LA ESTRUCTURA DE UNA ASOMBROSA MOLÉCULA

Denominemos cuerda a esta parte del modelo de cromosoma. Tiene unos dos centímetros y medio (una pulgada) de espesor y está fuertemente enrollada en carretes (4), lo que propicia la formación de espirales dentro de espirales. Una especie de andamiaje les sirve de soporte. La cuerda está empaquetada de un modo muy eficaz, explica una pantalla del museo. Si sacáramos la cuerda de cada uno de los modelos de cromosoma y las pusiéramos todas bien estiradas una detrás de otra, abarcarían más o menos la mitad de la circunferencia terrestre.a

Un libro de ciencia llama a este eficaz sistema de empaquetamiento “una portentosa proeza de la ingeniería”.¹⁸ ¿Le parece a usted creíble la idea de que no hubo un ingeniero detrás de ello? Si el museo tuviera una espaciosa tienda donde se exhibieran para la venta millones de objetos, todos ordenados cuidadosamente a fin de que uno encuentre fácilmente lo que necesita, ¿supondría que nadie la organizó? Claro que no, si bien tal orden no sería nada en comparación con la proeza ya descrita.

Ahora se nos invita a tomar en las manos un segmento de la cuerda y contemplarlo de cerca (5). Al palparla, advertimos que no es una cuerda ordinaria: está formada por dos hebras enrolladas una alrededor de la otra y unidas por pequeñas barras equidistantes. El conjunto tiene el aspecto de una escalera de caracol (6). Entonces caemos en la cuenta: tenemos en la mano un modelo de la molécula de ADN, uno de los grandes enigmas de la vida.

Una molécula de ADN, cuidadosamente empaquetada con sus carretes y andamiaje, forma un cromosoma. Los peldaños de la escalera se conocen como pares de bases (7). ¿Cuál es su función? ¿Para qué sirve todo esto? Otra pantalla nos brinda una explicación simplificada.

LO ÚLTIMO EN SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE DATOS

La clave para descifrar el ADN reside en los peldaños que conectan los dos lados de la escalera, dice la pantalla. Visualicemos la escalera partida por la mitad. De cada lado cuelgan peldaños incompletos. Estos vienen en cuatro variedades únicamente, designados con las letras A, T, G y C. ¡Qué sorpresa se llevaron los científicos al descubrir que el orden de estas letras formaba una especie de código para transmitir información!

Sabemos que en el siglo XIX se ideó el código morse para la transmisión de mensajes telegráficos. Combinando solo dos “letras” (punto y raya), este alfabeto podía crear infinidad de palabras y frases. Pues bien, el ADN utiliza un código de cuatro letras: A, T, G y C. La combinación de estas letras forma “palabras” denominadas codones; los codones, a su vez, componen “historias”, que reciben el nombre de genes. Cada gen contiene 27.000 letras en promedio. Los genes y los largos tramos que los separan conforman “capítulos”, que son los cromosomas. Veintitrés cromosomas constituyen el “libro” completo, o genoma: el conjunto de información genética sobre un organismo.b

El genoma sería un libro inmenso. ¿Cuánta información contendría? El genoma humano está constituido por unos tres mil millones de pares de bases, o peldaños.¹⁹ Imaginemos una enciclopedia formada por volúmenes de más de mil páginas cada uno. El genoma llenaría 428 de tales volúmenes; sumándole el duplicado que posee cada célula, el número ascendería a 856. Si una persona se dedicara a teclear la información del genoma en una jornada de cuarenta horas semanales, sin vacaciones, tardaría alrededor de ochenta años.

Por supuesto, el resultado final no sería de ningún provecho, pues ¿cómo se meten centenares de pesados volúmenes en cada una de los 100 billones de microscópicas células que componen el cuerpo humano? Comprimir tanta información desborda por mucho nuestra capacidad.

Un profesor de Biología Molecular y Ciencias Informáticas dijo: “Un gramo de ADN, que ocupa, en seco, alrededor de un centímetro cúbico, puede almacenar aproximadamente la información de un billón [10¹²] de discos compactos”.²⁰ ¿Qué implica esto? Recordemos que el ADN contiene los genes, las instrucciones para construir un cuerpo humano único. Toda célula posee un juego completo de instrucciones. El ADN almacena tanta información que una cucharadita contendría las instrucciones para construir trescientas cincuenta veces la población mundial. La cantidad requerida para recrear los 7.000 millones de personas que hoy habitan la Tierra apenas formaría una película en la superficie de la cucharita.²¹

MÁQUINAS EN MOVIMIENTO

Mientras estamos allí parados en completa quietud, nos preguntamos si el núcleo celular es tan estático como un museo. Entonces vemos una urna de cristal que guarda un modelo de segmento de ADN y, sobre ella, otra pantalla que dice: “Pulse el botón para una demostración”. Pulsamos y oímos a un narrador decir: “El ADN realiza por lo menos dos tareas cruciales. La primera se llama replicación. El ADN debe copiarse a fin de dotar a toda nueva célula de un juego completo de la misma información genética. Observe la siguiente simulación”.

Por una puerta situada en un extremo de la urna vemos entrar una máquina bastante complicada. Se trata, en realidad, de una piña de robots. La máquina se acopla a la molécula de ADN y empieza a deslizarse como un tren sobre rieles. Puesto que va un poco rápido, no distinguimos bien lo que hace, pero sí nos percatamos de que detrás de ella hay ahora dos cuerdas completas de ADN en vez de una.

El narrador explica: “Esta es una versión bastante simplificada de lo que sucede cuando el ADN se replica. Un grupo de máquinas moleculares llamadas enzimas se desplazan a lo largo del ADN y lo desdoblan en dos; luego toman cada hebra como molde y generan una nueva hebra complementaria. Resulta imposible mostrarles todos los dispositivos que entran en acción, como el aparatito que va delante de la máquina replicadora cortando una de las dos hebras para que el ADN rote libremente y así evitar el superenrollamiento. Tampoco podemos enseñarles cómo se efectúan las múltiples ‘correcciones de pruebas’. Las erratas se detectan y se enmiendan con pasmosa exactitud [véase el dibujo de las páginas 16 y 17].

”Lo que sí podemos enseñarles es la velocidad. ¿Se fijó en aquel robot que va a toda marcha? En la realidad, la maquinaria de enzimas avanza sobre los ‘rieles’ del ADN a una velocidad de 100 travesaños, o pares de bases, por segundo.²³ Si los ‘rieles’ fueran los de una vía férrea, esta ‘locomotora’ circularía a una velocidad de 80 kilómetros (50 millas) por hora. En las bacterias, estas diminutas máquinas replicadoras alcanzan una velocidad diez veces mayor. En la célula humana, legiones de dichas máquinas se ponen a trabajar en distintas secciones de los ‘rieles’ del ADN y copian el genoma entero en tan solo ocho horas.”²⁴ (Véase el recuadro “Una molécula que se lee y se copia”, de la página 20.)

“LECTURA” DEL ADN

Los robots replicadores de ADN salen de la escena. Aparece otra máquina, que también se desplaza a lo largo de un tramo de ADN, aunque más lenta. Vemos entrar la cuerda de ADN por un extremo y salir por el otro... intacta. Pero una nueva hebra sencilla brota por un orificio distinto de la máquina, como una cola creciente. ¿Qué está pasando?

El narrador prosigue: “La segunda tarea que realiza el ADN se llama transcripción. El ADN nunca abandona el refugio seguro del núcleo. Entonces, ¿cómo se leen y se utilizan sus genes, es decir, las recetas para fabricar todas las proteínas constitutivas del cuerpo humano? Primero, la máquina de enzimas que estamos viendo localiza una región del ADN donde se ha activado un gen mediante señales químicas procedentes del exterior del núcleo; enseguida, hace una copia del gen valiéndose de una molécula de ARN. El ARN se parece bastante a una hebra sencilla de ADN, pero es diferente. Su tarea consiste en recoger la información codificada de los genes contenidos en el ADN. Extrae dicha información mientras se halla en la máquina de enzimas y la transporta fuera del núcleo a uno de los ribosomas, donde será utilizada para sintetizar una proteína”.

La demostración nos ha deslumbrado. Quedamos muy impresionados por el museo y por el ingenio de quienes diseñaron y construyeron sus máquinas. ¿Y si fuera posible poner en marcha el museo con todas sus piezas para demostrar las miles y miles de tareas que se llevan a cabo simultáneamente en la célula humana? ¡Eso sí que sería un espectáculo!

Pues bien, todos esos procesos que realizan diminutas máquinas sofisticadas están teniendo lugar ahora mismo en los 100 billones de células de nuestro organismo. El ADN está siendo leído para fabricar, en conformidad con sus instrucciones, los cientos de miles de proteínas diferentes que constituyen el cuerpo (sus enzimas, tejidos, órganos, etc.). Al mismo tiempo, está siendo copiado y corregido a fin de que cada célula nueva posea un juego limpio de instrucciones.