Especial ADN

Page 1

Revista de divulgación científica de la Sociedad Estudiantil de Ingeniería Biotecnológica

i

Los 60 años del modelo de la doble hélice de Watson y Crick.

Transistores de ADN: de cara al futuro. Pirosecuenciación, ¿cómo funciona? Desentrañando la hélice: Watson, Crick y Franklin

Artículo del mes: clásico de la estructura de ácidos nucléicos

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años | Año 1 | Número 2

Protocolo de figura latente: biología molecular a la inversa


i Carta editorial Recordando las palabras de Karl Popper (filósofo, sociólogo y teórico de la ciencia nacido en Austria y ciudadano británico) “Lo que caracteriza al hombre de ciencia no es la posesión del conocimiento o de verdades irrefutables, sino la investigación desinteresada e incesante de la verdad.” Presentamos un número especial de iBIO, como homenaje a todas aquellas personas que dedicaron su vida a la investigación en búsqueda de la verdad del Ácido desoxirribonucleico (ADN). Como tema del mes iBIO presenta “Los 60 años del modelo de la doble hélice de Watson y Crick” en el cual el M. en C. Alfonso Vilchis Peluyera y el Dr. Víctor Valdés López; dos especialistas en el área de biología molecular, genómica evolutiva y comparada, nos exhiben de forma inigualable, una breve historia de los hechos más importantes que fueron determinantes para la formulación del modelo de la estructura del ADN que propusieron Watson y Crick en 1953 y que sigue vigente hasta nuestros días. Hot Science entra en el campo de la biología sintética con los “Transistores de ADN” resultado del trabajo en equipo de bioingenieros de la Universidad de Standford. Dentro de nuestra sección ¿Cómo funciona? Presentaremos, especialmente para los interesados en la tecnología de la secuenciación del ADN (a gran escala), los fundamentos de la “Pirosecuenciación 454” abordando también los métodos que le antecedieron y la evolución de los mismos. Tendremos como Artículo del mes aquel que fue publicado hace 60 años en Nature, que revolucionó la biología y extendió las fronteras del conocimiento, abriendo nuevos campos y que sigue repercutiendo en nuestros días en la búsqueda constante de posibles aplicaciones. En ¿Y ahora qué? Mariam Lizeth Ruiz Sánchez y Pablo Eduardo Santiago Flores, estudiantes de Ingeniería Biotecnológica, nos platican cómo su espíritu aventurero y el deseo de conocer los llevaron a Polonia y a Bélgica respectivamente, conociendo en su camino a distintas personas que les ayudaron a ampliar su manera de pensar. Científicos memorables presenta a tres personajes imprescindibles en esta aventura que llevò al descubrimiento de la estructura de la molécula de la vida, hablaremos de Rosalind Elsie Franklin, James Dewey Watson y Francis Harry Compton Crick. En Cápsulas de ciencia tenemos un poco acerca del origen de los números, asimismo este artículo nos plantea la siguiente pregunta, ¿La matemáticas se descubrieron o se inventaron? En esta ocasión, en nuestra sección de Arte e ingeniería, se presenta el “Protocolo de Figura Latente” (PFL) el cual utiliza muestras de ADN para crear representaciones de otras imágenes prediseñadas. ¿Quieren saber de qué se trata? No dejen de leer esta sección. Finalmente, la imagen del mes nos revela una nueva estructura para la molécula que tiene las instrucciones para cada célula; una representación del ADN con cuatro cadenas. Agradecemos a todos nuestros colaboradores y lectores que nos han brindado su apoyo en este proyecto, el cual ha tenido grandes alcances que sin duda alguna son fruto de la participación de cada uno de ustedes, haciendo posible este segundo número, ya que al compartir con nosotros sus artículos y sugerencias nos han abierto las puertas a nuevos conocimientos, que representan un importante acervo científico para toda la comunidad. Lilian Navarro Rojas


Abril 2013

Doble hélice: 60 años

CONTENIDO

DIRECTORIO

Director

El TEMA DEL MES 02 Los 60 años del modelo de la doble hélice de Watson y Crick

Lilian Navarro Rojas

Subdirector

¿CÓMO FUNCIONA? 07 Pirosecuenciación GS-FLX (454)

Isauro Guzmán Cortez

Diseño y Maquetación Erick Conchucos ortiz

HOT SCIENCE 09 Transistores de ADN: de cara al futuro

Consejero Editorial Noé Durán Figueroa

¿Y AHORA QUÉ? 12 Movilidad.

Redactores

CIENTÍFICOS NOTABLES 14 Desentrañando la hélice: Watson, Crick y Franklin

Alexis Cruz Herrera Alejandro Galindo García Iván Flores Rosales Luis Yair Martínez Córdova

CÁPSULAS DE CIENCIA 18 Números

Susan K. Pérez Salazar Erick N. Sánchez Sánchez Pablo Eduardo Santiago Flores

ARTE E INGENIERÌA 21 Protocolo de figura latente

Mariam Lizeth Ruíz Sánchez Víctor Valdés López Alfonso Vilchis Peluyera Jazmín Zúñiga Zamudio

ARTÍCULO DEL MES 22 Estructura molecular de los ácidos nucléicos

Corrector

AGENDA 24 Mayo 2013.

Héctor Molina Jiménez

Comité de jefes de carrera Enrique Hernández García Verónica Luna Fontaine Sergio Nájera Esquivel María G. Ordorica Morales Año 1 | Número 2

01

Jorge Yáñez Fernández


EL TEMA DEL MES

Los 60 años del modelo de la doble hélice de Watson y Crick. Como toda historia interesante, la

Por: M. en C. Alfonso Vilchis Peluyera y Dr. Víctor Valdés López.

historia del ADN comienza en un

Laboratorio de Biología Molecular y Genómica. Departamento de Biología Celular. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional Autónoma de México

castillo, el castillo de Tubinga, en Alemania; en los sótanos de este

estudiar la composición química

gaba una solución alcalina; de

castillo medieval, convertidos en

de las células, y con este fin, consi-

esta manera, y después de realizar

laboratorios de fisiología quími-

guió trabajar con uno de los pione-

diversas pruebas con soluciones

ca – lo que más tarde se conocería

ros de la fisiología química, el Dr.

ácidas y salinas y observar que la

como bioquímica -, un médico sui-

Félix Hoppe-Seyler.

misteriosa sustancia era insoluble

zo, Friedrich Miescher, aisló por

en esta condiciones, llevó a cabo

primera vez, en 1869, un compues-

En el curso de su trabajo con nú-

una última prueba: ver si la sustan-

to proveniente de núcleos de linfo-

cleos de linfocitos, Miescher obser-

cia era digerida por una proteasa

citos, al que denominó “nucleína”

vó la precipitación de una sustan-

– la pepsina – y resultó que era re-

y que posteriormente cambiaría su

cia cuando el líquido que contenía

sistente a esta enzima. Al hacer el

nombre por el de “ácidos nuclei-

los núcleos se trataba con ácidos y

estudio de la composición química

cos”. El objetivo de Miescher era

que se disolvía cuando se le agre-

elemental de la sustancia problema encontró la presencia de elementos como carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, pero, a diferencia de las proteínas, no encontró azufre, sino un gran cantidad de fósforo, lo cual llevó a Miescher a concluir que “… estamos trabajando con una entidad sui generis no comparable con cualquier grupo conocido hasta ahora”. A partir de estas

[Friedrich Miescher bautizó a la misteriosa sustancia como “nucleína”. Era el otoño de 1869 y había “nacido” el ADN.] Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

02

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Los 60 años del modelo de la doble hélice de Watson y Crick. observaciones, Friedrich Miescher

nas y no por los ácidos nucleicos.

es decir, las habían “transforma-

bautizó a la misteriosa sustancia

Esta visión se mantuvo hasta 1944,

do” y esta capacidad virulenta se

como “nucleína”. Era el otoño de

cuando Oswald Avery y colabora-

mantenía a través de generaciones.

1869 y había “nacido” el ADN.

dores demostraron que la sustancia

Lo que Oswald Avery se propu-

bioquímica –“el principio transfor-

so hacer fue tratar de descubrir la

Posteriormente al trabajo de Mies-

mante” - capaz de modificar las ca-

“naturaleza química” del principio

cher, otro investigador del labora-

racterísticas genéticas de bacterias

“transformante”, el cual resultó ser

toiro de Hoppe-Seyler, Albrecht

– en este caso pneumococos -, era

ADN. Ocho años después de la

Kossel, descubrió que los ácidos

ADN y no proteína.

publicación del trabajo de Avery,

nucleicos estaban compuestos por

MacLeod y McCarthy, dos inves-

cinco bases diferentes (hoy conoci-

Este fenómeno biológico había

tigadores norteamericanos, Alfred

das como adenina, timina, guani-

sido descubierto en la década de

Hershey y Martha Chase, confir-

na, citosina y uracilo - éste último

1920 por un bacteriólogo inglés,

maron los resultados de Avery y

presente en el RNA -, las cuales

Frederick Griffith, al inyectar a ra-

colaboradores al demostrar que

se descubrieron de manera inde-

tones dos tipos de pneumococos:

cuando bacterias como Escherichia

pendiente), fósforo y azúcar; a la

bacterias virulentas muertas por

coli son infectadas con bacteriófa-

unión de la base nitrogenada, el

calor junto con bacterias no viru-

gos (virus que se multiplican en

azúcar (desoxirribosa en el ADN

lentas vivas. Muchos ratones mu-

el interior de las bacterias y las

y ribosa en el RNA) y el grupo fos-

rieron después de cierto tiempo y

matan), el material genético del

fato se le denomina nucleótido. A

en el tejido cardíaco encontró gran

partir de este descubrimiento, un

cantidad de bacterias vivas virulen-

químico orgánico lituano-nortea-

tas, causantes de la muerte de los

mericano, Phoebus Levene, propu-

ratones. Lo que Griffith descubrió

so que la estructura del ADN es-

fue que durante la infección, las

taba conformada por la repetición

bacterias muertas por calor habían

de los cuatro nucleótidos y esto

“transmitido” su capacidad pato-

fue conocido como la “hipóteis

génica a las bacterias no virulentas,

[“El principio transformante” capaz de modificar las características genéticas de bacterias, era ADN y no proteína.]

del tetranucleótido”; esta hipótesis consideraba a los ácidos nucleicos como parte del andamiaje de los cromosomas, confiriéndoles un papel meramente estructural y no genético por una razón intuitivamente aceptable: si las proteínas estaban constituidas por veinte aminoácidos (20 unidades) y los ácidos nucleicos por sólo cuatro nucleótidos (4 unidades), los más razonable era considerar que las instrucciones genéticas tendrían que ser codificadas por las proteíAbril 2013 | Doble hélice: 60 años

03

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


EL TEMA DEL MES este modelo fue construido a partir de los datos de imágenes de difracción obtenidas por Rosalind Franklin y su colaborador Raymond Gosling en el King´s College en Londres. En el modelo de la estructura del ADN también está reflejada la regla de simetría de Erwin Chargaff, bioquímico austríaco que había descubierto que en el ADN, las cantidades molares de adenina eran equivalentes a las de timina y lo mismo observó para el par citosina – guanina. Al consfago, en este caso ADN, es el úni-

talina o fibrilar - como es el caso

co componente que penetra en la

del ADN -. Desde luego que la

bacteria, mientras que la cápside o

técnica o conjunto de técnicas im-

envoltura del bacteriófago – com-

plicadas en la cristalografía de ra-

puesta por proteína – no penetra al

yos X requieren un conocimiento

interior; este experimento demos-

profundo de cristalografía, física y

truir el modelo, Watson y Crick

tró que el ADN es el único respon-

matemáticas, razón por la cual, ha-

observaron que únicamente el apa-

sable de la actividad genética de

cia principios de la década de 1950

reamiento entre las bases adenina

estos virus bacterianos.

existían muy pocos especialistas en

– timina y citosina – guanina era

esta área. Entre ellos estaba Fran-

compatible con las distancias entre

Mientras la evidencia genética y

cis Crick, físico británico que había

átomos de las dos cadenas. Vale la

bioquímica se iba acumulando en

desarrollado diversos métodos ma-

pena enfatizar que los resultados

torno al ADN como el material

temáticos para la interpretación de

del Profesor Chargaff fueron fun-

hereditario, los estudios sobre su

los patrones de difracción de rayos

damentales para la propuesta del

estructura física se llevaban a cabo

X.

modelo.

de difracción de rayos X, desarro-

Cuando el biólogo norteamericano

Las características del modelo de

llada por Henry y Lawrence Bra-

James Watson se unió al laborato-

la doble hélice son ampliamente

gg, padre e hijo, respectivamente,

rio Cavendish, de la Universidad

conocidas y brevemente consiste

a principios del siglo XX. Con

de Cambridge, donde trabajaba F.

de dos cadenas polinucleotídicas,

esta técnica es posible resolver la

Crick, comenzó una labor de coo-

complementarias

estructura de una molécula o ma-

peración entre ambos científicos

las. Un punto importantísimo del

cromolécula haciendo uso de los

que desembocó en la construcción

modelo de Watson – Crick es que

patrones de difracción de los rayos

de un modelo de una doble hélice

aunque la alternancia de pares

X al atravesar una estructura cris-

de la posible estructura del ADN;

de bases no sigue ninguna regla

[Este modelo fue construido a partir de los datos de imágenes de difracción.]

en Inglaterra utilizando la técnica

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

04

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2

y

antiparale-


Los 60 años del modelo de la doble hélice de Watson y Crick. o restricción, la configuración de

nismos la información que portan

en sitios específicos) por Werner

una cadena establece -por comple-

los genes se adecúa a los requeri-

Arber, Daniel Nathans y Hamil-

mentariedad específica -, la con-

mientos fisiológicos de la célula;

ton Smith y el descubrimiento de

figuración, esto es, el orden de la

este problema involucra tanto a los

plásmidos bacterianos (moléculas

bases de la cadena contraria. Esta

mecanismos de acción de los genes

extracromosómicas de ADN con

característica primordial del ADN

como a los mecanismos bioquími-

replicación independiente y capa-

sugiere, como indicaron en su his-

cos que integran el metabolismo.

ces de servir como vectores para

tórico artículo de abril de 1953

Dicho de otro modo, el modelo de

la incorporación y multiplicación

Watson y Crick, “un posible meca-

la doble hélice permite postular los

de ADN proveniente de otro orga-

nismo para el copiado del material

mecanismos moleculares mediante

nismo) por parte de Joshua Leder-

genético”.

los cuales la información genética

berg, Allan Campbell, Aaron No-

se transmite de generación en gene-

vick y Stanley Cohen. Finalmente,

A partir de este momento, la bio-

ración y también cómo es que esta

la técnica desarrollada por Kary

logía molecular se despliega en va-

información se expresa en cada in-

Mullis en 1983 y denominada “re-

rias direcciones de investigación:

dividuo. En pocas palabras explica

acción en cadena de la polimera-

la búsqueda de un código que rela-

a nivel molecular, las reglas infor-

sa” significó un gran avance para

cione la información contenida en

macionales de la filogenia y de la

el aislamiento, la identificación y

ontogenia.

la amplificación de secuencias de

Es necesario mencionar en este

ADN.

[Los resultados del Profesor Chargaff fueron fundametales para la propuesta del modelo.]

lugar los avances metodológicos y descubrimientos de primer or-

A mediados de la década de 1970

den que se llevaron a cabo entre

nace la ingeniería genética, tam-

1953 y mediados de la década de

bién llamada “técnica del ADN

1970 y los cuales representaron la

recombinante”, cuando dos biólo-

plataforma para el desarrollo de

gos moleculares, Herbert Boyer y

la secuencia de bases en el ADN

la biología: las técnicas de secuen-

Stanley Cohen, introducen en un

con las secuencias de aminoácidos

ciación de proteínas y de ADN,

en las proteínas, esto es, el desci-

ambas debidas a Frederick Sanger,

framiento de un código genético;

bioquímico británico; las técnicas

la investigación de los mecanismos

de hibridación de ácidos nuclei-

bioquímicos mediante los cuales el

cos, desarrolladas inicialmente por

ADN se replica, lo cual se puede

Roy Britten, David Kohne y Eric

considerar como la base molecular

Davidson con ADN en solución y

de la herencia; el descubrir cómo

más tarde por Edwin Southern con

la información contenida en el

ADN en matrices sólidas; la téc-

ADN se transcribe a otro ácido

nica de síntesis química de ADN,

nucleico denominado RNA men-

desarrollada por H. Gobind Kho-

sajero y su papel en la síntesis de

rana, el creador del primer gen sin-

proteínas; y, por último, cómo se

tético así como el descubrimiento

regula la expresión de los genes,

de las endonucleasas de restric-

es decir, mediante cuáles meca-

ción (enzimas que cortan el ADN

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

05

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


EL TEMA DEL MES plásmido bacteriano un segmen-

completos de diversos organismos

do numerosas zonas genómicas en

to de ADN proveniente del sapo

durante la década de 1990, culmi-

las cuales se transcriben diversos

africano Xenopus laevis; después,

nando con la publicación de la se-

RNAs que no son traducidos a pro-

el plásmido lo introducen en la

cuencia del genoma humano en el

teína, sugiriendo un papel regula-

bacteria Escherichia coli y al muti-

año 2001.

dor para estos transcritos. Apenas

plicarse ésta y el plásmido también

comienza a emerger el mensaje de

se obtienen múltiples copias del

Desde esta fecha hasta la actuali-

ADN foráneo. Con esto nació la

dad, el análisis de nuestro genoma

clonación molecular y la posibili-

ha mostrado resultados inespera-

Después de sesenta años convi-

dad no sólo de aislar genes y mul-

dos: tenemos escasos 21,000 ge-

viendo con la doble hélice, pode-

tiplicarlos en bacterias o levaduras

nes, muchos menos que el arroz,

mos concluir que el descubrimien-

sino de que estos genes se expre-

Oriza sativa (51,000 genes) o el ra-

to de Watson y Crick representa la

sen y generen proteínas. Las dos

tón, Mus musculus (30,000 genes)

mayor revolución dentro del cam-

primeras proteínas generadas por

o una planta, Arabidopsis thaliana

po de la biología después de la

ingeniería genética fueron la soma-

(25,000 genes). Anteriormente se

teoría de la evolución de Charles

tostatina – hormona que regula la

había considerado que la mayor

Darwin, y es el punto de partida de

actividad pancreática, entre otras

parte del genoma humano carecía

una nueva comprensión de la vida

funciones –, y la insulina, que es

de función, y debido a esta suposi-

a nivel molecular, bioquímico, ge-

la hormona reguladora del meta-

ción se acuñó el término de “ADN

nético, embriológico, organísmico

bolismo de carbohidratos. Aquí

basura”; los últimos análisis pu-

y evolutivo. Así como la física no

también nace la biotecnología

blicados sobre nuestro genoma

volvería a ser la misma después de

moderna, al utilizar organismos

apuntan en dirección totalmente

Albert Einstein y el desarrollo de la

modificados genéticamente para la

contraria: 80% del genoma contie-

mecánica cuántica, así la biología

producción de múltiples productos

ne secuencias relacionadas con al-

no volvería a ser la misma después

o su utilización en diversos proce-

guna función bioquímica, existien-

de James Watson y Francis Crick.

nuestro genoma.

sos. Un término general que define a este tipo de organismos es el de “transgénico”, ya sean sistemas virales, microbianos (bacterias y levaduras) o multicelulares (hongos, plantas y animales). Su impacto en las ciencias biomédicas, en la industria farmacéutica y en la agricultura, entre otras áreas, ha sido impresionante, aunque no exento de polémicas. Por otra parte, la automatización de las técnicas de secuenciación del ADN condujo a la obtención de las secuencias de genomas Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

06

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


¿CÓMO FUNCIONA?

Pirosecuenciación GS-FLX (454)

Reacción de Pirosecuenciación.

Por: Iván Flores Rosales

Sin duda alguna uno de los factores

se logró secuenciar hasta 96

más importantes que desencadenó

muestras de ADN en pocas horas,

la mejora continua de los métodos

procesando entre 500 y 1000

de secuenciación de ADN fue el

bases, pero aun así a un precio

HGP (Proyecto de Secuenciación

muy alto; llegando al límite de

del Genoma Humano por sus

esta generación, publicando en

siglas en inglés). Con una inversión

el año 1995 el primer genoma

de más de 3 mil millones de dólares

secuenciado Haemophilus influenzae

durante un tiempo de investigación

y comenzando entonces con el

de 15 años, se secuenciaron cerca

HGP.

de 3 mil millones de bases, es decir, 1 dólar por base; esto requirió la

La siguiente generación fue la

creación de métodos más rápidos,

primera en lograr la introducción

eficientes y baratos.

comercial mediante el sistema Roche™ GS-FLX (454) en el

Esta tarea hubiese sido demasiada

2004 utilizando una tecnología

complicada hace 35 años, ya

alternativa

que la primera generación de

pirosecuenciación.

secuenciación

desarrollada

conocida

como

de lectura de 80 bases mediante

La Secuenciación 454 involucra 3 pasos principales:

un método manual, tedioso y peligroso debido a la utilización de

Generación de la librería de

componentes radioactivos.

muestras.

En los 90’s con el comienzo de

Nebulización de la muestra y unión

investigaciones

requerían

de adaptadores, posteriormente se

secuenciación se promovió la

realiza una emulsión con perlas,

mejora

las

mediante de

de

que

estos la

métodos,

y

implementación

didesoxinucleótidos

con

fluorescencia y con la mejora

cuales

son

transferidas

a la placa para su posterior secuenciación, en conjunto con ATP Sulfurilasa, Luciferasa y Polimerasa; la adición de cada nucleótido produce una señal de luz, la cual es capturada por una cámara incluida en el equipo. Procesamiento de datos. Los

datos

profundidad

son

analizados

con

a

herramientas

bioinformáticas, para el mapeo de la muestra analizada. Éste es el método con mayor cobertura

dentro

generación,

de

esta

disminuyendo

por base. (Enlace recomendado: http://454.com/products/ technology.asp) Actualmente con el propósito de abaratar los métodos y aumentar

funcionarán

como

microrreactores donde se realizara la amplificación clonal mediante PCR.

la fiabilidad de los mismos se han desarrollado los métodos de tercera generación basados en

la

secuenciación

de

una

sola molécula de ADN (single molecule real time sequencing), esta tecnología desarrollada por Helicos BioSciences™ se basa en

y automatización del proceso Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

perlas

entonces el costo a 0.01 dólares

por

Sanger contaba con una capacidad

Las

07

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Pirosecuenciación GS-FLX (454) la secuenciación a tiempo real de miles de millones de pequeñas moléculas

únicas

de

ADN

Ligamiento de los adaptadores a los fragmentos de ADN

adheridas a una superficie sólida. Esta tecnología es recomendada para secuenciación de genomas y no para la secuenciación de nuevo.

PCR en emulsión

Pacific

Biosciences™

desarrollado capaz

una

ha

tecnología

de

leer

hasta

1000

nucleótidos

de

golpe,

todo

Ruptura de la emulsión y deposito en camas dentro de los pozos de las placas Flujo ordenado de dNTP’s

esto aunado a la desmesurada velocidad de desarrollo de la nanotecnología y la microscopia, hacen posible creer que en pocos años la secuenciación del genoma humano se realice en unas cuantas horas con un costo inferior a

Capas con ADN molde amplificado clonalmente y enzimas secuenciadoras

$1000 dólares a diferecia de los 15 años y 3 mil millones de dólares

Polimerasa Molde

invertidos en el HGP. Sin duda alguna los métodos de secuenciación

han

permitido

PPi y APS

realizar investigaciones que hace unas cuantas décadas parecían inalcanzables;

Luciferasa

transcriptómica,

ATP

ATP sulfurilasa

Luz

el análisis de variabilidad, y los análisis de metagenómica. Referencias:

Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ, et al. (2001). The sequence of the human genome.Science 291:1304–51 National Human Genome Research Institute (2010)The Human Genome Project Completion, consultado el jueves 18 de abril, http://www.genome.gov/11006943 Sanger, F., Nicklen S., Coulson, AR. (1977) DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl. Acad. Sci. USA, 74: 5463-5467 Mardis Elaine R. (2008) (Departments of Genetics and Molecular Microbiology and Genome Sequencing Center,Washington University School of Medicine) Next-Generation DNA Sequencing Methods Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 9:387–402 Roche Diagnostics Corporation. (s.f.). 454 Sequencing: The technology. Recuperado el 16 de Abril de 2013, de http://454.com/products/technology.asp

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

08

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


HOT SCIENCE

Por: Jazmin Zúñiga Zamudio.

[Las puertas lógicas genéticas permitirán programar a la célula como sistema de alerta temprana de una enfermedad, o simplemente como herramientas de diagnóstico]

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

09

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Transistores de ADN: de cara al futuro. Una noticia reciente cuyo contexto

los que pasa el flujo de electrones,

comparadas

parece salir de una historia de

y estos son reemplazados por una

ordenador electrónico. Lo que en

ciencia ficción, se dio cuando

proteína.

un circuito puede desencadenarse

un equipo de bioingenieros de la

con

las

de

un

en microsegundos puede tardar

Universidad de Standford anunció

El Transcriptor puede amplificar

horas en el mundo del ADN,

en la revista Science en su edición

un cambio muy pequeño en la

las proteínas, las enzimas y sus

del 28 de marzo, el desarrollo del

producción de una enzima para

reacciones.

primer transistor biológico de la

producir grandes cambios en la

industria: el “Transcriptor”.

producción de otras proteínas.

“El objetivo no es sustituir a

La amplificación permite que las

los

Así como a principios de los

señales se transmitan a través de

aplicaciones biológicas a las que

sesenta el transistor revolucionó

grandes distancias, por ejemplo

la

los campos de la electrónica y de la

entre un grupo de células.

simplemente

informática, el transistor biológico de ADN podría cambiar muchos campos de la ciencia y la tecnología

¿Qué aplicaciones surgir?

pueden

Lu,

Se

características biológicas.

alcanzadas

por

biológico

propuesto

las

extremadamente

puede

asegura del

Timothy Grupo

de

de la electricidad y actúa como un

velocidades

(MIT). Con esta visión, muy

ordenador

pronto se desarrollarán sensores

serían

que puedan ser introducidos en las

lentas

células y ser capaces de llevar a cabo

el

Señal control 1

Señal control 2

Integrasa A

Integrasa B

interruptor de encendido-apagado, con el Transcriptor se controla el flujo de la ARN polimerasa mientras viaja a lo largo de una cadena de ADN mediante un grupo

de

enzimas

llamadas

integrasas. Los científicos utilizaron en su estudio

la

RNA Pol

Entrada

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

10

bacteria

Escherichia

RNA Pol

coli. Para ello recrearon en la célula

del

microorganismo

el

funcionamiento de un transistor en

el

que

hebras

de

de

Massachusetts

De manera similar a un transitor electrónico que controla el flujo

hacer

Biología Sintética en el Instituto

computadoras y sensores con

que

abrir

convencional

no

Director

Tecnológico sabe

sino

computación

frente”,

al poder ser utilizado para crear

¿Cuál es el fundamento del Transcriptor?

ordenadores,

ADN

sustituyen los cables metálicos por iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2

Salida


HOT SCIENCE tareas como avisar al organismo

mejorarlas.

de la presencia agentes tóxicos,

Según

determinar la actividad cancerosa

está trabajando en superar estos

La investigación fue financiada por

o precisar cómo un fármaco

obstáculos y se han propuesto

la Fundación Nacional de Ciencias

interactúa individualmente con

estrategias

y

cada célula.

virus M13) para transmitir cadenas

Lamarre. Información sobre el

construir

de ADN entre las células, por lo que

Departamento de Bioingeniería

Transcriptor

afirman que no existirán muchas

de la Universidad de Stanford,

que le permitan ser el equivalente

barreras para la construcción de un

que también apoyó el trabajo,

biológico

biocomputador.

está disponible en el sitio http://

Aún

es

necesario

agrupaciones de

del las

compuertas

los

investigadores,

se

(como el empleo del

lógicas y desarrollar sistemas para

Los

investigadores

el almacenamiento y transferencia

sus

puertas

de datos.

disponibles

han

lógicas para

hecho

biológicas el

la

Fundación

Townshend

bioengineering.stanford.edu. El

departamento

es

operado

público

conjuntamente por la Facultad

para animar a la gente a usar y

de Ingeniería y la Facultad de Medicina.

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

11

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


¿Y AHORA QUE? r, al final las y forma de baila os ill at pl n, ió relig son los mismos. los sentimientos IBI y UP s la ne a io y es pr co ex xi greso a Mé A partir de mi re a varios de las ucho entusiasmo a de estu diar y m n co iversidad, la form y que no he motivado en Un en ist la cip ex En rti e pa qu s e la qu a para uy diferentes la m r n ta so en mis compañeros e no rim rm pe es ta ex as ap cl reto ad ortunidad de res ro si fue todo un ejo pe , m se pierdan la op s és co la xi gl in Mé de el a en r un po dad por aluación, no solo tomar opción de movili a la forma de ev ja en equipo eron dar antes de di pu e m e qu a en que se traba s er ia an nc m razone rie la r pe ex po o sin rfeccionistas. El enriquecedora lacos son muy pe de la decisión: ¡la po ás s em lo . e ad , qu al ya cu irida!, la ritmo de trabajo académica adqu e nivelarme a su m, un fu lu to ícu re rr cu al os ient aportar conocim en tu vida. extraordinaria e aporta mucho qu o nt ie m ci una experiencia te acon a Simplemente es sarrollarte tanto ian en hace crecer y de es ás Sil te e em de qu ad ad e id qu rs la Unive adémico ya Mi elección fue inglés y bre personal como ac en l so es ve es as ni ad cl id n bil da sa in br ieres respon Polonia ya que spués de un refuerzas y adqu aprendes a nocer Europa. De co ía er guridad, vida y qu se la n d, o bié lu di m sa e ta m ia do op co pr ni éc tu lit Po fin, el s. Lo mejor de to época de largo proceso, al todo lo que tiene r tus en ra n es lo rá es va se m e o qu nc s ci lo estar y s y conoces a ta rte ni pa bo m oportunidad de uy co m e qu ad es la vida. ice, una ciud amigos para toda invierno en Gliw de Polonia. rte no al la ui tranq s que ría que todos lo mi parte me gusta o del idioma De liciten sic so bá y lo ón í ci nd op re y s tomen esta e ré Estando allá ap ev te é in ni la an z ng ve te el a qué escu a o qu r primer polaco, conocí po lugares no importando en r de d, ga da lu ria ili na ier ov di m qu or al tra cu muy ex cuentas en de o: m fin co r al ce también a gente n, no ija co el e. país aginé que iba a gran aprendizaj que nunca me im siempre habrá un Sur y Bulgaria, l de a re Co , án Turquía, Kazajst cho de vivir aba que por el he entre otros. Pens inente las nt xico y en otro co th Ruíz Sánchez muy lejos de Me en realidad Por: Mariam Lize ro pe , es nt re fe di uy m personas serían dos a mí, ñeros muy pareci encontré compa ma, cultura, n diferente idio que si bien, tiene

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

12

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


¿Y AHORA QUE? Desde pequeño empecé a estu diar inglés, en la preparatoria tuve la oportun idad de comenzar a aprender francés, el cual cont inúe al ingresar a UPIBI; siempre me gustó la idea de poder comunicarme en un idio ma diferente. Se me presentó la convocatori a de movilidad internacional para estu diantes del IPN y al ver que contaba con todos los requ isitos me animé a solicitarla, a pesar del trám ite exhaustivo que eso representaría, siempre fui opti mista con los resultados y la idea y emoción de estu diar nuestra carrera, Biotecno logía, en un idio ma extranjero, se apo deraba cada vez más de mí.

Comprobé que a pesar de tant as diferencias que tenemos: culturales, lingüísticas , culinarias, etc., en el fondo, todos mantenemos una misma esencia, todos contamos con deseos, aspiraci ones, metas y alegrías; pero también con mie dos, frus traciones, tristezas y enojos.

Alemanes, italianos, francese s, finlandeses, belgas, españoles, checos, argentinos, chilenos, portugueses, catalanes, etc., ahora puedo decir que a través de ellos pude ver y conocer un poco más del mundo y que, con sus conversaciones y momento s que vivimos juntos, me ayudaron a ampliar mi man era de pensar y ver las cosas, me ayudaron a crecer como persona.

Y de repente, después de una serie de procesos y trámites, vi cumplido mi sueñ o: me encontraba en el centro de Europa, en Bélg ica, para ser preciso en una pequeña ciudad universitaria llamada Louvain-laneuve, la cual solo puedo desc ribir como única y loca. Al inicio todo era desconocido , me encontraba totalmente solo en una tierr a virgen para mí, pero siempre mantuve encendido mi espíritu aventurero, el deseo de conocer y aprender todo y de todos los que se presentaran en mi camino.

El hecho de tomar clases de nuestra carrera en francés y ver que podía man tenerme al mismo ritmo de trabajo y estu dio que los estu diantes francófonos, me hizo darme cuenta de la gran capacidad que como estu diantes politécnicos tenemos, que a pesar de las deficiencias con las que podría contar nuestra escuela, como ausencia de mat eriales o reactivos en el laboratorio, o falta de mantenimiento en equipos de la planta piloto, y que al compararlo con la infraestructura en univ ersi dades europeas se convertían en más evidentes, tenemos la preparación necesaria para cumplir cualquie r reto que se nos presente.

En un abrir y cerrar de ojos me vi rodeado de muchas personas, que como yo, tenían voluntad y deseos de conocer y aprender de cada persona. El utilizar una mezcla rara entre español, ingl és y francés para comunicarse, no importaba, lo bueno o malo que se fuera en el idio ma siempre habí a pláticas extensas. Recuerdo que al principio dec ía que era muy complicado hacer una verdade ra amistad con personas que no hablaran nuestro mism o idio ma. Me equivoqué. Ahora puedo decir que lo más importante que me dejó esta experiencia fue con ocer a personas que, sin esperarlo, se volvieron tan valiosas para mí, se convirtieron en mis amigos, a pesar de haber hablado

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

solo un poco de español en toda su vida.

A pesar de lo que se podría decir que perdí aquí en mi ausencia, recibí a cambio un gran tesoro que no cambiaría jamás por nada, una experiencia única e inco mparable, solo me queda decir para terminar: Louvain-la-neuve: jamais je ne t’oublierai ! Por: Pablo Eduardo Santiago Flores

13

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


CIENTÍFICOS MEMORABLES

Desentrañando la hélice: Watson, Crick y Franklin. Por: Alejandro Galindo García, Erick N. Sánchez Sánchez y Susan Karen Pérez Salazar

James Dewey Watson.

mann Joseph Muller, Tracy Mor-

gía basada en la difracción de los

ton Sonneborn y Salvador Luria.

rayos X, esencial para la investigación de la estructura de moléculas

Nació el 6 de abril de 1928 en la ciudad de Chicago, Estados Uni-

En 1951, Watson observó por pri-

grandes, era una tecnología que ni

dos. Se recibió como licenciado en

mera vez el patrón de difracción

Watson ni Crick conocían, por lo

Zoología en 1947. Durante estos

de rayos X del ADN cristalino,

que hicieron su mejor esfuerzo con

años despertó su deseo por apren-

en una conferencia que presentó

la única herramienta a su alcance,

der genética, por lo que ingresó a

Maurice Wilkins, un físico neoze-

la construcción de modelos.

la universidad de Indiana en Bloo-

landés. Esto le motivó en gran me-

mington, donde realizó su tesis

dida a cambiar la dirección de sus

El libro “La naturaleza del enlace

sobre el estudio del efecto de los

investigaciones hacia la química

químico” de Pauling, se convir-

rayos X en la multiplicación de los

estructural de los ácidos nucleicos

tió en la base para los estudios de

virus que infectan a las bacterias

y proteínas. Fue entonces que fue

Watson en su arrojo por construir

(llamados bacteriófagos), bajo la

aceptado para trabajar en el Labo-

un modelo plausible. Sin embargo

supervisión de los genetistas Her-

ratorio de Cavendish de la univer-

tanto el mismo director del Cavedi-

sidad de Cambridge, en Inglaterra.

sh como el director de cristalogra-

Ahí conoció por primera vez a su

fía, insistieron en que los estudios

futuro colaborador Francis Crick,

del Consejo de Investigaciones

que en ese entonces tenía treinta y

Médicas no debía correr el riesgo

cinco años.

de repetir la investigación del King´s College.

Watson y Crick estaban destinados a investigar la estructura del ADN;

La exploración de Watson y Crick

sin embargo, sus superiores los des-

no era para determinar la compo-

animaron ya que ese trabajo se rea-

sición química de la molécula del

lizaba en el King´s College, donde

ADN. En ese entonces ya se sabía

se realizaban investigaciones entre

que estaba compuesta de cuatro

Wilkins y una química británica

bases nitrogenadas unidas por una

de treinta años llamada Rosalind

estructura de fosfato-azúcar, lo que

Franklin.

nadie sabía era la forma de la estructura ni la forma en la que se

La cristalografía era una tecnoloAbril 2013 | Doble hélice: 60 años

14

unían las parejas de las bases.

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Desenmascraando la hélice: Watson, Crick y Franklin. asentado aquel maravillo hallazgo. El descubrimiento llegó poco des-

pero Watson lo abandonó por ser contrario a los intereses económi-

pués, cuando Watson y Crick asis-

Posteriormente, Watson trabajó en

cos de intentar patentar los genes,

tieron a un seminario en donde

el Instituto Tecnológico de Califor-

que él considera patrimonio de la

parecieron malinterpretar la infor-

nia, en Pasadena, y en la Univer-

humanidad.

mación que Franklin hacía sobre

sidad de Harvard, donde impartió

su

Construyeron

clases de bioquímica y de biología

Entre sus obras destacan “Mole-

un modelo e invitaron a la pareja

molecular. Finalmente ayudó a

cular Biology of Gene” (1965) y

de científicos (Wilkins y Franklin)

descifrar el código genético con-

“The Double Helix” (1968). Cuen-

para que pudieran observarlo, pero

tenido en las secuencias del ADN

ta en su haber con varios premios y

Franklin declinó todas sus ideas.

y descubrió que el ARN mensa-

honores de distintas universidades

jero era el encargado de transferir

e instituciones y es miembro ho-

No pasó mucho tiempo, cuando

el código genético del ADN a las

norario de muchas asociaciones,

con la ayuda de Wilkins Watson

estructuras celulares formadoras

sociedades y academias científicas,

consiguió ver una de las cristalo-

de proteínas, mediante un proceso

como la Academia de las Artes y

grafías de rayos X de Rosalind,

llamado traducción.

las Ciencias americana y la Acade-

investigación.

misma que en cuanto la vio, supo cómo interpretarla.

mia Nacional de Ciencias. En 1968 dirigió el Laboratorio de Biología Cuantitativa de Cold

Francis Harry Compton Crick (1916 – 2004)

Finalmente Watson y Crick logra-

Spring Harbor de Nueva York.

ron conseguir el permiso para utili-

Desde 1988 hasta 1992 dirigió el

zar los servicios del taller del labo-

Proyecto Genoma Humano, en el

ratorio para construir el modelo de

que se ha cartografiado la secuen-

Francis Harry Compton Crick na-

una molécula a gran escala. Tras

cia completa del ADN humano,

ció el 8 de junio de 1916, en Nor-

varias semanas donde realizaron diversos ensayos, el modelo pudo ser visto por primera vez. La molécula del ADN había sido descubierta, tenía la forma de una doble hélice, una larga y tortuosa escalera en la que los peldaños eran las secuencias de las pares de bases. El 7 de marzo de 1953 se la mostraron a sus colegas, pero fue hasta el 25 de abril que el mundo pudo vislumbrar aquel gran descubrimiento. En una corta y sencilla publicación de la revista “Nature” titulado: “La estructura molecular de los ácidos nucleicos” quedó Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

15

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


CIENTÍFICOS MEMORABLES thampton, Inglaterra, siendo el

1954 con una tesis titulada «difrac-

En los últimos años Crick, en co-

hijo mayor de Harry Crick y An-

ción de rayos X: polipéptidos y

laboración con S. Brenner, se ha

nie Elizabeth Wilkins. Crick fue

proteínas». Durante el año acadé-

concentrado más en bioquímica

educado en la pequeña escuela

mico 1953-1954 Crick estaba en el

y genética que conduce a ideas

privada “Mill Hill” en Londres.

Proyecto de Estructura de Proteí-

acerca de la síntesis de proteínas,

Estudió física en University Colle-

nas del Politécnico de Brooklyn en

el código genético, y en particular

ge, en Londres, donde obtuvo una

Brooklyn, Nueva York.

para trabajar en mutantes de tipo

licenciatura en 1937 con resulta-

acridina.

dos mediocres y con problemas de

Hasta 1947 Crick no había co-

comportamiento, en 1939 comen-

noció la biología y prácticamente

Crick se hizo un F.R.S. en el año

zó la investigación para un docto-

ninguna química orgánica o la cris-

1959. Fue galardonado con el Pre-

rado, pero fue interrumpido por el

talografía, por lo que gran parte de

mio Charles Leopold Meyer de la

estallido de la guerra.

los próximos años se gastaron en

Academia Francesa de Ciencias

el aprendizaje de los elementos de

en 1961, y el Premio al Mérito de

Durante la guerra, trabajó como

estos temas. Durante este período,

la Fundación Gairdner en 1962.

científico en el Almirantazgo bri-

junto con W. Cochran y V. Vand

Junto con J. D. Watson, recibió

tánico, principalmente en relación

llevó a cabo la teoría general de la

un premio Research Corporation

con las minas magnéticas y acús-

difracción de rayos X por una hé-

en 1962. Con J. D. Watson y M.

ticas. Salió del Almirantazgo en

lice, y al mismo tiempo como L.

H. F. Wilkins fue presentado con

1947 para estudiar biología.

Pauling y R. B. Corey, sugirió que

el Premio Fundación Lasker en

el patrón alfa-queratina es debido a

1960. En 1962 fue elegido miem-

Con el apoyo de una beca del Con-

alfa-hélices enroscados alrededor

bro honorario extranjero de la Aca-

sejo de Investigación Médica y con

una de otra.

demia Americana de las Artes y las

la ayuda financiera de su familia,

Ciencias, y miembro del University

Crick fue a Cambridge y trabajó

Una influencia importante en la

en el Laboratorio de Investigación

carrera de Crick era su amistad, a

Strangeways. En 1949 se incorporó

partir de 1951, con J. D. Watson,

a la Unidad de Consejo de Investi-

entonces un joven de 23 años, en

gación Médica encabezada por M.

1953 hicieron la propuesta de la es-

F. Perutz. En 1962 se trasladó a un

tructura de doble hélice del ADN y

Conocer la vida de una investiga-

nuevo edificio grande, el Labora-

el esquema de replicación. Crick y

dora británica que nos dio la clave

torio del Consejo de Investigación

Watson posteriormente sugirieron

para desarrollar el modelo estruc-

Médica de Biología Molecular, si-

una teoría general de la estructura

tural del ADN llamado “la doble

tuado en un nuevo hospital.

de pequeños virus.

hélice” tendría que ser cultura ge-

College de Londres.

Rosalind Elsie Franklin.

neral. Se convirtió en un estudiante de

Crick en colaboración con A. Rich

investigación, por segunda vez

propuso estructuras de poliglicina

Se graduó en Cambridge como

en 1950, siendo aceptado como

II y colágeno y (con A. Rich, D. R.

Dra. en Química física y utilizó sus

miembro del Caius College, Cam-

Davies y J. D. Watson) una estruc-

conocimientos sobre las técnicas

bridge, y obtuvo un doctorado en

tura para el ácido poliadenílico.

de difracción de rayos-X en el “La-

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

16

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Desenmascraando la hélice: Watson, Crick y Franklin. boratoire de Services Chimiques

“Fotografía 51”, imagen del ADN

tructural del ADN y no fue hasta

de l’État” en Paris

obtenida por dicha técnica y la cual

que Maurice Wilkins les mostró in-

sirvió como fundamento para la hi-

discretamente a James Watson y a

Su contribución mediante el aná-

pótesis de la estructura doble heli-

Francis Crick la fotografía 51 y los

lisis fotográfico en la llamada:

coidal.

resultados del informe de Rosalind que propusieron su modelo.

“Cristalografía por difracción de rayos-X” abarca desde las estruc-

La técnica de difracción de rayos

turas del grafito, los virus y el más

X puede crear imágenes de peque-

Franklin obtuvo datos que per-

mencionado: el ADN. A Rosalind

ñas estructuras como moléculas,

mitieron definir que el ADN tie-

se le conoce principalmente por la

porque la longitud de onda de la

ne estructura de doble hélice, sin

radiación X es tan pequeña como

embargo, no fue reconocida con

la separación entre átomos produ-

el premio Nobel. Falleció el 16 de

ciéndose reflexiones en los mis-

abril de 1959 debido a emisiones

mos. Los rayos X pasan a través del

de rayos X que le trajeron como

ADN y se reflejan a su paso, se dis-

consecuencia cáncer ovárico, cua-

persan o se difractan en diferentes

tro años antes de que la Academia

direcciones y patrones, cuando los

Sueca reconociera la importancia

rayos X salen del conjunto llevan

del descubrimiento.

un modelo del mismo que se imprime en una película fotográfica. Franklin dirigió los rayos a una fibra suspendida verticalmente de un espesor de un cabello, que contiene millones de filamentos de la forma B del Timo de un becerro. En aquellos años se jugaba la carrera para el descubrimiento es-

Referencias: - Aydon Cyril. 2008. Scientific Curiosity: Everything you want to know about Science. UK. First Pulished. - Nobelprize.org : The official web site of the nobel prize. (s.f.). Recuperado el 20 de Abril de 2013, de Official web site of the Nobel Prize: http://www. nobelprize.org/nobel_organizations/nobelmedia/ nobelprize_org/ - Medicine, N. L. (Septiembre de 1998). Profiles in Science: The Rosalind Franklin Papers. Recuperado el 15 de Marzo de 2013, de National Library of Medicine: http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/ Narrative/KR/p-nid/287

“La ciencia y la vida ni pueden ni deben estar separadas. Para mí la ciencia da una explicación parcial de la vida. Tal como es, se basa en los hechos, la experiencia y los experimentos… Estoy de acuerdo en que la fe es fundamental para tener éxito en la vida, pero no acepto tu definición de fe, la creencia de que hay vida tras la muerte. En mi opinión, lo único que necesita la fe es el convencimiento de que esforzándonos en hacer lo mejor que podemos nos acercarnos al éxito, y que el éxito de nuestros propósitos, la mejora de la humanidad de hoy y del futuro, merece la pena conseguirse”. (Fragmento de la carta que Rosalind escribió a su padre en 1940 a la edad de 20 años.)

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

17

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


CÁPSULAS DE CIENCIA número dos debió haber existido un proceso más complejo para entender las manifestaciones como los contrastes y las correspondencias, existiendo Por: Luis Yair Martínez Córdoba

muchos vestigios de que esto fue así apoyado en muchas lenguas, algunas ya muertas. Por ejemplo, en las comu-

[Cuando no puedes expresarlo con números, tu conocimiento se vuelve pobre e insatisfactorio.]

nidades Taudade de nueva Guinea, se utilizan palabras diferentes para hablar de pares masculinos, pares femeninos y pares mixtos. Inclusive, tal era la ignorancia en la comprensión de

Lord Kelvin

los números de forma abstracta que en muchos idiomas, un ente unitario y un grupo de ellos poseían palabras

Las matemáticas tienen la incerti-

el instinto y amparados en trabajos de

sin relación, como en una tribu de las

dumbre con respecto a si se descu-

antropólogos, afirman que la primera

Islas Fiji donde a un grupo de diez co-

brieron o se inventaron. Podemos

aparición de los números fueron en

cos y diez barcas se les conoce como

decir que las inventamos de lo que

rituales en las que se requería la apa-

“koro” y “bolo” respectivamente, sin

los sentidos aparentemente nos

rición de los individuos en un orden

tener una palabra o regla gramatical

mostraban, generando los números

específico.

que describa la cantidad, sino simplemente poseen un nombre.

racionales, aunque al hacer modelos matemáticos para tales descripciones

Omitiendo todas estas especulaciones,

descubrimos los números irraciona-

resulta de mucho análisis el pensar

El número tres tuvo una comprensión

les.

cómo fue posible que se diera el

abstracta que simbolizaba antigua-

gran salto de entender los números

mente la idea de muchos, teniendo

Lo que es un hecho es que desde

como manifestaciones abstractas.

como marco de referencia la lengua

un origen muy primitivo el hombre

Es decir, imaginen cómo fue que

sumeria utilizada hace cinco mil

utilizaba los números. Aún se debate

nuestros antecesores encontraron la

años, de donde este número conocido

si los primeros números en emplear-

relación que existe entre dos perros,

como “es” fue base en la creación del

se fueron los cardinales (uno, dos,

dos piernas y los dos eventos astronó-

sufijo “s”. Incluso en varios dialectos

tres…) o los ordinarios (primero,

micos conocidos como noche y día.

y lenguajes ancestrales solo tenían

segundo, tercero...). Los que apo-

Esto seguramente empezó mediante

nombre los primeros dos números,

yan la primera teoría nos dicen que

el agrupamiento de los entes que los

por ejemplo “urapun” para el uno,

los números cardinales cubrían las

rodeaban y sus relaciones sociales,

“okosa” para el dos, “okosa-urapun”

necesidades basales de la humanidad,

entendiéndose como parte de una

para el tres y “okosa-okosa” para el

tales como la cantidad de animales

sociedad, como individuos y en sí,

cuatro; todos ellos en los dialectos de

que se necesitaban para suplir el

formando conjuntos.

nativos en unas islas cerca de Papúa Nueva Guinea, teniendo por cierto

alimento; pero la antítesis nos dice que de esto se encargaba simplemente

Posterior a ello, para el análisis del

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

18

la palabra “ras” como sinónimo de

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Números. muchos, cifra usada en cantidades de

atraviese para contabilizar el cinco.

conjuntos superiores a cuatro. Esta

Cuando la humanidad empezó a filosofar sobre su vida, el sol era el

idea del tres como combinación de

Un hecho importante es que en las

símbolo máximo de la divinidad,

la unidad con la dualidad, del cuatro

lenguas indioeuropeas y algunas po-

por lo que al empezar a observar

como dos conjuntos de dos y del

cas que no lo son, los nombres de las

estos fenómenos y poderlos describir

cinco como muchos es repetida en

fracciones o porciones se derivan del

mediante el uso de las matemáticas,

muchísimas comunidades y tribus

número de partes, como tercio (dividir

se cayó en la cuenta de que poseíamos

extintas en todas partes del mundo.

en tres), décimo (dividir en diez), pero

dos grandes faros celestes (sol y luna).

la división entre el número 2 tiene un

Aunado a esto se dividió el tiempo

Lo que resulta muy curioso para el

nombre que no depende de éste, el

en tres: presente, pasado y futuro; y

análisis es que a pesar de no tener

cual es medio o mitad. Probablemen-

debido a que el eje de rotación de la

palabras para el tres y el cuatro, todo

te en tiempos de antaño fue durante

tierra es más o menos la misma direc-

parece indicar que empezábamos a

mucho tiempo la única abstracción de

ción, tenemos cuatro estaciones del

entender la abstracción de estos aun-

fracciones que se conocía.

año. Aquí es donde empezó el debate

que como meras manifestaciones del

de si los números fueron, por lo tanto,

todo y su manifestación en dualidad.

Una vez que asimilamos esas canti-

descubiertos por el hombre para

Pero la cuestión fuerte es el poner en

dades de forma abstracta con el pasar

explicarse lo que le rodeaba (desde

duda, como siempre se debe hacer

de los años, no se tardó mucho en que

sus necesidades basales hasta su idea

para llegar al conocimiento, el ¿por

por medio del estudio de la naturaleza

de la divinidad), o si fueron inventa-

qué hasta esos números? Algunos

se les empezaran a atribuir propieda-

dos como un proceso evolutivo y de

apuntan como causa el hecho de que

des especiales. Algunos textos indios

desarrollo del pensamiento.

contamos con 4 dedos del mismo

informan en manuscritos que los

tamaño y era lo que utilizábamos

números son divinos y no tardaron en

En 1930, Tobías Dantzig en su libro:

para contar, pero una teoría menos

llegar a Grecia estas ideas, viéndose

“Números, el lenguaje de la ciencia”,

conservadora está ligada con nuestra

reflejadas en Pitágoras con su senten-

nos describe un experimento en el

habilidad perceptiva, la cual ronda en

cia: “Todo está dispuesto en función

que demuestra el conocimiento de un

una capacidad de contar de un solo

del número”. Todo esto generó dos

ave para reconocer y distinguir entre

vistazo entre 4 y 5 objetos, motivo

vertientes muy marcadas: desarrollos

cuatro objetos. “Un hombre quería

que especulativamente generó que en

en la teoría del número y el desarrollo

dispararle a un cuervo que tenía un

los pubs ingleses se contabiliza desde

de la numerología, la cual dice que

nido en la torre de reloj de su finca.

hace ya bastante tiempo, el tan co-

todos los aspectos del universo están

Al acercarse, el cuervo abandonaba

nocido sistema de cuenta de 4 líneas

asociados con los números y sus

su nido y volaba a un gran árbol

verticales y una línea diagonal que las

idiosincrasias.

donde esperaba a que el hombre se

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

19

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


CÁPSULAS DE CIENCIA fuera para regresar al nido. Un día,

las pasó al hombre y no las hizo evi-

fenómenos de la naturaleza? Por la

se le ocurrió entrar al hombre con un

dentes a los ojos”. Un matemático de

intervención humana de acuerdo con

amigo suyo, saliendo solamente uno

IBM, Pickover, dice: “No sé si Dios es

dichos psicólogos y científicos moder-

de ellos para confundir al cuervo, el

matemático, pero las matemáticas son

nos, ya que el modelo del Universo

cual no cayó en la trampa y esperó

el telar donde éste hila al Universo.

ha sufrido una evolución, cambio

en el árbol hasta que los dos hombres

de falsos principios y de sentido. Es

dejaron la torre. Se repitió con tres

Naturalmente, existe la visión con-

un tipo de selección natural donde

y cuatro hombres, con diferentes

traria que indica que las matemáticas

la idea más apegada a la realidad es

secuencias de entrada y salida, hasta

no suceden fuera del cerebro huma-

la que sobrevive. Por ejemplo, en el

que con cinco hombres el cuervo

no, indicando que otra civilización

modelo de Kepler era aceptable solo

perdió la cuenta y, entrando cinco y

inteligente puede desarrollar modelos

si predecía y explicaba el comporta-

saliendo cuatro, el cuervo entró a la

matemáticos completamente diferen-

miento de los planetas.

torre”. La importancia de este experi-

tes. Filósofos como Immanuel Kant

mento es que el animal no solo tiene

lo nombra la libertad de las matemáti-

Al final, yo creo que ni la visión

la capacidad cognitiva de distinguir

cas, donde incluso el hombre tiene el

platónica moderna ni la visión de

hasta cinco entidades, sino que pudo

poder de postular e inventar modelos

selección natural tienen una respuesta

realizar abstracciones y adiciones.

y estructuras matemática y adaptar-

absoluta. Concluyo con una publi-

Esto refuerza la teoría de que los

las a lo que observa. Casi todos los

cación del mejor matemático actual

números fueron pues, descubiertos tal

psicólogos modernos defienden esta

desde mi humilde opinión: Stephen

como defendía Einstein al cuestionar:

postura. Científicos como los psi-

Wolfram. Él desarrolló un programa

¿Cómo es posible que las matemáti-

cólogos Lakoff y Núñez realizaron

de nombre Mathematica, que resuelve

cas, producto del pensamiento huma-

estudios psicológicos y neurológicos

cálculos que eran imposibles de hacer

no independiente de la experiencia,

sobre la funcionalidad del cerebro y

hasta que los programó. Menciona

encaje tan bien con los objetos de la

concluyen que las matemáticas tienen

que puede y reemplazará en un futuro

realidad física?

rostro humano.

la infraestructura de las matemáticas, poniendo como base para los

Esta visión de descubrimiento

Estos experimentos muestran que los

modelos de la naturaleza sencillos

lleva por nombre “visión platóni-

bebés poseen mecanismos innatos

programas informáticos, en lugar de

ca”, debido a que Platón decía que

para reconocer números en pequeños

las ecuaciones matemáticas que han

las matemáticas son universales y

grupos y que los niños adquieren

dominado la ciencia, mencionando

atemporales, cuya existencia es in-

capacidades aritméticas simples es-

que el secreto de la naturaleza es la

dependiente del hombre. La llamada

pontáneamente, siendo estimulada la

programación de datos sencillos que

visión platónica modificada (teoría

corteza parietal del cerebro y que en

generarán complejidad.

más reciente) nos dice que las leyes

conjunto con las conexiones neuro-

de la naturaleza se expresan como

nales del tacto, vista y oído, conclu-

ecuaciones matemáticas, el universo

yen que por naturaleza el uso de las

tiene estructura fractal, las galaxias

matemáticas es un proceso evolutivo

Texto recomendado:

siguen patrones en espirales áureas,

que desarrolla nuestro cerebro, a fin

Livio, M. (2006). La proporción

etcétera; por lo que las matemáticas

de adaptarnos al ambiente mediante

áurea: La historia de Phi, el número

son el lenguaje del universo. Kepler

la utilización de las matemáticas. ¿Por

más sorprendente del mundo. Barce-

dice: “Dios creó las matemáticas y se

qué las matemáticas encajan con los

lona, España: Ariel.

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

20

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


ARTE E INGENIERÍA

Protocolo de figura latente Por: Alexis Cruz Herrera El Protocolo de Figura Latente (PFL) toma forma mediante una instalación audiovisual que usa muestras de ADN para crear representaciones de imágenes prediseñadas. La instalación incluye un experimento científico en vivo, resultando en una videograbación que muestra el proceso de formación. el ADN que serían hechos por cada enzima posible y simula varias Las técnicas utilizadas en el PFL, se fundamentan en la restricción

de las combinaciones posibles de estas enzimas.

de la digestión de muestras de ADN y la electroforesis en gel. El proceso de formación de imágenes PFL se basa en saber qué tama-

El programa simula miles de combinaciones para cada carril de la

ño de ADN se requiere para cada banda y así moverse a la velo-

imagen y clasifica cada combinación de acuerdo a la desviación

cidad adecuada para que la imagen se forme correctamente. Esto

de cada banda desde el ideal. Una vez que la mejor combinación

es esencialmente realizar biología molecular a la inversa. Ya que

es encontrada, el programa da salida a la mejor combinación de

generalmente, los científicos utilizan técnicas de imagen para de-

enzimas para lograr esto. El proceso de formación de imágenes en

terminar la secuencia genética de un organismo, mientras PFL uti-

la electroforesis en gel se captura directamente de las cámaras de

liza secuencias conocidas para producir imágenes “planificadas”.

vídeo conectados a la mesa de trabajo de la instalación.

Para determinar las dimensiones adecuadas de cada banda, se re-

Esto se logra a través de una nueva combinación de LEDs (del in-

quirieren programas de simulación personalizados. En este caso el

glés Light Emitting Diode o Diodo Emisor de Luz) de color azul, y

simulador PFL primero determina el tamaño ideal de la muestra

filtros acrílicos pintados que permiten haceer más visibles los movi-

de ADN para la producción de las bandas en dimensiones ade-

mientos del ADN y sin protección para la vista. A diferencia de los

cuadas. Esto es posible debido a que muchos organismos tienen

trabajos de laboratorio, donde el proceso de formación de imágenes

regiones estables de ADN con poca variación.

se produce sólo al final de la electroforesis y con frecuencia requiere

Entonces se catalogan exhaustivamente los puntos de corte sobre

protección contra la luz UV.

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

21

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


ARTÍCULO DEL MES

Estructuras moleculares de los ácidos nucléicos. Una estructura para el ADN.

Por: Susan Karen Pérez Salazar

Fue hace 60 años, el 25 de abril de

Crick no fueron la excepción y se

manecillas del reloj, con las cade-

1960 que en las páginas de la re-

basaron en el modelo propuesto de

nas corriendo en dirección contra-

vista Nature los científicos James

Pauling y Corey el cual constaba

ria.

Dewey Watson de Estados Unidos

de tres cadenas entrelazadas, con

y Francis Harry Compton Crick de

las bases hacia el exterior y los fos-

Este modelo se asemejaba al pri-

Inglaterra propusieron una estruc-

fatos en el eje.

mer modelo de Furberg, con las ba-

tura para la que llamaron “sal del

ses orientadas hacia el interior de

ácido desoxirribonucleico” puesto

Sin embargo, esta estructura no

la hélice y los fosfatos por fuera. La

que presentaba características im-

era tan satisfactoria para Watson y

configuración del azúcar de forma

portantes de interés biológico.

Crick por no tener tan clara la inte-

casi perpendicular a la base que tie-

racción entre las fuerzas que man-

ne adherida y los átomos cercanos

Durante los años cuarenta y cin-

tenían unidas a la estructura y el

a él. En cada cadena existe un re-

cuenta se desarrollaban las inves-

respaldo por las leyes de las cargas

siduo 3-4 Armstrong en dirección

tigaciones y propuestas sobre la

electroestáticas. Analizaron que, si

–z con un ángulo supuesto de 36°

estructura del ADN. Watson y

los fosfatos mantenían una carga

y un patrón de repetición cada 10

negativa y estaban en el eje, debe-

residuos es decir después de 34 Ar-

rían repelerse por la naturaleza de

mstrong.

sus cargas y que el material reproducido en los diagramas de rayos

La estructura propuesta mantiene

X no correspondían al ácido libre.

a las dos cadenas por las bases purínicas y pirimidínicas ordenadas

La propuesta fue una estructura

en pares y enlazadas por puentes

totalmente diferente ya que cons-

de hidrógeno con la otra cadena

taba de dos cadenas helicoidales

idénticas a la complementaria pero

enrolladas en torno al mismo eje

de sentido contrario. Para que el

y al saber que la cadena constaba

enlace pudiera llevarse a cabo, la

de grupos diésteres de fosfato unidos a residuos de b-D-Desoxirribofuranosa con enlaces de 3’ – 5’ se encontraban relacionadas por una diada* perpendicular al mismo eje siguiendo un giro en sentido de las Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

22

* [DIADA: Pareja de dos seres o cosas estrecha y especialmente vinculados entre sí.]

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Estructuras moleculares de los ácidos nucléicos. base de una cadena con la otra

queña parte de lo que se desarro-

debe ser una pirimidina y el otro

Por lo que el apareamiento especí-

llaría en una de las ciencias más

una purina es decir adenina-timina

fico que sugieren Watson y Crick

interesantes e importantes del siglo

y guanina-citosina.

sugiere la existencia de un meca-

XX.

nismo de copiado de material gePor lo tanto, se podría tener una

nético.

secuencia específica de las bases la cual determina automáticamente

En la publicación los científicos

la secuencia de la otra; siendo con-

agradecen el apoyo brindado al

firmada dicha suposición por ex-

Doctor Jerry Donohue a M.H.F.

perimentos que demostraban que

Wilkins y a la Dra. R. E. Franklin

la proporción en la cantidad de

por los resultados de sus experi-

adenina frente a la timina, al igual

mentos inéditos, así como también

que, la de la guanina frente a cito-

a sus colaboradores en el King’s

sina son siempre muy próximas a

College en Londres.

- Watson, J. D., & Crick, F. H. (1953). Molecular structure of nucleic acids. Nature , 737-738.

la unidad en el ácido desoxirribonucleico.

Referencias:

Esta propuesta fue apenas una pe-

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

23

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


AGENDA

Mayo 2013 El Ins'tuto

Politécnico Nacional, la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología y el Gobierno del Distrito Federal (Delegación Gustavo A. Madero). Te invitan a: «La Feria de la Ciencias: Curiosidades cienLficas» El evento está abierto a todo el publico y se desarrollarán experimentos, conferencias y talleres. El evento será en la explanada de la cabecera municipal ubicada en 5 de Febrero, Esq. Vicente Villada, Delegación Gustavo A. Madero

Exposiciones sobre el desarrollo de experimentos en diferentes materias.. Conferencias sobre estados de la materia, el universo y los reinos de la naturaleza. Talleres sobre reciclaje de papel y origami entre otros. No es necesario que traigas material. IFeriaDeCienciasCuriosidadesCienBficas @FeriaCuriosidad

TALLER DE AJEDREZ HORARIO Martes 16:00-­‐19:00 y Jueves 10:00-­‐13:00 (TALLER En Tutorías) DE AJEDREZ Únete al grupo de Facebook “Chessupibios” Horario: Informes roslia_g@hotmail.com Martes 16:00-19:00 y Jueves 10:00-13:00 En Tutorías Únete al grupo de Facebook “Chessupibios” Informes roslia_g@hotmail.com

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

24

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


IMAGEN DEL MES

[La cadenas de ADN con cuatro hélices son conocidas como G-cuádruplex. La ‘G’ se refiere a la guanina, una de las bases químicas del ADN. Los investigadores parecen relacionar la formación de estas cadenas con la guanina, pues en las células donde se encontraron, habían grandes y raras concentraciones de ésta. Ahora se sabe la G-cuadruplex se encuentra en seres humanos. El paso a seguir es analizar las implicaciones en cuanto al desarrollo del cáncer y si su estudio puede aportar al tratamiento de esta enfermedad. ] Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells, Giulia Biffi, David Tannahill, John McCafferty & Shankar Balasubramanian, Nature Chemistry 5, 182–186 (2013)

Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

25

iBIO |SEIBT | Año 1 | Número 2


Abril 2013 | Doble hélice: 60 años

SEIBT | Año 1 | Número 2

Portada: Escultura ADN (DNA sculpture), Museo de las Ciencias Príncipe Felipe, Valencia, España. Arquitecto: Santaigo Calatrava, 2000.

i


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.