La saga de televisión Star Trek tiene muchas series que narran el avance de la humanidad y la Federación de Planetas a través del espacio durante el siglo XXIV, una de estas series es “Enterprise” en la que el primer modelo (NX-01), capitaneado por Jonathan Archer (Scott Bakula) nos lleva en la primera aventura a través del espacio, con una banda sonora de entrada con mucho punch, que aquí os dejo:

De la misma forma que el Enterprise NX-01, “La Mirada Científica” vuelve a surcar el ciberespacio una temporada más, y esta vez, vamos a hacer las cosas diferentes.

Pese al encanto que el blog tenía al principio, sí es cierto que no es que fuese el sitio más ordenado de creación online al que ustedes se habrán enfrentado, teníamos artículos interesantes pero no un hilo conductor. Esta vez vamos a tener 4 grandes bloques de contenido durante el año:

• Los Experimentos: bloque, con el que además abrimos, en el que desgranaremos, la mecánica de razonamiento, repetición de protocolos y discusión de resultados de los experimentos que constituyen los principales pilares del conocimiento científico. Muchas veces, cuando nos han explicado la Ciencia en clase, se centran demasiado en el resultado y todo queda como un “relato” donde el conocimiento aparece de forma casual, sin frustración, sin fallos y sin esfuerzo. Nada más lejos de la Realidad.

• Actualidad científica: elaboraremos un artículo desgranando las principales novedades en la investigación del mes entre grandes revistas y revistas más modestas, pero igualmente válidas y reportajes sobre la Ciencia como profesión.

• Entrevistas a Jóvenes Investigadores: tienen que conocer que sus vecinos más jóvenes investigan y aumentan el conocimiento desde la Universidad de Córdoba, la UNED y la Universidad Loyola Andalucía. Nuestros chicos y chicas nos hacen sentir orgullosos por su trabajo, profesionalidad y resultados, tanto positivos como negativos. No se pierdan nuestras entrevistas, conozcan la ciencia en profundidad, desde la perspectiva de quienes manejan las pipetas, observan los microscopios, manipulan libros e incunables o se enfrentan a duras hojas de datos para cruzarlos buscando respuestas.
  
• Nuestras Científicas: cada mes, una biografía de una investigadora que ha hecho evolucionar al mundo con su trabajo, con sus descubrimientos, con su investigación y ejemplo. Rescatamos referentes para nuevos y nuevas científicas y así mejorar nuestra comprensión de la Historia de la Ciencia.

Así que como nunca es tarde si la dicha es buena, vamos a empezar con la sección de «Los Experimentos», en este caso, traemos un experimento en el que la interrupción de un proceso natural nos permite desvelar el mapa de un ser vivo, igual que los cartógrafos de la antigüedad hacían sus maps viendo como la costa se recortaba al pasar con un barco, el Método de Sanger ha permitido desvelar genomas enteros de muchísimas especies.

El Resumen

La replicación del ADN se puede hacer de forma truncada sobre la cadena que se quiere “leer”, si se tienen varias réplicas del experimento de reproducción, cada una de ellas con un nucleótido (A, C, T, G) que bloquea el proceso y cada mezcla de replicación se separa en un gel de acrilamida, se puede leer la secuencia mirando el gel de abajo a arriba:

Todo en la naturaleza implica una gran complejidad y repetición, siempre hay una estructura bajo la estructura y bajo la estructura, haciendo que el concepto propio de la naturaleza nos pueda recordar a las imágenes de los fractales:

En el centro de las células suele encontrarse una amalgama de moléculas con dos grandes componentes, el ADN y proteínas. Las proteínas actúan como una suerte de andamios bioquímicos sobre los que el ADN se enrosca como la hiedra en una pared vieja.

Esto es posible porque el ADN molecularmente presenta afinidad por estas moléculas, tanta, que si no se separa de ellas, no es “activo”, es un archivo guardado en una carpeta a la espera de reproducir música, hacernos reír con una película o emocionarnos con una foto.

Cuando el ADN se separa de su captor, empieza a vivir y entra, o puede entrar, en varios procesos bioquímicos, siendo uno de ellos, su propia replicación. En ese momento, una serie de otras proteínas, tomarán la molécula de ADN (que a su escala es una “hebra”) y empezarán a separarla como auténticas hilanderas, en 2 hilos. Sobre estos hilos, otras proteínas incorporarán nuevos ladrillos de nucleótidos (los eslabones que conforman la molécula de ADN) dando lugar a dos nuevas hebras al finalizar el proceso. ¿Ven como hemos pasado de una estructura a otra?

Este proceso, no se da al margen de otros, y mientras que unas partes se estén reproduciendo, otras partes de este ADN pueden estar fabricando nuevas proteínas a su vez, pero ese es un proceso que veremos otro día.

La ciencia, analizando estos procesos de la naturaleza, ha sido capaz de darse cuenta de que, si se necesitan estas copias de ADN, se puede replicar el proceso in vitro, desarrollando lo que se conoce como la PCR (polymerase chain reaction), sí, la misma PCR que se usaba en la pandemia como detección del COVID, si el ADN del COVID se puede replicar en una muestra del paciente, es porque el virus está en el paciente, y por tanto era un diagnóstico positivo de la infección (es cierto que para muchos y muchas investigadoras, esa correlación no tiene porqué ser positiva, se puede tener el virus y que el virus no fuese activo clínicamente, pero es una precisión analítica con poca aplicación en la realidad).

Cuando este proceso se realiza, se suele añadir una gran cantidad (en proporción) de ADN en una suspensión que es positiva para las moléculas y las enzimas y el ADN se separa en sus dos hilos a reproducir calentando y enfriando la mezcla, de esta forma, tras varios ciclos, se obtienen millones de copias del mismo ADN con una calidad bastante alta.

Ahora bien, esta capacidad reproductiva del ADN puede orientarse a muchos fines, por un lado, producir muchas proteínas con la secuencia en cuestión que se haya copiado, por otro, se puede usar para saber de qué se compone la secuencia, es decir, llegar a leer el ADN.

De esta manera, haciendo una pequeña modificación en el proceso, parándolo, quedan en suspensión los trozos de ADN replicado, hasta donde se llegue, este fenómeno, que se da en la naturaleza, porque hay muchas copias de ADN en las células, 

Pues bien, ese proceso, que se da de forma natural, fue visto por Frederick Sanger y en 1977 publicaba en Nature su artículo descriptivo.

Vamos a ver paso a paso este protocolo, cojan aire que vamos a mezclar química orgánica, biología molecular y física (y estamos a principios de la temporada, ¿cuándo se te ocurrió esto Rafael…?)

1. El ADN se compone de 4 nucleótidos: Adenina, Guanina, Citosina, Timina, que, escritos, los podemos nombrar como A, G, C, T.
2. La copia del ADN se hace de forma complementaria, los dos hilos de ADN lineal están enfrentados y si en un lado tenemos una A en el hilo opuesto tenemos una G, si en un lado tenemos una C, en el lado opuesto tendremos una T.
3. Por tanto, la secuencia de un hilo de ADN podría ser: AAACCGGTT, en el otro sería TTTCCGGAA, centrémonos en el primer hilo:

La secuencia es AAACCGGTT, pero se genera de forma secuencial sobre un hilo complementario TTTCCGGAA, de esta manera resumida:

A

AA

AAA

AAAC

AAACC

AAACCG

AAACCGG

AAACCGGT

AAACCGGTT

Porque, además, la replicación es secuencial directa 1 a 1, no se puede poner un nucleótido que no esté emparejado con su secuencia paternal.

Pero ¿qué ocurre si la replicación “se para”?

De forma resumida, se emplean nucleótidos modificados químicamente que, al incorporarse en la cadena, detienen el proceso de replicación, lo cual genera, ahora sí, secuencias incompletas como antes:

A

AA

AAA

AAAC

AAACC

AAACCG

AAACCGG

AAACCGGT

AAACCGGTT

donde el extremo final bloquea, pero si os habéis fijado en la lista, ya sale la secuencia final, esta separación para poder leer la secuencia la da la “electroforesis en acrilamida”, una técnica que permite separa moléculas en una disolución al aplicar un campo eléctrico, y tras un tiempo, según su masa y tamaño recorren ese gel con más distancia (moléculas ligeras) o menos distancia (moléculas grandes, más largas) con respecto al origen.

El protocolo ahora cambia un poco, y en lugar de sólo replicar la secuencia en una única solución, necesitamos pasar a 4 soluciones, en cada una de las cuales se dispone un nucleótido bloqueante correspondiente. Al aplicar un campo eléctrico durante tiempo se obtiene este patrón de bandas:

A A A C C G G T T

Y ahora sí, sabríamos la secuencia de ADN que queremos demostrar.

Tomemos un minuto de descanso.

…

…

¿Ya?

El descubrimiento de Sanger y SU EQUIPO, abrió, a finales de los 70 la puerta para el ecosistema actual de procesos de secuenciación que se emplean, popularizando la técnica e incluso haciendo posible que por menos de 100 euros tengamos nuestro genoma secuenciado y estudiado.

Proyectos como el Genoma Humano, que a principios de siglo XXI fue publicado, se desarrollaron a partir de estas técnicas abriendo un campo enorme a la genómica,(disciplina bioquímica que analiza la secuencia de ADN de cada especie) permitiendo afianzar teorías como la del ancestro común, al comparar las secuencias de ADN entre varias especies, al verse altos porcentajes de homología y se obtiene un resultado de alto valor no ya científico, si no político y social, todos venimos del mismo lugar.

Déjense maravillar por la Ciencia, serán más felices y estarán más seguros. La semana que viene, ¡Más!