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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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unían las parejas de las bases.
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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
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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-
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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.)
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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
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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
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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.
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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.
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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
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* [DIADA: Pareja de dos seres o cosas estrecha y especialmente vinculados entre sí.]
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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-
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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
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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
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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)
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Portada: Escultura ADN (DNA sculpture), Museo de las Ciencias Príncipe Felipe, Valencia, España. Arquitecto: Santaigo Calatrava, 2000.
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