Vaya lío con la genética

La semana pasada leía un tuit, vía Vary Ingweion, en el que se decía que el cuidado maternal cambiaba el código genético de las crías. Tal cual. Y su respuesta, que fue más que impecable, me hizo pensar que hay mucho desconocimiento en cuanto a conceptos básicos de genética que o bien no sabemos explicar correctamente o bien los periodistas que escriben ciertas noticias (y los community managers que las tuitean) no ayudan a afianzar con sus "titulares". Si es que se les puede llamar así.

Por esto es por lo que esta semana voy a escribir un artículo en mi blog para aclarar estas cositas. Sí, yo sé que muchos de vosotros lo tenéis muy claro, pero hay cosas que parecen no estar tan claras como deben y es mejor que las definamos bien para que la gente se entere de lo que son. Así que hablaremos de genética y biología molecular a un nivel muy, muy básico. A ver si somos capaces de desfacer el entuerto.

Cómo empezó todo

Aunque realmente no es la primera vez que Vary tiene que hablar de código genético (ni él ni ninguno de los que sabemos qué es realmente), todo empezó con este tuit. Bueno, la Revista QUO se jacta de ser una revista de divulgación científica y la realidad es que en el artículo explican bastante bien lo que dice el paper del que hablan (igual algún día os cuento por qué me hace tanta gracia). Pero eso no quita para que el titular sea un titular de, y permitidme que me ponga soez, MIERDA. Así, en mayúsculas, desde la M hasta la A, un mojón como un niño de seis años.

Pero, como digo, QUO trata bien la noticia fuera del "titular" y más allá de comentar el fallo para que lo corrigieran (cosa que como veis no han hecho), poco cabía hacer. Pero después nos encontramos con este otro tuit. Obviando el intento cristofriki de evangelizar y forzar partos porque sí, como podéis ver el error es el mismo. Con solo 3 minutos de diferencia. Y esto me hizo pensar en que el error está muy extendido. La gente no sabe distinguir entre lo que es el código genético y lo que es el material genético. Así que vamos a empezar por este último para aclarar conceptos. ¿Me acompañáis?

Construyamos una casa

No se me despisten, que tenemos mucho de qué hablar. Hablaremos de nucleótidos, ADN, secuencia génica, gen, cromosomas y dotación cromosómica y genoma y dotación genómica. Es, quizá, lo primero que tenemos que aclarar para poder hablar de este tema y llegar al error. Porque el error para algunos será evidente, pero para otros no tanto. Pasito a pasito.

Nucleótidos: los ladrillos

Si alguna vez os han dicho que el código genético está formado por nucleótidos colocados unos detrás de otros os ha engañado. O bueno, os ha dicho una verdad a medias. Porque lo que está formado por nucleótidos colocados unos detrás de otros es el ADN, que será nuestra siguiente parada. Pero empecemos por los elementos que lo conforman.

¿Qué es un nucleótido? Pues un nucleótido no es más que una molécula (un producto químico, ¡huid!). Una molécula que está formada por tres moléculas más simples: desoxirribosa, que es un azúcar de cinco átomos (más químicos, ¡socorro!); fosfato, que lleva fósforo y oxígeno (¡estamos rodeados!) y una base nitrogenada, que es la que va a distinguir al nucleótido. En total, hay 4 bases nitrogenadas distintas dentro del ADN y, por lo tanto, sólo 4 nucleótidos: guanina (G), adenina (A), citosina (C) y timina (T). Vamos, el GACT clásico que habéis visto por todas partes. Estoy seguro.

Bases nitrogenadas de los nucleótidos del ADN. Asustan, pero no son tan malas.

A estas bases hay que unirles, como decíamos, una unidad de desoxirribosa y un fosfato para tener el nucleótido completo. Esta desoxirribosa y fosfato son los pilares que se irán ensamblando para dar lugar a una cadena de ADN. Y así se forma una ristra de G, A, C y T unas detrás de otras. Ya tenemos los ladrillos, ahora construyamos algo con ellos.

El ADN: una pared

Hélice de ADN

Bueno, ya tenemos una cadena de ADN. Una cadena lineal, de nucleótidos uno detrás de otro. Esto es así. Pero el ADN no está formado por una sóla cadena de ADN, sino por dos. Es decir, el ADN es bicatenario.

Hagamos un inciso aquí. El ADN generalmente es bicatenario. Existen virus que poseen un ADN monocatenario, esto es, de una única cadena. Este ADN de cadena simple (sí, también se dice así) se transformará en ADN de doble cadena cuando infecte a su hospedador.

Pero sigamos con el ADN. Ya teníamos los ladrillos, los nucleótidos, y los hemos ido acumulando de forma lineal y todos unos seguiditos de otros para formar una hebra (o cadena, sí) de ADN. Pero hay que formar dos, amiguetes. ¿Cómo se consigue esto? Pues mediante la unión de bases complementarias. ¿Qué, cómo os quedáis? Pues no os asustéis tanto, que es fácil de entender.

Se llaman bases complementarias a las bases nitrogenadas que se pueden unir unas a otras y sólo se unen a esas. Como piezas de un puzzle, que sólo encajan con la pieza que va al lado y con ninguna otra. Fácil, ¿verdad? Bueno, pues en el ADN, las bases G y A (que se llaman bases púricas, porque derivan de un compuesto llamado purina) se unen, respectivamente a C y T (derivadas de la pirimidina y, por lo tanto, denominadas bases pirimidínicas). Vamos, la G se une a la C y la A a la T.

Hagamos otro inciso aquí. Realmente, la A no se une única y exclusivamente a la T. Se une también a un análogo de esta, el uracilo (U). Quedaos con este nombre, porque lo veremos más adelante. Es importante porque sin U no tendríamos ARN, que ya os explicaré también que es, sólo apuntadlo en vuestra cabecita de momento.

Igual que en una pared, no vale cualquier tipo de ladrillo en un lugar, hay que poner el ladrillo correcto en el sitio correcto. A esta situación de los ladrillos en su sitio justo, colocando uno y no otro es a lo que llamamos secuencia génica. La secuencia no es, ni más ni menos, que la "lista" de los nucleótidos del ADN puestos en el orden en el que se encuentran en un ser vivo concreto. Normalmente, se da únicamente la secuencia de una de las dos hebras del ADN (la otra es fácil de sacar teniendo esta, así que es una tontería dar ambas). Un ejemplo. Si a mí me dan una secuencia tal que:

AGTTCGAAGCCTGA

Puedo saber perfectamente que la hebra complementaria, esto es, compuesta por las bases complementarias, tiene una secuencia tal que:

TCAAGCTTCGGACT

Así que, recopilando y siguiendo nuestro ejemplo, sabemos que tenemos unos pilares compuestos por desoxirribosa y fosfato, que sostienen unos ladrillos de 4 tipos distintos, que son las bases nitrogenadas y que, colocadas de una forma determinada, siguiendo una secuencia, forman unos muros o paredes que llamamos ADN.

Si vamos a construir una casa, hay que tener paredes. Y los seres vivos tenemos bien una única pared (circular además, como las antiguas casas celtas: son los procariotas o bacterias, que tienen un único cromosoma circular) o bien varias, formando habitaciones distintas. Estas habitaciones son los cromosomas.

Cromosomas: habitaciones donde están los genes

Ya tenemos nuestras paredes. Pero no se colocan las paredes, hala, a la buena de Darwin (nuestro venerado dios, amén) para formar diversas habitaciones. Estas habitaciones se denominan cromosomas. Los cromosomas son estructuras supercomplejas en las que el ADN se puede organizar de forma ordenada. Para que lo entendáis, son habitaciones. Habitaciones muy amplias, unas con paredes más grandes, que serán más grandes y otras con paredes más pequeñas que serán más pequeñas. A más nucleótidos, es decir, a más ladrillos, más grande será la habitación. 

Plano de las habitaciones de un ser humano.
Modificado de un cariotipo del National Human
Genome Research Institute.

Volvamos a cuando hablábamos de la secuencia génica. Os decía que la secuencia génica eran los ladrillos colocados en un orden concreto. ¿Existe alguna razón para que sea ese orden y no otro? Pues sí. Y es que según se ordenen los ladrillos, esa sección de la pared de ADN de nuestra habitación tendrá una función o tendrá otra. Pues bien, a esas unidades funcionales dentro de la secuencia de ADN es a lo que se llama gen. Por lo tanto, podemos definir gen como una secuencia de ADN que posee una función, ya sea codificante (generará una proteína) o reguladora (regula la expresión de un gen aunque no produzca proteínas). Los genes podrán tener partes codificantes (que se llaman exones) o no codificantes (que se llaman intrones). 

Es decir, en esas paredes tenemos secuencias de ladrillos con una función concreta, que llamaremos genes, y secuencias cuya función no conocemos, se ha perdido con la evolución o son restos de virus, de genes que han cambiado de ubicación o bien están para regular cómo, dónde y cuándo ejercen su función los genes. Este ADN no codificante no forma parte de los genes o no son genes, pero están dentro de la estructura de la habitación, es decir, forma parte de los cromosomas.

Llevo un rato hablando de cromosomas y seguro que estáis pensando en las estructuras típicas en forma de X de la imagen. La culpa es mía, por haberla puesto. Pero los cromosomas no se encuentran así más que cuando la célula se va a dividir. Normalmente, los cromosomas están descondensados, en forma lineal. Los cromosomas son una forma de plegar la habitación juntando las paredes de dicha habitación con todos sus ladrillos para mudarte. Nada más. Al plano de las habitaciones de la casa que es el ser humano se le denomina cariotipo. Un ser humano tiene un cariotipo (habitualmente) de 2n = 46 cromosomas. Es decir, la dotación cromosómica humana es de 46 cromosomas o, más concretamente, 23 pares.

Genoma: las instrucciones de montaje

En fin, ya tenemos nuestra casa. Tenemos los planos de la habitación. Ajá. ¿Y ahora qué? Pues ahora hay que saber qué ladrillos tenemos, cuántos y cómo se ordenan dentro de nuestra casa y cuál va en qué habitación. Al conjunto de genes de una especie se le denomina genoma y consiste, nada más y nada menos que en eso. Nada más, porque es un concepto así de simple. Y nada menos porque consiste en todos, absolutamente todos los nucleótidos de esa especie, ordenados, colocado cada uno en su habitación. Codifiquen proteínas, regulen expresión, sean intrones o restos evolutivos. 

Así, cuando decimos que el ser humano comparte el 98% de su genoma con el chimpancé lo que queremos decir es que el 98% del genoma humano es idéntico al del chimpancé. Luego el chimpancé puede tener una dotación cromosómica de 48 en lugar de 46, pero genómicamente somos idénticos en un 98%. Para que luego digan que no hay evolución.

¿Y qué tiene eso que ver con el código genético?

Pues básicamente que hay quien confunde material genético con código genético. O partes del material genético con el código genético. Y para eso tenemos que ver primero qué es el código genético para aclararlo. Vamos con ello.

El código de marras

Código morse internacional

Pensad en lo que estamos diciendo. El código genético. Hagamos un símil. ¿Alguno ha oído hablar del código morse? Seguro que la mayoría. Y estoy seguro de que entre todos los que lo sabéis está pensando en algo similar a lo que tenemos aquí a la izquierda.

Vale, vamos a ver qué es exactamente esto que tenemos aquí a la izquierda. Bien. ¿Alguien ve algo que pueda ser distinto, qué sé yo, entre una A americana y una A inglesa? ¿Y entre un 3 en serbio y un 3 en francés? ¿Alguien ve alguna diferencia entre una L que escriba en morse un paisano de Martín Miguel, en Segovia, y una L que escriba uno de Los Palacios, en Sevilla?

Si la veis, por favor, venid y decídmelo. A mí y a cualquiera. Luego, un francés podrá escribir lit y el paisano de Martín Miguel escribirá piltra para referirse a la cama. Es decir, el código es universal, es nada más que hacer corresponder a una grafía concreta en el alfabeto latino a una secuencia de pitidos cortos y pitidos largos en el alfabeto morse. Tal cual. Nada más que eso.

Código genético. Fuente.

Entonces, ¿por qué cuando hablamos de código genético no pensáis en la imagen de aquí a la derecha? Porque, señoras y señores, el código genético no es la secuencia de nucleótidos que hay en un genoma concreto. El código genético no es el número de cromosomas que tiene una especie en concreto. El código genético no es siquiera el número de genes que tiene un organismo. Todos esos conceptos como genoma, cromosomas, genes, secuencia... Todo eso que hemos explicado antes es a lo que se denomina material genético. Sí, material genético. El código genético no es nada más que la correspondencia entre grupos de 3 nucleótidos, llamados codones, y uno de los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas.

Acordaos de lo que os he dicho al principio. Existe una quinta base nitrogenada, una base pirimidínica: el U. Este forma parte de lo que podríamos llamar una traducción a un idioma más sencillo.

Repasemos: tenemos un genoma, esto es, las instrucciones de montaje de nuestra casa. Pero nuestra casa no está compuesta por los ADN, sino por proteínas. Proteínas que están compuestas de unos ladrillos distintos a los nucleótidos que son los aminoácidos. Así, para conseguir nuestra casa tenemos que transformar el lenguaje ADN en lenguaje de proteínas. Pero resulta que el ADN es de cadena doble y resulta enrevesado y difícil de leer, tiene partes que no tienen sentido (intrones, recordad)... Así que antes de traducirlo, hay que transcribirlo para poder comprenderlo del todo. Así, las T del ADN se transforman en U en el ARN, se eliminan los intrones y se deja el mensaje limpito para dar lugar a las proteínas.

Una vez que ya tenemos el mensaje en una forma comprensible para los currelas, llamados ribosomas, podemos empezar a montar la proteína. En ese lenguaje, se forman los codones, esas palabras de 3 letras que decíamos hace tres párrafos. Estos codones son los que se leen y se transforman en aminoácidos. Por ejemplo, si leemos GCU tendremos que introducir una alanina (Ala) en nuestra proteína; si leemos CCU será prolina (Pro); y si leemos UAC, tirosina (Tyr).

Sigo sin verlo...

Para eso estoy yo aquí. Recapitularemos una vez más. 

Tenemos una serie de ladrillos, llamados nucleótidos, que se colocan de una forma concreta dando lugar a secuencias que llamamos genes, que pueden tener función o no. Estos están en las paredes de ADN, que forman las habitaciones que llamamos cromosomas. Estos planos, este cariotipo, están en un idioma antiguo que no podemos descifrar, pero afortunadamente tenemos intérpretes que nos lo traducen a un idioma más sencillo de entender, el ARN. Con él, ya podemos colocar en su sitio los ladrillos correctos, los aminoácidos, para dar lugar a las proteínas. 

Pues el código genético no son más que las instrucciones para entender ese idioma antiguo del ADN en el idioma de trabajo de las proteínas. Sólo eso. Nada más. Y nada menos, claro.

Como podréis entender, el código genético es UNIVERSAL. ¿Qué queremos decir con esto? Que ABSOLUTAMENTE TODAS las especies de este nuestro planeta tenemos EL MISMO CÓDIGO GENÉTICO. O al menos todas las eucariotas. Exactamente el mismo. Hay contadas excepciones que traducen un codón como un aminoácido distinto al que se toma como universal, pero son anecdóticas. 

Por esto mismo, decir que algo tiene un código genético distinto o que provoca que cambie el código genético o similares es incorrecto. El código genético no cambia. CAG será glutamina (Gln) siempre, UGC será cisteína (Cys) y GUA será valina (Val). Esto no lo cambia nada ni nadie. Es constante siempre. Lo que cambia es el material genético. Es decir, cambiará la secuencia de nucleótidos de un gen, el número de genes, el número de cromosomas... incluso la tasa de expresión de algunos genes o el momento en que se repliquen y el lugar donde lo hagan. Pero el código genético no. Nunca. Never.

Así que, amigos míos, cuando habléis de genética, no hagáis como el que puso el titular en QUO ni mucho menos como el fuerzapartos del segundo tuit. Hablad con propiedad. Porque podemos crear un concepto erróneo en la gente que puede ser muy difícil de desterrar.