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Curiosidades Bioquímicas: El ADN “basura”




Hola a todos! En El Tamiz he comentado hasta ahora con el nombre de Quique, al registrarme he aprovechado para cambiar a este nombre.

Voy a escribir artículos sobre bioquímica y sobre química. Para empezar, pongo éste artículo que ya tenía escrito sobre el ADN basura, porque es un tema que siempre me ha llamado la atención.

Como ya sabéis, la molécula portadora del material genético es el ADN o ácido desoxirribonucleico. Por sus propiedades es capaz de replicarse fielmente, garantizando así la transmisión de la información genética a la descendencia. Su estructura fue motivo de controversia durante muchos años, hasta que en 1.953 James Watson y Francis Crick dedujeron el modelo de la doble hélice basándose en los experimentos de Rosalind Franklin. Un día me gustaría hablar del descubrimiento de la doble hélice, es una interesante historia (parece ser que Watson y Crick emplearon datos experimentales de Franklin sin su permiso).

La célula no usa directamente el ADN, porque éste se encuentra en el núcleo y las reacciones de la vida tienen lugar en el citoplasma. Para saltar esta barrera el ADN es transcrito a ARN (ácido ribonucleico), que sí puede salir del núcleo. Cuando lo hace, es traducido a la correspondiente proteína en los ribosomas.

En su día me explicaron este proceso con un bonito símil: el ADN es la biblioteca que recoge los planos de las distintas “máquinas” que tiene la célula. Pero como son unos libros únicos y muy valiosos, no dejan llevarlos a casa para que no se estropeen. Por ello, los “habitantes” de la célula sólo pueden hojearlos y tomar notas: las notas serían el ARN. Luego, fuera de la biblioteca, fabrican las máquinas según los apuntes tomados.

Según lo anterior, la principal función del material genético es almacenar la información que permite a la célula sintetizar sus proteínas. Pero lo curioso es que no todo el material genético sirve para codificar proteínas: en el hombre sólo el 1,5-2 % del material genético codifica proteínas: el 98 % del ADN es “ADN basura” (para los entendidos, no he considerado los intrones, o regiones que están incluidas dentro de un gen pero no se traducen a proteínas, porque estrictamente no son ADN codificante). Y además es curioso saber que más del 70 % del material genético está formado por ¡¡repeticiones!!

La pregunta que se hace la ciencia es la siguiente: si la naturaleza tiende a la “ley del mínimo esfuerzo” (ser vago no está mal… es simplemente hacer caso del instinto dictado por la madre naturaleza…), ¿por qué “se esfuerza” en copiar tanto material “inútil”, despilfarrando energía? ¿O esto nos quiere decir que realmente es tan importante o más que el ADN génico? Y más aún: ¿por qué el resto de los seres vivos cuyo genoma ha sido secuenciado total o parcialmente (E. coli, C. elegans, S. cerevisiae, D. melanogaster, e incluso la rata) tienen mucho menos ADN basura que nosotros?

Algunas regiones específicas del material “basura” tienen funciones concretas, como el regular qué proteínas se transcriben y cuáles no (esto es muy importante: cualquier error se traduce en una enfermedad); pero los mecanismos por los que actúan no están del todo claros o son bastante complejos.

También es posible que el ADN basura tenga más funciones, pero hoy día no se conocen… Por ello, su finalidad es una incógnita y la búsqueda de la misma es una de las grandes líneas de investigación de la genética. Si queréis dedicaros a la genética… ¡ya sabéis una cosa que podéis estudiar!

Para acabar, un enlace, aunque en inglés (no hay entrada específica para el “ADN basura” en la Wikipedia castellana): http://en.wikipedia.org/wiki/Junk_DNA


Sobre el autor:

Gencianal ( )

Gencianal es químico, aunque tiene interés por otros campos del saber como la biología y la economía.
 

{ 14 } Comentarios

  1. Gravatar sandra | 24/08/2008 at 02:19 | Permalink

    “La célula no usa directamente el ADN, porque éste se encuentra en el núcleo y las reacciones de la vida tienen lugar en el citoplasma” Estás dando a entender que este es el motivo por el que existe el ARN, pero las bacterias no tienen núcleo, ¿Quiere decir esto que ellas sí usan el ADN directamente?

  2. Gravatar crp0x90 | 24/08/2008 at 06:27 | Permalink

    Sí y no. En realidad el que no tengan núcleo no significa que no usen ARN y que no dispongan de mecanismos basados en su uso, pero aparte del nucleoide (que se trata de ese ADN en forma de único cromosoma) también existen trazas de ADN “flotando” que usa para la conjugación: un sistema de variación genética que consiste en compartir estas trazas con otras bacterias por medio de contacto directo. La variabilidad es una de las piedras angulares de la supervivencia bacteriana, hace que de forma fortuita y/o condicionada puedan adaptarse al medio, por muy inhóspito que sea, de forma que la carencia de núcleo puede ser una respuesta a esa necesidad (un código genético más expuesto propiciaría esa tarea). Como ejemplo, existen 2 métodos de variación genética que pueden verse directamente beneficiados: -Transformación: se trata de la recogida de ADN exógeno directamente del medio. -Transducción: un virus (bacteriófago) que introduzca ADN en el cromosoma bacteriano.

    En cualquier caso, no soy biólogo y ésta no es mi especialidad, trabajo con conceptos previos así que cualquier corrección será bienvenida.

  3. Gravatar Gencianal | 24/08/2008 at 08:21 | Permalink

    @ Sandra

    Como ha explicado crpox90 no quería decir que las bacterias usen directamente el ADN. Las bacterias, al igual que las células eucariotas, han de hacer “copias” de ARN para poder expresar sus proteínas. La diferencia, como muy bien señalas, es que no tienen núcleo. Por ello su ADN está más expuesto: el citoplasma es un medio muy agresivo, con enzimas y compuestos que pueden alterar el DNA, y más en el caso de las bacterias, que salvo las más avanzadas (las cuales tienen un protoorgánulo, el mesosoma) tienen las enzimas liticas en el citoplasma, con todo lo que esto supone. De ahí que la tasa de mutaciones sea en ellas mucho más elevada (se estima que es alrededor de 100.000 veces mayor).

    @crpox90

    Muy buen comentario, nada que corregir; sólo indicar que el “ADN flotante” son los plásmidos, que son moléculas circulares y bicatenarias de ADN con capacidad para replicarse a sí mismas. Es como si fuesen un cromosoma circular en miniatura (no suelen tener más de 10.000 nucleótidos).

  4. Gravatar Gencianal | 24/08/2008 at 08:24 | Permalink

    Antes me faltó añadir que un cromosoma humano tiene en torno a 300 millones de nucleótidos (300 Mb), para compararlo con el tamaño de un plásmido

  5. Gravatar ElHombrePancho | 25/08/2008 at 01:29 | Permalink

    Si no existe entrada específica en la Wikipedia española créala. Viva la red 2.0!

  6. Gravatar Pedro | 25/08/2008 at 08:43 | Permalink

    Si no existe entrada específica en la Wikipedia española créala. Viva la red 2.0!

    Eso — Gencianal o cualquier wikipedista, que hay lectores para todo :)

  7. Gravatar Belerofot | 25/08/2008 at 11:03 | Permalink

    Buen artículo. En genetica evolutiva nos explicaron dos posibles razones por las que puede que los seres mas complejos dispongamos de ADN basura. Segun esta teoria el echo de que el 80% del material genetico no se lea te proteje del 80% de las mutaciones. Es decir es muy probable que si se produce una mutación al azar se producca en esa región del codigo genetico (Recordemoms que en los animales la inmensa mayoria de mutaciones producidas en el exón producen la muerte) . Ora posible función que cumple el ADN es guardar las adaptaciones evolutivas anteriores. Me explico: Se ha dado el caso en diversos animales que han reaparecido ciertas caracteristicas que en su dia dierón una ventaja evolutiva a un individuo pero que luego desaparecierón. Así algunos amfibios que con fase lararia i fase adulta, evolucionaron de tal manera que se su fase madura era igual que la juvenil. Mas tarde se vio que algunos de sus descendientes (especies descendientes) volvieron a mostrar la fase adulta. Aunque esto no 100% demostrable existen diversas ruevas que apollan su viabilidad. En el ser humano la piel es similar a la de los chimpazes jovenes. Cuando los chimpzes crecen su piel deja de ser tan sensible como la nuestra. Puede que el dia de mañana, si volvemos a las sabanas a cazar elefantes, nuestra piel madura vuelva a reaparecer.

  8. Gravatar Guepard | 25/08/2008 at 01:39 | Permalink

    Y porque no clonan un animal quitándole todo el ADN basura que puedan? Si vive es basura, si no se genera nada es que hace algo XD.

  9. Gravatar Gencianal | 25/08/2008 at 02:03 | Permalink

    Buena idea, Guepard; el problema es que posiblemente no vivirá, porque una parte importante de este ADN basura es ADN regulador que controla qué genes se expresan y cuales no. De hecho, (esto es un avance de futuros artículos, lo pongo resumido) el ADN repetido puede ser de varios tipos, entre ellos, los SINE y los LINE. Se ha demostrado que los primeros aumentan la actividad génica en las regiones donde están presentes al disminuir la unión del ADN de estas regiones a las histonas, mientras que los segundos favorecen la condensación y empaquetamiento del DNA, con lo que disminuyen notablemente la actividad génica.

    El tema es muy, muy complejo. Básicamente, se tiene la idea de que el ADN no génico es todo ADN basura, y no es así.

    Guepard, hablando de tu sugerencia, Celera Genomics (la empresa que competía con el Proyecto Genoma Humano en la secuenciación del Genoma Humano) está creando una bacteria con ADN sintético y cuya cantidad de ADN basura es mínima.

  10. Gravatar joel | 25/08/2008 at 03:44 | Permalink

    Muy buena la idea de la que estoy seguro que saldrá un fantástica serie ;-)

    Solo una corrección: al final del antepenúltimo párrafo dices

    pero los mecanismos por los que actúan o no están del todo claros o son bastante complejos.

    Querrá decir:

    pero los mecanismos por los que actúan o no, NO están del todo claros o son bastante complejos.

  11. Gravatar Pedro | 25/08/2008 at 04:15 | Permalink

    @ Gencianal,

    Si quieres modificar el artículo puedes hacerlo desde esta misma página (haciendo click en “Edit this entry”) o en el panel de administración, “Administrar -> Entradas”)

  12. Gravatar kemero | 28/09/2009 at 05:16 | Permalink

    Mmm… creo que mejor voy por un diccionario.

  13. Gravatar Antares | 19/12/2010 at 12:12 | Permalink

    Hola, ando buscando el enlace al segundo artículo y no lo encuentro… porfa colócalo!

  14. Gravatar josecb | 29/07/2011 at 05:16 | Permalink

    Yo siempre he considerado (ojo opinión mía) que la función del ADN basura es simplemente proteger al resto. Si el 100% del ADN fuera codificante cualquier error si no es posible repararlo podría provocar una enfermedad. Si solo es un 2%, es mucho más probable que las mutaciones se den en el no codificante por lo que en principio no pasaría nada.

    Es por ello que no lo hemos eliminado, por eso y porque no nos hace ningún daño. Que un órgano no sea utilizado no quiere decir que acabe desapareciendo. Un ejemplo son las muelas del juicio, tienen formas rarísimas, unas veces aparecen, otras no, no son nada estables anatómicamente porque ya no son necesarias y de hecho antes se pensaba que acabarían desapareciendo. Sin embargo algunos autores consideran que no será así porque ahora es muy raro que alguien muera por una infección dental y tener muelas del juicio no afecta a la reproducción, que al fin y al cabo es lo que determina la evolución (supervivencia y reproducción).

    Por último, la explicación que he hecho sobre el ADN basura creo (otra vez opinión mía, sin seriedad científica alguna) que podría explicar el por qué a veces la evolución se produce muy rápidamente, como a saltos, principal argumento de los negacionistas.

    La información se iría acumulando en el ADN basura y en algún determinado momento podría pasar a expresarse por otra nueva mutación, dando un paso evolutivo importante en lugar de pequeños cambios. Por supuesto también podría provocar la muerte del individuo.

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