Por Oswaldo Báez Tobar
Día del ADN
La comunidad científica internacional ha instituido el Día del ADN. Pero ¿por qué se asigna un día en el año para celebrar a una molécula? ¿Qué tiene esta macromolécula para merecer tanta atención en todo el mundo? El Día mundial del ADN se celebra el 25 abril por una razón histórica: el descubrimiento de la estructura del ADN tuvo lugar en abril de 1953, es decir hace 72 años, tiene especial trascendencia porque fue uno de los descubrimientos más importantes del siglo XX y el de mayor incidencia para el ser humano y para la sociedad.
Es ampliamente conocido que el ácido desoxirribonucléico o ADN almacena y transmite la información genética en los seres vivientes. Este conocimiento parte de las investigaciones de Oswald Avery y colaboradores quienes en 1944 establecieron que la información genética está contenida en la molécula de ADN; empero, fue el descubrimiento de su estructura efectuada por James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin en 1953, el acontecimiento que transformó a las ciencias de la vida.
El descubrimiento de la estructura del ADN tuvo gran influencia en la Biología moderna porque marcó el nacimiento de la Biología molecular, Genética molecular; la genómica, proteómica y nutrigenómica; abrió la puerta a la ingeniería genética y a la moderna biotecnología. Pronto el tema del ADN pasó a ocupar las discusiones en el ámbito académico mundial desde donde trascendió a través de las instituciones de educación y de los medios de comunicación a todos los espacios culturales y sociales.
Estructura y propiedades del ADN
El ADN es una macromolécula comparable a una escalera en espiral formada por dos cadenas complementarias en forma de hélice, cuya estructura externa es una sucesión de moléculas de azúcar (la desoxirribosa, de ahí su nombre), alternando con grupos fosfato; entre las dos cadenas se ubican las bases nitrogenadas: adenina A, timina T, guanina G, y citosina C, a manera de peldaños de la “escalera”.
Producto de la evolución molecular en los albores de la vida en la Tierra, el ADN tiene una composición química y una arquitectura molecular muy particular, lo que le confiere características especiales, como son: la especificidad que deriva de la secuencia de las bases nitrogenadas: adenina, timina, guanina, y citosina; la mutabilidad debido a cualquier cambio en el orden de las mencionadas bases; la replicabilidad o capacidad de autoduplicarse en virtud del ensamblaje de una nueva cadena sobre la preexistente que le sirven de molde, y, la transcripción en ácido ribonucléico mensajero, ARNm, a través del cual se produce la traducción del código genético en proteínas: moléculas esenciales en la estructura de las células y el funcionamiento de todos los seres vivientes. (1)
En organismos sencillos como las bacterias el ADN se encuentra formando un anillo, en cambio en los organismos superiores el ADN se encuentra constituyendo estructuras complejas: los cromosomas que se encuentran el núcleo de la célula y contienen a los genes ordenados en forma lineal en cada cromosoma. La especie humana tiene 23 pares de cromosomas.
El ADN alcanzó la estructura de doble hélice como resultado de un proceso de selección molecular. La presencia de las dos cadenas le da estabilidad la molécula, facilita su reparación (cuando se daña por efecto de las radiaciones ultravioletas y otros factores mutagénicos), asegura la duplicación en dos moléculas gemelas en el proceso previo a la división celular y la consiguiente transmisión de la información genética a la descendencia. El ADN con excepcional fidelidad almacena y transmite la información genética; apareció en un período temprano en la evolución de la vida y se ha mantenido como tal a través de millones de años mantenido la unidad y la continuidad de la vida en la Tierra. La molécula de ADN es por sí misma una maravilla de la evolución.
Alfabeto y lenguaje de la vida
El ADN es el alfabeto en el que está escrito el “libro de la vida”. Mientras nuestro alfabeto tiene 26 letras, el alfabeto genético tiene apenas cuatro letras A, T, G, C que corresponden a las cuatro bases nitrogenadas del ADN, con las cuales se forman tripletes (o palabras de tres letras que tienen un significado propio). Esta similitud con el español – o con cualquier otro idioma- es útil para entender el lenguaje genético y la forma como se transmite su significado; pues, así como una oración expresa una idea o un mensaje, el lenguaje del ADN contiene y transmite una instrucción o la orden para elaborar un producto como es una molécula ácido ribonucleico, ARN o una proteína.
El trabajo de los genetistas y biólogos moleculares se orientó a “deletrear” el ADN, es decir a secuenciar el orden de las bases nitrogenadas ATGCTGCAAGTCTGCA…lo que es equivalente a deletrear una palabra como lo hace un niño y entender su estructura y su significado; formidable tarea que llevó muchos años de investigación hasta que se logró descifrar el código genético.
Con este avance al parecer se llegó a saber todo lo que interesaba a los biólogos moleculares; pero la investigación continuó y los resultados fueron sorprendentes: el ADN no solo es la “molécula clave de la vida” sino que es “el libro de la vida en la Tierra”. La existencia de todo ser viviente depende en último término del ADN, pues en su estructura molecular está contenido el programa (o el plano) para la constitución de una bacteria, una planta, un ave o un ser humano, y también, ha permitido rastrear la historia de la vida a través del tiempo.
Tecnología del ADN
Pronto se desarrolló la técnica del ADN recombinante que es “la combinación artificial de hebras de ADN distintas en una configuración que no existe en la naturaleza, para dar lugar a una disposición con nuevas propiedades”. (2) Esto significa en términos simples: copiar, cortar y pegar la información molecular contenida en el ADN con objetivos específicos, lo cual dio origen la biotecnología moderna, los organismos genéticamente modificados o transgénicos, la edición de genes…
Dado que la información genética del ADN está contenida en la sucesión de las bases nitrogenadas A,T,G,C fue necesario determinar el orden en el que se disponen dichas moléculas (lo que se conoce como la secuenciación del ADN). Esto se inició con el Proyecto Genoma Humano cuyo borrador fuera publicado el año 2003, que dio nacimiento a la ciencia de la genómica y sus derivaciones: proteómica, metabolómica, nutrigenómica y otras. Una verdadera revolución del conocimiento y el pensamiento biológico.
Revolución del ADN
J. Meddox, ex-editor de la revista Nature al referirse a las revoluciones científicas del siglo pasado, expresó que la teoría especial de la relatividad, la mecánica cuántica y el descubrimiento de la estructura del ADN constituyen los acontecimientos más relevantes para la ciencia en siglo pasado.
Las dos primeras corresponden a la física y la tercera a la biología. Las tres produjeron grandes cambios en la concepción de mundo y en la relación de ser humano con el entorno; pero la revolución del ADN abrió un campo de dimensiones nunca antes imaginadas, que se concretó en el conocimiento de los seres vivos en el nivel molecular, los mecanismos íntimos de transmisión de la herencia, la identidad biológica humana, la estructura y funcionamiento de los genes, los genomas y la intervención en ellos con fines de investigación y aplicación práctica.
En el ámbito de la evolución el ADN permitió entender la unidad y la continuidad de la vida, pues los seres vivientes están constituidos de ADN en su estructura molecular última (solo algunos virus tienen ARN). Además, con las técnicas modernas de recuperación del ADN de restos fósiles ha sido posible hallar el ADN antiguo, y, mediante las técnicas de Reacción en Cadena de la Polimerasa, PCR (por las siglas en inglés), ha sido posible obtener miles de copias y secuenciar su constitución con lo cual se compara el ADN antiguo con el extraído de parientes actuales, de ese modo estableció la relación de parentesco entre los seres vivientes actuales y los de épocas pasadas. Así se pudo establecer la relación evolutiva que existe entre todos los seres vivientes de la Tierra. Además, el conocimiento de la universalidad de código genético fue la prueba molecular de la evolución y de la unidad de todos los seres vivos.
ARN, clases y funciones
El ADN y el ARN son ácidos nucleicos, componentes esenciales de las células de todos los seres vivientes; son moléculas hermanas en su estructura, pero tienen diferencias que se puede resumir en las siguientes:
El ARN está constituido por una sola cadena o hebra, tiene la base nitrogenada uracilo en vez de timina, con lo que las bases nitrogenadas son adenina A, uracilo, U, citocina C y guanina G, además del azúcar: la ribosa. Contiene la información genética que es fundamental para la expresión y regulación de los genes; interviene en la interpretación del mensaje genético que está contenido en el ADN, lo que se inicia con la transcripción del ADN en ARN.
La biología molecular actual reconoce varios tipos de ARN y sus funciones:
ARN mensajero o codificante (ARNm), su función es transmitir la información contenida en el ADN y expresar el código genético en la síntesis de proteínas, al fijar el orden de los diferentes aminoácidos.
ARN de transferencia (ARNt) transportan aminoácidos a los ribosomas para la síntesis de las proteínas.
ARN ribosómico (ARNr) se asocian con proteínas específicas y forman los ribosomas, organelos donde tiene lugar la síntesis de las proteínas.
Se conoce ahora que hay otros tipos de ARN, estos son: el ARN “no codificante” (ARNnc) que no se traduce en proteínas pero que tienen función reguladora de la expresión de otros genes, es decir, activan o desactivan genes, interferir la replicación de los genes: ARN de interferencia (ARNi), microARN (miARN) son pequeñas moléculas que regulan la expresión de los genes a nivel post-transcripcional e intervienen en el desarrollo y la diferenciación celular. El ARN catalizador que opera como biocatalizador de los procesos de síntesis. El ARN mitocondrial (ARNmt), como su nombre lo indica se encuentra en las mitocondrias de las células, porque las mitocondrias tienen su propio proceso de síntesis, tienen también formas propias de ADN y ADN. (5)
A manera de conclusión
Hace varias décadas la biología molecular dio atención preferente al estudio del ADN, en tanto que al ARN se le consideró como una molécula accesoria; ahora se sabe que el ARN tiene tanta importancia como el ADN. El ARN lee el código genético y lo interpreta en la síntesis de proteínas, que se lo explicaba como un proceso lineal y continuo; pero, ahora se sabe que no es lineal ni continuo, sino mucho más complejo en el que intervienen varios tipos de ARN, cada con uno con funciones específicas.
El ADN está constituido por regiones que codifican para la síntesis de proteínas, este es ADN codificante, el 3% de la molécula; conoce ahora que la mayor parte del ADN el 97% es no codificante, razón por la cual se le consideraba como “basura o chatarra”. Este fue un error conceptual porque dejaba sin explicación el rol de la mayor parte del genoma, pues se daba por aceptado que la evolución en millones de años habría producido basura genética, lo que era ilógico.
En años recientes la biología molecular ha avanzado mucho, con lo cual ha sido posible ampliar y profundizar la visión del ADN y del ARN; entender cómo opera el ARN y cuál es su importancia para la vida, lo que amplía el ámbito de la biología teórica y abre las posibilidades de aplicación en las ciencias médicas. El ARN juega un papel fundamental en las terapias biológicas que utilizan componentes biológicos para tratar enfermedades, como en la inmunoterapia contra el cáncer. El potencial del ARN es innegable; se puede esperar avances que transformen el tratamiento de enfermedades crónicas y emergentes. (6)
Se afirma con razón que el siglo XX fue el siglo del ADN y el siglo XXI es el siglo del ARN.
Referencias
- Ayala, F. 1980. Evolución Molecular. Ediciones Omega, S. A. Barcelona.
- Rodríguez-Tarduchy, G., Martínez del Pozo A. 2016. ¿Por qué somos como somos? Ed. Bonalletra Alcompas, S.L. España.
- Díaz, A., Golombek, D. Compil. 2007. ADN cincuenta años no es nada. 2ª. edición. Siglo XXI Editores, Argentina, S.A.
- Rodriguez-Taduchy, G. Martinez del Pozo, A. Op.cit.
- https://Concepto, Estructura y función del ADN y ARN. 2022.
- Paz y Miño, C. El ARN: Revolucionando la Medicina Moderna. Noticiero Médico. 03-02-2025.
Quito, mayo 2025.