A la comunitat científica moderna, hi ha diverses teories sobre el mètode de transmissió d’informació de pares a descendents: de l’ona al tipus futurista de grups de supermens. Tanmateix, el fet que es tracti de molècules d’ADN les bases materials per a la continuïtat dels organismes no provoca controvèrsies. L’objectiu d’aquest article és comprendre com s’han format proves a la comunitat científica sobre el paper genètic de l’ADN.
Una mica de teoria per a no biòlegs
Per comprendre el tema i l’essència mateixa de la prova del paper de l’ADN en l’herència, només recordem alguns conceptes i termes generals utilitzats en el text. Els biòlegs moleculars i altres biòlegs professionals poden no llegir aquesta part: els conceptes es proporcionen en una versió simplificada per als lectors interessats. Tot i que avui en dia l’especialització moderna en biologia ha crescut tant que un ecologista professional no sempre s’entendrà per comprendre l’essència dels mecanismes evolutius, i els botànics no els entenen de forma inequívoca pels aspectes específics del desenvolupament d’un embrió de granota. Així doncs, aquests són els termes:
- L’ADN (àcid desoxiribonucleic) i l’ARN (àcid ribonucleic) són molècules llargues i grans constituïdes per monòmers - nucleòtids.
- L’ADN i l’ARN s’anomenen àcids nucleics.
- L’ADN i l’ARN estan formats només per quatre nucleòtids (tres idèntics, un diferent en l’ADN i l’ARN) - els nucleòtids són universals per a tots els éssers vius del planeta. Es tracta de compostos orgànics complexos a partir d’una base nitrogenada, un residu de carbohidrats i àcid fosfòric. S’anomenen adeïna, guanina, timina i citosina (uracil).
- Els nucleòtids formen triplets: codifiquen un aminoàcid de vint.
- Les tripletes formen cadenes en la composició d’àcids nucleics, que correspon a una cadena d’aminoàcids o a una proteïna específica. Les proteïnes són la base de la vida al planeta, són específiques i úniques.
- Un gen és una peça d’àcid nucleic que és responsable d’una proteïna.
- Genoma: la totalitat de tot el material genètic del cos.
Una mica d’història
El biòleg suís F. Miescher el 1869 va veure cadenes als nuclis de les cèl·lules pus (leucòcits), que va anomenar àcids nucleics.
L’alemany A. Kassel com a bioquímic va calcular la seva composició: sucre, àcid fosfòric i cinc varietats de bases nitrogenades. El 1891 va demostrar que hi ha dos àcids nucleics: l’ADN i l’ARN. En el període que va des d'aquests descobriments fins al 1953, es van realitzar estudis sobre la composició química i l'organització estructural dels àcids nucleics. Cognoms cèlebres d’aquest període són F. Leuven, A. Todd i E. Chargaff. Els experiments iniciats per F. Griffith (1928) i continuats per O. Avery, C. MacLeod i M. McCarthy (1944), van proporcionar proves del paper de l’ADN en la transferència d’informació genètica, més sobre això després. El 1953, els nord-americans J. Watson i F. Crick van proposar un model de l'estructura de l'ADN en forma d'una hèlix de doble torç, que fins i tot era conegut per un escolar. Ja és així, va néixer la biologia molecular!
De proteïnes a ADN
En aquest moment, els àcids nucleics semblaven material estrany al nucli d'una cèl·lula. Per a què es necessiten aquestes formacions, desconeixien i encara menys buscaven proves del paper genètic dels àcids nucleics. Ja s'han descobert proteïnes constituïdes d'aminoàcids i que tenen una estructura química més complexa. Es tractava de proteïnes que es consideraven portadores d’informació hereditària.
El material que transporta informació hereditària va ser el primer que va posar en dubte el bacteriòleg anglès F. Griffith el 1928. I tot i que no va poder proporcionar proves convincents del paper genètic de l’ADN, els seus experiments mereixen atenció.
Cepes pneumococals Griffith
Frederick Griffith, un bacteriòleg d'Anglaterra, va infectar a ratolins de virus Pneutnococcus pneumoniae, que van causar pneumònia i els animals van morir. Els pneumococs existeixen de dues formes: infeccioses (virulentes) i no infeccioses (avirulentes). Aquestes formes són fàcils de distingir. El pneumococ virulent té una càpsula de mucopolisacàrid que protegeix la cèl·lula. Les càpsules avirulentes no tenen i no es poden defensar de les cèl·lules immunes del ratolí, per tant, els ratolins no desenvolupen pneumònia. El postulat d’aquella època: el pneumococ virulent escalfat es torna avirulent. Un biòleg infecta els ratolins amb una barreja d'una soca virulenta escalfada i avirulenta viva (sense càpsules). Els ratolins moren. En els seus cossos, el científic descobreix pneumococs vius amb una closca de càpsula. Conclusió de Griffith: des de pneumòcocs virulents morts fins a formes vives, però sense càpsules, es transmet alguna cosa (un "agent transformador") que "transforma" les formes avirulentes en virulentes amb un atribut fix com a hereditari (els pneumococs es multipliquen ràpidament: els que va trobar als cadàvers. ratolins: la centèsima generació del primer). I atès que els virus no tenen res d’estructura excepte els àcids nucleics (ADN i ARN), en realitat és F. Griffith qui posseeix les primeres proves del paper genètic de l’ADN i l’ARN, tot i que els va anomenar “agent transformador”. Recordem que això va passar el 1928.
Prova experimental del paper de l'ADN en la transferència d'informació
Gairebé el mateix que va fer Griffith, només sense ratolins pobres, va ser realitzat el 1944 per O. T. Avery, K. M. MacLeod i M. McCarthy. A l’Institut Rockefeller d’Investigació Mèdica de Nova York, van obtenir in vitro (in vitro) un agent transformador pur de Griffith a partir de formes virulentes assassinades i el van barrejar, de nou in vitro, amb formes avirulentes. Patògens encapsulats rebuts. I després vam estudiar la composició d’aquest mateix agent. Al principi, van demostrar que no es tractava de proteïnes i que en si mateix ja era una innovació. Bé, després van arribar a la conclusió que aquest agent és àcid nucleic. Aquests experiments americans són evidències directes del paper genètic de l’ADN en la transmissió d’informació hereditària. Però no els únics que la ciència considera clàssics.
La segona de les proves clàssiques del paper genètic de l’ADN
El primer que ja hem descrit - es tracta dels experiments d’Avery - MacLeod - M. McCarthy.
Clàssics de la biologia: dos experiments més com a evidència directa del paper genètic de l’ADN. La descripció es redueix al punt.
El genetista nord-americà Alfred Hershey va rebre el premi Nobel (1969) per aquests experiments. Una interessant sèrie d’experiments de Hershey i Martha Chase, realitzats el 1952 a la Universitat de Washington de St. Louis amb bacteris i bacteriòfags etiquetats amb fòsfor i sofre radioactius. Les seves troballes que es tracta d’ADN del bacteriòfag que penetra als bacteris i dóna lloc a nous bacteriòfags és una prova clàssica del paper genètic de l’ADN.
Tercera experiència
El bioquímic alemany-americà Heinz Ludwig Frenkel-Konrat va rebre el premi Lasker (1958) per la seva recerca. A la Universitat de Califòrnia el 1957 va realitzar experiments amb el virus del mosaic del tabac. El seu esquema és similar al dels Griffith. El seu assoliment és que va demostrar la participació de l'ARN en la transmissió d'informació hereditària.
Proves modernes interessants
La biologia molecular i la genètica modernes ens proporcionen constantment noves evidències del paper genètic de l’ADN. A continuació, es detallen alguns fets molt interessants, inesperats i impressionants d’estudis de ciències modernes, que d’una manera o altra demostren el paper de l’ADN en la formació d’un organisme.
El 2007, els científics van poder aïllar una part de l'ADN dels amfibis, que és responsable de la formació de l'ull. Avui ja hi ha salamandres amb els ulls als peus i la cua.
Al genoma de les cabres, els científics han implantat el gen aranya responsable de la proteïna web, com a resultat d'aquesta proteïna va aparèixer a la llet de cabres. Després d’un processament i extracció especial de proteïna de la llet, es forma la seda aranya.
Els holandesos van criar vaques amb el gen humà responsable d’una proteïna de llet específica de la dona: la lactoferrina. Aquesta proteïna té un paper important en la immunitat primària dels lactants. La prova de la llet de vaca continua, però les perspectives per al seu ús en medicina són impressionants.
Els suplements del gen embrionari del porc amb el gen fluorescent proteïna medusa, els científics xinesos han crescut dos garrins de color verd.
El 2008, el món va difondre la notícia del naixement d’un fill amb un genoma modificat artificialment. Això va passar a Londres, on una dona va acceptar un experiment a causa de les anomalies genètiques descobertes en el genoma de l'embrió.
Existeixen quimeres humanes. En un test d'ADN per a la paternitat del 2002, un test va demostrar que la nord-americana Lydia Fairchild no és la mare del seu fill per néixer. Els estudis es van repetir, però l’anàlisi va mostrar els mateixos resultats. Va resultar que el cos de Lydia es va desenvolupar a partir de dos òvuls, fecundats per diferents espermatozoides i fusionats en les primeres etapes de l’ontogènesi. Per tant, el seu cos està format per teixits i cèl·lules amb un conjunt diferent de cromosomes.
Tothom sap sobre les proves d’ADN per a la paternitat o en pràctiques judicials. Però també s’utilitzen proves d’ADN per verificar l’autenticitat dels productes. Per exemple, podeu establir un lloc de trobada de caviar o raïm per a vi fi.
Hi ha 4 famílies al món les membres no tenen empremtes dactilars. L’admatoglyphia és causada per una mutació rara d’un sol gen.
L’alternança del son i el despertar en humans controla el gen hDEC2; la seva mutació redueix la necessitat de dormir a 4 hores.
La criogenètica té un èxit al clonar un ratolí que ha estat congelat durant 16 anys. Els científics no han après a reviure els "exploradors polars", però podeu clonar-los.
I una mica sobre la molècula més singular
- 10 mil milions de quilòmetres, des de la terra fins a Plutó i viceversa, és la longitud de l'ADN humà si es descompon.
- És possible imprimir tot el genoma humà a una velocitat de 8 caràcters per segon, treballant 8 hores al dia, durant 50 anys.
- Tota la informació del món que s’emmagatzema en format digital pot encaixar en dos grams d’ADN.
- Al disc dur "immortal" emmagatzemat a l'estació espacial, en cas de desastre, se situa l'ADN de persones famoses, entre elles Stephen Hawking i Lance Armstrong.
- A cada cèl·lula del nostre cos, cada molècula d’ADN pateix diversos danys aproximadament un milió de vegades al dia. Tot i això, encara estem vius - oh, un miracle!
Per resumir
Malgrat els èxits de la biologia molecular i el nostre coneixement del DNA, la humanitat encara no coneix les respostes a moltes preguntes. Qui sap quins són els descobriments que ens esperen en el futur, la humanitat es desferà de les malalties hereditàries i l’envelliment serà vençut ...