria que era sensible al
"fago, P22", pero había una mutante que no era sensible a ese
fago. La infectaban con el fago y no pasaba nada, no se lisaba,
no se moría. Con muchas mutantes pasaba eso y las bautizaron como mutantes de restricción, porque tenían el ámbito
del fago restringido. Y así se fueron encontrando muchos,
muchas mutantes de restricción. Hasta que a un señor se le
ocurrió ver qué pasaba con el fago una vez que entra en la
bacteria. Resultó que cuando se mete adentro de la bacteria,
en la mutante de restricción, le desmenuza el ADN del fago.
Pero no lo desmenuzan al azar, sino que en realidad lo cortan
en lugares específicos, son enzimas que cortan secuencias
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dadas. Por ejemplo, AAGG, entonces donde ve una GG ahí va
y corta, y en la otra cadena corta en la parte correspondiente,
es decir sería TTCC y se forman algo así como empalmaduras
escalonadas del ADN cortado. Esas enzimas resultaron utilísimas para cortar en zonas específicas porque se fueron aislando muchas, y se llegó a que con en esta enzima corto acá
(AAGG, por ejemplo), y con esta otra enzima corto allá
(GGGCC, por ejemplo), ésta necesita cuatro bases, es decir,
inespecífica porque encontrar cuatro bases parecidas ocurre en
muchas partes el DNA y ésta otra reconoce cinco bases para
cortar, entonces esta tiene mayor especificidad y encontrara
menos lugares donde hacer el corte. Y en los cortes puedo
insertar el fragmento de ADN que me interesa, naturalmente
cortado con las mismas enzimas para que se haga la empalmadura correspondiente, en presencia de otra enzima que
hace la ligación. Es decir, que una vez mas estos estudios se
pudieron hacer gracias a esas enzimas de bacterias. Y esto es
lo que algunos llaman "ingeniería genética". Es una mala
traducción; debería ser "mecánica genética".
Y además -y ahora pasamos a los seres humanos, ya
estamos en la cumbre- en toda esa infinidad de información
genética que tienen los eucariotes y que tienen los hombres,
hay secuencias repetitivas que no se sabe para qué sirven y
que son sensibles a determinadas enzimas de restricción. Hay
una enzima de restricción, que se llama "alu" por "Artrobacter
luteus”, la bacteria productora de la enzima, que corta en
determinadas zonas de esas secuencias repetitivas. El numero
y el largo de esas secuencias es específico para cada individuo, y permite individualizarlo. Es el sistema que se usa para
determinar filiaciones, por ejemplo. Es decir un descendiente
tiene que tener los cortes o del padre o de la madre si no, no es
hijo de ellos. Y se usa mucho también para identificar -es un
tema medio truculento- como se combinan los fragmentos del
cuerpo de un descuartizado. Si cae una bomba, por ejemplo,
¿cómo combinan las partes de los múltiples cadáveres? ¿a
quién le corresponde? Así que enzimas de bacterias también
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nos ayudan a detectar si un hijo es de una pareja o no, si un
fragmento humano le corresponde a otra persona o no.
Y podría hablar más de las bacterias y del valor de su
estudio, en las Ciencias, la Filosofía y la Teología, pero vamos
a parar acá. Les agradezco muchísimo la paciencia que han
tenido para escucharme.
DIÁLOGO:
- Dra. Insúa: ¿Es reversible cuando los chicos nacen con los ojos
desviados y no se los corrige con anteojos u otros procedimientos,
pierden definitivamente el ojo? A los cuatro años más o menos, ¿no?
- Dr. Dankert: Puede perderlos antes. Pero, por ejemplo, a los viejitos
nos pasa que se nos va arrugando el cerebro y nos volvemos sordos,
pero tenemos el sistema auditivo perfecto, porque la sordera está en el
cerebro, porque tenemos arterosclerosis o cosa por el estilo, se nos tapó
una arterita. Así que todo en definitiva está en el cerebro, pero, por
supuesto también se puede dañar el sistema ocular o auditivo.
- P. Coyne: I'll speak English. When you spoke of plate tectonics, there
came to mind a question concerning extra terrestrial life. What we're
doing as astronomers is trying to find the physical conditions for life, the
biological and mechanical can come later; in other words, we're looking
for planets like the Earth around a star like the sun. In recent times I've
begun to doubt the whole validity of this, since with all the conditions for
life on the Earth, we do not know the origins of life. So my real doubt is
the following: every time that we find something like plate tectonics, or
the fact that the moon is at such a distance from the Earth and that it
causes the axis of the Earth to be at a certain angle, every time we find
one of these, we say that, if we did not have plate tectonics, or else if we
did not have the moon, there would not be life on the earth.
- Dr. Dankert: En resumen, lo que el Padre pregunta es que él tiene
experiencia de que se ha dicho que si no existiera la tectónica de placas,
es decir, si no hubiera esas placas que nacen, mueren, nacen, se
mueren, cambian, (en la historia de la superficie de la Tierra pasó
muchas veces), no habría vida, y entonces, me pregunta si hay alguna
conexión. A lo mejor está vinculado a la teoría de un señor alemán,
químico inorgánico, Wächterhäuser, que sostiene que el origen de la
vida es inorgánico. Él tiene mucha experiencia con catalizadores
inorgánicos, con sales de magnesio, de manganeso, hierro, de metales
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Epistemología de las Ciencias. El valor de las ciencias, la filosofía y la teología
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pesados, y piensa que sustancias que se formaron al azar, fueron
coordinadas por estos catalizadores y en determinadas condiciones se
formaron otras sustancias que eran capaces de cerrar ciclos, por
ejemplo. En Science hace un año, más o menos, se publicó un artículo
en donde trabajando a presiones altas y con compuestos inorgánicos
conseguían sintetizar ácido pirúvico. El ácido pirúvico es clave en el ciclo
de Krebs que es el ciclo que utiliza el oxígeno para producir ATP, el
reservorio universal de la energía. Si está basado en eso, correcto,
porque quiere decir que la vida empezó en circunstancias similares a las
que ofrece la tectónica de placas, eso es lo único que puedo decir. Otra
cosa no sé y nunca había oído hablar de eso.
- P. Coyne: Do we know the necessary and sufficient conditions for life
on the Earth? We know we need water, we know we need carbon, we
know we need this chemistry, but do we know the necessary and
sufficient conditions to have life?
- Dr. Dankert: No las conocemos. Algo hace falta seguro, porque sino se
estaría creando vida ahora. Pero por ahora no la podemos fabricar.
- Dr. Regúnaga: O sea que es necesaria pero no suficiente.
- Dr. Dankert: Claro, indispensables, pero no, falta algo más.
- P. Coyne: Do we know they are sufficient?
- Dr. Dankert: En realidad hay una serie de componentes menores que
tal vez también hacen falta, pero, como son menores no los tenemos en
cuenta. Pero, de todas maneras nadie ha conseguido sintetizar un ser
vivo por ahora. Y es más complicado, Padre, porque en realidad todos
los aminoácidos tienen una estructura estereoisomérica, espacial,
característica que es la serie L. ¿Por qué? ¿Por qué los D no? Las
bacterias tienen algunos de la serie D. ¿Habrá sido un ensayo preliminar
y se vio que los L andaban mejor que los D? Los azúcares son
prácticamente todos de la serie D, hay muy poquitos de la serie L, ¿por
qué? Hay muchas dudas, no vamos a fabricar ni la bacteria más
modesta en un tubo de ensayo por ahora; lo que sí podemos fabricar es
un virus artificial, eso ya se ha hecho, se hace, lo hacemos todos los
días, pero ahí estamos usando la maquinaria de otro ser vivo.
- P. Coyne: It's amazing that life came to be from such simple chemistry,
because life is so complicated, so very complicated.
- Prof. Ferro: I cannot report correctly because I do not know anything of
this. Once I heard from some people that are studying this subject their
claim that there are four basic constituent elements, but, actually, only
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Dr. Marcelo Dankert, pp.281-312
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two elements are needed to store the information, and the reason why
they are four is in order to duplicate the information. This argument
would explain why this number four of basic elements: it is both needed
and enough to build and duplicate any kind of information. But don’t ask
me to explain any better because I am an ignorant in this field.
- Dr. Dankert: No sé, no entendí lo qué dijo Ferro.
- Dr. Regúnaga: Ferro lo que está planteando es que ni siquiera hacen
falta cuatro sino que en cada una de las combinaciones según ha leído,
intervienen dos elementos, con eso ya es suficiente, es decir que habría
una redundancia.
- Prof. Ferro: I cannot report correctly because I do not know anything of
this. Once I heard from some people that are studying this subject their
claim that there are four basic constituent elements, but, actually, only
two elements are needed to store the information, and the reason why
they are four is in order to duplicate the information. This argument
would explain why this number four of basic elements: it is both needed
and enough to build and duplicate any kind of information. But don’t ask
me to explain any better because I am an ignorant in this field.
- Dr. Dankert: What... elements?
- Prof. Ferro: Not concrete elements, but abstract elements, conceptual
elements. So the sequences of such a pair of elements is enough to
code any information.
- Dr. Dankert: Male female differences?
- Prof. Ferro: No. The two elements of information.
- Dr. Dankert: Yes, but... one coming from the male and the other coming
from the female.
- Prof. Ferro: No, no that should be within the DNA.
- Dr. Dankert: I do not catch the idea. I'm sorry.
- Prof. Ferro: There are four bases as building block of the DNA
sequences. Two are needed to code the information, and the other two
are there for the purpose of duplication, so the reason there are four
different basic elements is in order to duplicate the information, even
though the information is based on two elements.
- Dr. Dankert: I mentioned that from the three bases that are necessary
to codify for an amino acid, the first two elements are very important, the
base qualifying for the third position may be modified in such a way that
in some cases it does not matter which base is involved.
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Lo que estoy diciendo es que en estas ideas sobre las tres bases, las
importantes son las dos primeras, la tercera puede ser de cualquiera de
las cuatro, por ejemplo, leucina, prolina, arginina y otros aminoácidos;
eso quiere decir que no es muy importante.
- Dr. Ferro: I don’t know exactly: I'm reporting something that I heard and
that I don't know exactly.
- Dr. Dankert: En este caso, por ejemplo, de la treonina: la AC unida a U,
a C, a G, o a A produce siempre treonina, o sea que esa última no
cambia nada (ver Fig 3). No sé si es eso lo que me quiere decir. La
última letra. En otros casos sucede lo mismo, porque con cuatro
elementos tomados de a tres sobran combinaciones, entonces algunas
están duplicadas, triplicadas, cuadruplicadas.
Un compañero mío del instituto envió un proyecto para hacer un
experimento que, en el código, permitiera distinguir entre la necesidad
de tener dos letras o tres letras. Mandó el proyecto, se lo aprobaron, le
dieron la beca, fue, y en todo ese tiempo pasaron varios meses, cuando
llegó ya estaba resuelto por otros, así que era un tema que estaba
candente, y tuvo que hacer otra cosa, por supuesto.
Ferro lo lamento, pero no sé si lo entiendo. Cuando hay
indeterminados, usted nos dijo ayer, es muy difícil entenderse.
- Prof. Ferro: Again: I'm reporting something that I don't know. But the
idea that I've got is of a justification of why there are four bases. There's
a kind of sufficiency in this remark. Even though two elements are
enough to code any kind of information, there are four bases because
the DNA is sot only storing the information but it has to transmit it by
duplication and sequences of four elements are needed to both coding
and duplicating the information. So this remark would justify the fact that
the bases are four.
- Dr. Dankert: Lo lamento pero no le puedo contestar, no sé, no sé.
- Dra. Archideo: Muchas gracias Dr. Dankert por su exposición. Y, una
vez más, gracias a todos por sus exposiciones y por los diálogos de este
encuentro.
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