Foto: tomada de The Scientist
Desde sus inicios, la forma en que se almacenaba y transmitía la información genética entrañaba cierto misterio. De una idea surgieron varias, y de pequeños pero seguros pasos se fueron construyendo las bases para que, en 1953, gracias a Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick se diera a conocer la estructura del ADN. La historia de esta molécula dejó (y deja) en claro que la ciencia debe ser colaborativa, sistemática y perseverante.
El ácido desoxirribonucleico (ADN), conocido muchas veces como la molécula de la herencia, es el portador de la información genética de los organismos y algunos virus. En él están “codificadas” las “instrucciones” que, en gran parte, determinan la biología del individuo y que se transmiten a su descendencia. Este manual está escrito en un lenguaje de cuatro “letras”, compuestos a las cuales el hombre ha denominado A, T, C y G, y que tienen complementariedad A-T y C-G.
Por medio de la replicación, esta molécula produce copias casi idénticas de sí misma (a menos que se den errores y se produzcan mutaciones, o por la propia variabilidad que involucra la reproducción), y así se conserva o varía.
Mediante la transcripción genera un ácido similar, el ARN, en el cual T se sustituye por U, y constituye una especie de mensajero entre el ADN y las proteínas, aunque esta no es su única función.
Estas últimas son producto de la traducción del ARN, donde, de tres en tres, las “letras” del ARN indican un aminoácido (los bloques con que se construyen las proteínas). O sea, tres letras en el ADN indican tres letras en el ARN, y estas un aminoácido, que constituirán las proteínas, indispensables para la vida.
Estos procesos forman parte del “dogma central de la biología”, propuesto por Watson y Crick, pero que se ha visto sometido a muchas modificaciones. En algunos casos, no solo el ADN sirve como plantilla para el ARN, sino también viceversa, como ocurre en algunos virus gracias a una enzima llamada retrotranscriptasa, o bien es este ácido ribonucleico el que se replica a sí mismo, como también ocurre en ciertos virus.
Además, el ARN no siempre tiene una función “codificadora” sino también reguladora, catalítica, como las ribozimas, u otras, y no en todos los casos un triplete de ARN da el mismo aminoácido (esta correspondencia se denomina código genético), existiendo incluso algunos casos únicos y excepcionales.
Los priones, proteínas de plegamiento anómalo, también han demostrado la capacidad de almacenar información en su estructura, una función que, anteriormente, solo se le atribuía al ADN.
Ya desde la década de los 70 se llevaron a cabo intentos de modificación genética, y lo que en sus inicios fue una simple transgénesis, hoy llega hasta la síntesis de cromosomas, a la edición del ADN in vivo y la reescritura del código genético.
Un salto vertiginoso lo constituyó la modificación de CRISPR/Cas9, una sistema de defensa bacteriano (que también tiene un pasado misterioso) por Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier, trabajando desde continentes distintos, lo que les valió el Premio Nobel de Química en 2020.
Este descubrimiento inició una revolución científica al abrir un amplio espectro de posibilidades de edición genética, las cuales aún se expanden, y despiertan fascinación y temor. A este hito, se le suma uno más reciente que rompe nuevamente con el dogma central, y promete dar otro impulso a esa revolución.
Hasta ahora, en la naturaleza los ácidos nucleicos se sintetizan a partir de un molde precedente, diferencia con respecto a la síntesis química, o abiótica. Sin embargo, un nuevo hito ha visto la luz en la biología molecular. El pasado 16 de abril, en una publicación de Science, un grupo de científicos de Stanford dio a conocer una nueva enzima de defensa bacteriana que sintetiza ADN ¡sin un molde de ácido nucleico previo! Esto supone un cambio en el paradigma de que la información fluye desde el ADN a las proteínas, y puede sentar bases sin precedentes para las investigaciones biológicas.
Esta nueva maravilla de la biología, denominada DRT3, está constituida por dos transcriptasas inversas, una que sintetiza ADN a partir de una plantilla de ARN y otra que lo hace a partir de su propia estructura como molde. Este método es empleado para la protección contra fagos (virus que infectan bacterias) y, según los autores, está ampliamente extendido en el mundo bacteriano.
Hipótesis incipientes sugieren el papel de las moléculas de ADN sintetizadas en el silenciamiento o marcaje del genoma viral para su inactivación. Como otros estudios han revelado, las transcriptasas inversas demuestran ser enzimas adaptables, versátiles y altamente útiles. DRT3 genera una molécula de ácido desoxirribonucleico con secuencia específica; sin embargo, como ocurrió con CRISPR, si es modificada para personalizar dichas secuencias, muchas nuevas posibilidades podrían surgir para la biología molecular.
Después de los avances vertiginosos que ha experimentado la biología en este siglo, con el surgimiento de la biología sintética como ciencia de punta, demostrando el poder del desarrollo científico, es increíble descubrir cuánto aún nos falta por explorar. El universo de los microorganismos guarda un sinfín de enigmas, secretos y sorpresas, y queda mucho por estudiar todavía entre estas pequeñísimas criaturas. Sin dudas, la realidad supera la mejor de las fantasías.