Genética y herencia: en algo nos parecemos a Messi
2. El ADN, una mochila de información
Transcripción del audio: "Las similitudes entre personas, entre plantas, o incluso entre los perros y sus dueños (cuantas veces vimos repetida una cara de perro), tienen su base en un hecho biológico clave: todos los organismos tenemos material genético en nuestras células. Este material es el ADN y todos portamos en él, la información que nos permite vivir, crecer y reproducirnos. Es el ADN el que pasa de madres y padres a hijas e hijos y el que hace que muchas veces las y los cachorros tengan la misma cara de perro de sus progenitores."
Figura 2: Hijos parecidos a sus padres y madres. Todos tienen ADN portando la información genética.
A. Un lenguaje común nos une
Todos los seres vivos portamos en todas nuestras células la información que nos hace ser quienes somos. Esta información contenida en el ADN es como una gran enciclopedia gourmet con las recetas para producir proteínas proteínas y moléculas de ARN que posibilitan la vida (realizar las tareas vitales: vivir, crecer y reproducirse). Otros aspectos de la vida de un organismo dependerán de su entorno y trayectoria de vida individual.
El ADN, es un lenguaje de nucleótidos y contiene la información que define a cada especie. Gracias en gran parte a esta información es que las plantas pueden absorber el agua por sus raíces, las abejas pueden volar y un elefante ocupa mucho espacio. Que todos los organismos tengamos ADN no significa que seamos todos iguales, sólo quiere decir que desde las bacterias hasta los ratones, desde un pasto hasta un mono, todos poseen un mismo lenguaje portador de información (aunque la información sea diferente en un pasto y en un mono). También es el lenguaje con el que pasa esa información a hijos e hijas: les heredan todo lo que necesitan para que ellos/as también puedan vivir, crecer y reproducirse. Esto suena exagerado, pero si se considera el antepasado más antiguo de todas las especies vivas y también las extintas (antepasado que vivió hace aproximadamente 4300 millones de años), nos encontraríamos ante un organismo cuya información también está en el ADN y su lenguaje es de nucleótidos.
Figura 3: Todos los organismos actuales como plantas y animales y los extintos (en este caso dinosaurio) poseen en sus células la información que les permite vivir, crecer y reproducirse, codificada en el ADN. A partir de esta información los organismos producen proteínas y ARN con las que realizan sus tareas vitales.
B. Los genes ¿unidades funcionales del ADN o nombre de banda de rock de los 80?
¿Cómo es que el ADN permite vivir, crecer y reproducirse? La secuencia de nucleótidos del ADN asegura la producción organizada de cada proteína necesaria para todas y cada una de las funciones y reacciones que ocurren en los organismos. Esto es posible porque el ADN está formado por unidades denominadas genes. Los genes serían cada una de las recetas contenidas en un tomo de la gran enciclopedia gourmet. Cada receta tiene la información para preparar un plato, cada gen tiene la información para producir un tipo de proteína y ARN.
| Los genes son unidades funcionales porque cada uno es una receta para producir una o varias proteínas. |
A partir del procesamiento de la información contenida en cada gen es que se producen las proteínas y ARNs en los organismos. Un individuo está compuesto por órganos, cada órgano está compuesto de varios tejidos con muchas células. Cada una de esas células contiene ADN en su núcleo y ese ADN posee genes como unidades funcionales. Esto quiere decir que cada célula de cada órgano de ese individuo tiene la capacidad de generar las mismas proteínas porque contiene los mismos genes.
Si analizamos la especie, los individuos que forman parte de una misma especie poseen en cada una de sus células los mismos genes; utilizan los mismos tipos de proteínas y moléculas de ARN. Eso genera que todos los organismos tengan características generales similares (ojos, patas, órganos, color, etc.) Pero no todos los organismos de una especie son idénticos ¿Por qué no son iguales si tienen los mismos genes? Aunque los genes sean los mismos existen variantes para cada gen. Veamos un ejemplo: la producción de proteínas de pigmento relacionadas al color de flor es resultado del procesamiento de la información contenida en, al menos, un gen. Todas las células de esa planta, incluidas las células de las propias flores, tendrán genes de pigmento. Estos genes están presentes en todas las células de la planta aún cuando no se perciba su “expresión”, es decir, aunque no se genere el producto proteico o pigmento en todas esas células. Por ejemplo, el pigmento rosa aparece en la flor pero no en las raíces. A su vez, puede existir expresión y generarse el pigmento pero que ese producto no sea exactamente el mismo. Encontramos especies que tienen algunas plantas con flores de distintos colores. Todas esas plantas de la misma especie poseen genes de pigmento pero distintas “variantes”. Que los individuos posean variantes diferentes del gen de pigmento da como resultado que esos individuos presenten colores de flor diferentes.
Figura 4: A. Las células de un organismo como la vaquita de San Antonio, poseen los mismos genes en todas las células de todos los tejidos de todos sus órganos. B. De igual manera, los diferentes individuos de una misma especie (petunia) poseen los mismos tipos de genes (genes cuyo producto proteico está involucrado en una determinada función biológica) aún cuando puedan ser portadores de alguna de las variantes de dicho gen, como en el caso del color de flor rosa o flor violeta.
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¿Cómo me doy cuenta de que existen los genes? ¿Tienen tiktok? |
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C. ¿Por qué no me parezco más a Lio Messi? Variabilidad y alelos
Transcripción del audio: "Si todos los organismos de una misma especie tienen los mismos genes entonces ¿por qué vemos tulipanes de tantos colores diferentes?¿Por qué en los recitales siempre hay alguien adelante que me lleva 2 cabezas? ¿Por qué Lio Messi está en el Dream Team del Balón de Oro y yo alguna vez quizás, hasta logro hacer un gol? ¿Por qué existe esa variabilidad?"
Las diferencias entre individuos de una misma especie están relacionadas con pequeñas variantes en los genes. Estas variantes pueden producir un mismo tipo de proteína pero con algunas diferencias. Por ejemplo, como decíamos previamente, un gen puede ser el responsable de la producción de una proteína de pigmento de una flor y como resultado de las distintas variantes de ese gen lo que vemos son flores con diferentes colores. O quizás se trata de un gen responsable de la producción de una proteína relacionada con la fotosíntesis o con la digestión. Sus variantes podrían realizar la misma tarea pero a diferentes temperaturas óptimas. A estas variantes de los genes se las denomina alelos.
Figura 5: Monos aulladores de diferente coloración de pelaje y flores de alegría del hogar. La variabilidad, o diferencias entre individuos de una misma especie, es característica de todos los organismos vivos y extintos.
D. ¿Mendel? Me suena pero no me acuerdo de dónde
Transcripción del audio: "Gregor Mendel fue un hombre murciélago. Era en realidad, un sacerdote y naturalista austríaco que con su pincel llevaba el polen de una flor a otra (como hacen muchos murciélagos, abejas, abejorros y otros polinizadores, aunque estos no usan pinceles sino sus propios cuerpos). Mendel entonces llevaba el polen de una flor de arvejilla (también llamada guisante) de color púrpura con el pincel hasta otra flor de arvejilla de color blanca. Luego hizo lo contrario (polen de flor blanca a púrpura). También lo hizo entre plantas de semillas amarillas y plantas de semillas verdes. Lo repitió cientos de veces y con siete características distintas de las plantas. Su objetivo era entender cómo era la herencia de padres y madres a hijas e hijos, y lo logró."
Figura 6: Gregor Mendel 1822 - 1884
Hoy gracias a los trabajos de Mendel y a los de otras/os investigadores, se sabe por ejemplo, que el color de la semilla está relacionado con un gen. A este gen lo llamaremos “de color de semilla” y le pondremos la letra a (a los genes se les suele poner nombre de letra). También se sabe que el gen de color de semilla en la arvejilla tiene dos copias. Es decir, que en cada célula de la planta no hay un único gen a sino que hay dos genes a que definen el color de la semilla, uno vino de la madre (flor que aportó el óvulo, la gameta femenina) y el otro vino del padre (flor que aportó el polen, la gameta masculina). Las dos posibles variantes o alelos en color de semilla son: el alelo amarillo (lo llamaremos A mayúscula) y el alelo verde (lo llamaremos a minúscula).
Transcripción del audio: "Que un gen con una misma función tenga 2 variantes es como si en nuestro album de figuritas de la Selección de fútbol argentino tuviésemos un solo espacio para una figurita de Messi y, existieran dos con jugadas distintas: metiendo un penal o haciendo un gol de chilena. Dos variantes para la misma función. Bueno, y ahora además sumémosle un nuevo álbum."
Ordenemos ahora la información, tenemos dos copias del gen “color de semilla” (dos álbumes) y a su vez, dos posibles alelos A y a (dos posibles figuritas de Messi). Las posibles combinaciones serían: AA, Aa y aa. Cuando encontramos una semilla verde es que la planta sólo tiene el alelo a y por lo tanto las dos copias del gen de color de semilla son iguales: aa. A ese tipo de alelo se lo denomina recesivo. Sin embargo, para que la planta tenga semillas amarillas es suficiente una sola copia del alelo A. Las plantas Aa al igual que las AA tendrán semillas amarillas. A estos alelos como el A, cuya presencia de al menos un alelo define el aspecto, se los llama dominantes.
Figura 7: Posibles cruzamientos de plantas de arvejillas. Al igual que en los estudios de Mendel, los insectos polinizadores como las abejas juntan el polen con los óvulos provenientes de distintas plantas, como las que vemos en la foto. Cada una porta una combinación de alelos: las plantas de semillas amarillas pueden ser AA o Aa; plantas de semillas verdes que son aa. Las tablas o cuadros (denominados cuadros de Punnet) muestran los resultados de la unión de las distintas gametas, que vendrían a formar las semillas o nuevos individuos. Las gametas (A y a) se unen y dan origen a los nuevos individuos (AA, Aa y aa), con semillas amarillas o verdes.