Cuatro razones que hacen al ADN una molécula tan inteligente
Jennifer Green y Dhruti ShahBBC, Ciencia
Está estructurado como una escalera, se a
bre y se cierra como una cremallera y codifica los datos como la clave Morse. Es el ADN, la molécula que contiene nuestra información genética, y cuya estructura se conoce desde hace 60 años.
La publicación de esa estructura, el 25 de abril de 1953, fue vital para entender cómo lleva a cabo sus tareas con tal efectividad.
¿Qué es lo que hace que el ADN sea tan inteligente?En realidad, es difícil pensar en otra molécula que realice tantas funciones inteligentes con tan poco esfuerzo.
Entérese con estas cuatro razones que le presenta BBC Mundo.
Su fortaleza colectiva
Para ser una molécula tan grande, el ADN es muy estable y puede durar mucho tiempo si se mantiene en condiciones frías, secas y oscuras. Por eso ha sido posible extraer y analizar ADN recogido de especies que se extinguieron hace miles de años.
La estructura en doble hélice es la que hace que las moléculas de ADN no se deshagan.
Los científicos han estudiado los genes de especies antiguas como el mamut lanudo.
Esta estructura es como una especie de escalera torcida sobre sí misma.
Los pasamanos de la escalera están hechos de fosfato de azúcar, que le da su forma a la molécula y protege la información que transportan los "escalones" del interior. Cada unidad de fosfato de azúcar está pegada a la siguiente con un enlace covalente, que sólo puede romperse usando una gran cantidad de energía.
Entre los "pasamanos", enlaces más débiles de hidrógeno conectan las dos mitades de los escalones. Por sí solo, cada enlace de hidrógeno es débil, pero hay miles en una sola molécula de ADN, por lo que el efecto combinado es una fuerza estabilizadora extremadamente potente.
Es esta fortaleza colectiva del ADN la que ha permitido a los científicos estudiar los genes de especies antiguas como el mamut lanudo, extinto pero conservado en el hielo.
Una copiadora inteligente
Corrección de errores
Las consecuencias de leer o copiar información de manera equivocada puede ser desastrosa y causar deformidades en las proteínas.
Así que a medida que el ADN se replica, las enzimas llevan a cabo un trabajo de corrección y corrigen errores raros.
Ellas tienden a reparar el 99% de esos tipos de errores, y hay revisiones adicionales posteriores.
Para que crezcamos y nos regeneremos, nuestras células deben dividirse, pero cada célula necesita instrucciones sobre "cómo ser una célula".
El ADN ofrece estas instrucciones, por lo que debe copiarse a sí mismo antes de que se divida cada célula.
Y es la estructura inteligente la que permite esto. Los "escalones" de la escalera de ADN están hechos de cuatro tipos distintos de moléculas con base en el nitrógeno: A, T, G y C. Éstas forman pares complementarios. La A siempre se une con la T, y la G con la C.
Así que una parte de la doble hélice del ADN puede usarse como modelo para producir una parte que lo complemente a la perfección. Es como hacer una cremallera nueva para un abrigo, pero usando como base la mitad de la cremallera vieja.
La parte original y la nueva se unen para formar una nueva hélice, que es idéntica al original.
De manera inteligente, el ADN humano puede "replicarse" en cientos de puntos de la estructura al mismo tiempo, lo que acelera el proceso para una molécula muy larga.
Contorsionista molecular
El ADN es una de las moléculas más largas del mundo natural. Cada uno de nosotros cuenta con suficiente ADN, si se estira en una línea recta, como para ir al Sol y de vuelta más de 300 veces.
Sin embargo, cada núcleo celular debe tener dos metros de ADN, así que debe ser muy flexible. Se enrolla, casi como el cable de un teléfono, hasta formar apretadas estructuras complejas que se llaman cromatinas.
Y a pesar de estar agrupado de manera tan apretada, todavía puede acceder al material genético para crear nuevas copias y proteínas cuando sea necesario.
Dos metros de ADN se enrollan como el cable de un teléfono para que quepan en cada célula.
Las células humanas contienen 23 pares de cromosomas y cada uno tiene una larga molécula de ADN así como las proteínas que lo empaquetan.
No sorprende, entonces, que el ADN tenga que ser extremadamente flexible.
Esta forma doblada y empaquetada de ADN es aproximadamente 10.000 veces más corta que la línea de ADN si se estirara.
Por eso nos podemos dar el lujo de tener los planes para todo nuestro cuerpo en casi cada célula.
Base de datos biológica
Los genes están formados por tramos de la molécula de ADN que a su vez tienen información sobre cómo construir proteínas, los fundamentos de la vida que forman todo lo que somos.
Las diferentes secuencias de los cuatro tipos de bases de ADN hacen "códigos" que pueden traducirse en los componentes de las proteínas, llamados aminoácidos.
Estos aminoácidos, en sus diferentes combinaciones, pueden producir al menos 20.000 proteínas diferentes en el cuerpo humano.
Podemos imaginarlo como la clave Morse. Ésta también utiliza sólo cuatro símbolos (punto, raya, espacio corto, espacio largo), pero es posible deletrear enciclopedias enteras con este código simple.
El ADN codifica los datos de manera similar a la clave Morse.
Apenas un gramo de ADN puede tener unos dos petabytes de datos, el equivalente a tres millones de CDs.
Eso es particularmente inteligente, en especial cuando se compara con otras moléculas que guardan información. Si se usa la misma cantidad de espacio, el ADN puede guardar 140.000 veces más datos que las moléculas de óxido de hierro (III), que guarda la información en los discos duros de los computadores.
El ADN puede ser minúsculo, pero entre sus propiedades se cuentan la estabilidad, la flexibilidad, la replicación y la habilidad de guardar ingentes cantidades de datos.
Por eso, debe ser una de las moléculas más inteligentes que conozcamos.
Con las enormes cantidades de datos que producen sistemas de computadores cada vez más grandes, las soluciones tradicionales para almacenar datos -como los discos duros magnéticos- se están volviendo voluminosos y pesados.
Los investigadores ya han utilizado el ADN para guardar información producida artificialmente. ¿Podría ser este el futuro del almacenamiento de datos?
