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7.1: Descubrir cómo los ácidos nucleicos almacenan información genética

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    Para seguir el camino histórico que nos llevó a comprender cómo funciona la herencia, tenemos que comenzar de nuevo en la celda. A medida que se estableció más firmemente que todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células se derivaban de células preexistentes, se hizo cada vez más probable que la herencia tuviera que ser un fenómeno celular. Como parte de sus estudios, los citólogos (estudiantes de la célula) comenzaron a catalogar los componentes comunes de las células; debido a los límites de resolución asociados a los microscopios disponibles, estos estudios se restringieron a células eucariotas más grandes. Uno de esos componentes de las células eucariotas fue el núcleo. En este punto vale la pena recordar que la mayoría de las células no contienen pigmentos. Bajo estos primeros microscopios, aparecen claros, después de todo son ~ 70% de agua. Para poder discernir detalles estructurales, los citólogos tuvieron que estabilizar la célula y visualizar sus diversos componentes. Como se podría sospechar, estabilizar la célula significa matarla. Para ser observable, la célula tuvo que ser asesinada (conocida técnicamente como “fija”) de tal manera que se asegurara que su estructura se conservara lo más cerca posible del estado de vida. Originalmente, este proceso implicaba el uso de químicos, como el formaldehído, que podían reticular varias moléculas entre sí. El entrecruzamiento impide que estas moléculas se muevan unas con respecto a otras. Alternativamente, la célula podría tratarse con disolventes orgánicos tales como alcoholes; esto conduce a la precipitación local de los componentes solubles en agua. Siempre que los métodos utilizados para visualizar el tejido fijo fueran de baja ampliación y resolución, los resultados fueron generalmente aceptables. En estudios más modernos, utilizando diversos métodos ópticos 199 y microscopios electrónicos, dichos métodos de fijación cruda se volvieron inaceptables, y han sido reemplazados por diversas alternativas, entre ellas la congelación rápida. Aun así fue difícil resolver los diferentes subcomponentes de la célula. Para ello se trataron las células fijadas con diversos colorantes. Algunos colorantes se unen preferentemente a moléculas localizadas dentro de partes particulares de la célula. La más dramática de estas subregiones celulares fue el núcleo, el cual pudo identificarse fácilmente porque se tiñó de manera muy diferente al citoplasma circundante. Una tinción estándar involucra una mezcla de hematoxilina (en realidad hematoxilina oxidada e iones de aluminio) y eosina, que deja el citoplasma rosa y el núcleo azul oscuro 200. El núcleo fue descrito por primera vez por Robert Brown (1773-1858), la persona por la que se nombró movimiento browniano. La presencia de un núcleo fue característica de organismos eucariotas (núcleo verdadero) 201. Las células procariotas (antes de un núcleo) suelen ser mucho más pequeñas y originalmente era imposible determinar si tenían un núcleo o no (no lo hacen).

    El cuidadoso examen de las células fijas y vivas reveló que el núcleo sufrió una reorganización dramática a medida que una célula se divide, perdiendo su forma (típicamente) aproximadamente esférica que fue reemplazada por hebras teñidas discretas, conocidas como cromosomas (cuerpos coloreados). En 1887 Edouard van Beneden informó que el número de cromosomas en una célula somática (diploide) fue constante para cada especie y que diferentes especies tenían diferentes números de cromosomas. Dentro de una especie particular, los cromosomas individuales pueden ser reconocidos en función de sus tamaños y formas distintivas. Por ejemplo, en las células somáticas de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster hay dos copias de cada uno de los 4 cromosomas. En 1902, Walter Sutton publicó su observación de que los cromosomas obedecen las reglas de herencia de Mendel, es decir, que durante la formación de las células que se fusionan durante la reproducción sexual (gametos: espermatozoides y óvulos), cada célula recibió una y sólo una copia de cada cromosoma. Esto sugiere fuertemente que los factores genéticos de Mendel se asociaron con los cromosomas 202. Por supuesto para entonces, se reconoció que había muchos más factores mendelianos que cromosomas, lo que significa que muchos factores deben estar presentes en un cromosoma en particular. Estas observaciones proporcionaron una explicación física para la observación de que muchos rasgos no se comportaban de manera independiente sino que actuaban como si estuvieran vinculados entre sí. El comportamiento del núcleo, y los cromosomas que parecían existir dentro de él, imitaban el tipo de comportamiento que se esperaría que mostrara un material genético.

    Estos estudios de anatomía celular fueron seguidos por estudios sobre la composición del núcleo. Al igual que con muchos estudios científicos, a menudo se avanza cuando uno tiene el “sistema modelo” adecuado para trabajar. Resulta que algunos de los mejores sistemas para el aislamiento y análisis de los componentes del núcleo fueron esperma y pus (aislados de vendajes desechados de heridas infectadas (puaj)). Por lo tanto, se asumió, de manera bastante razonable, que los componentes enriquecidos en este material probablemente se enriquecerían en componentes nucleares. Utilizando esperma y pus como material de partida Friedrich Miescher (1844 — 1895) fue el primero en aislar un compuesto rico en fósforo, llamado nucleina 203. Al momento de su aislamiento original no había evidencia que vinculara la nucleina con la herencia genética. Posteriormente, la nucleina se resolvió en un componente ácido, ácido desoxirribonucleico (ADN) y un componente básico, principalmente proteínas conocidas como histonas. Debido a que tienen diferentes propiedades (ADN ácido, histonas básicas), las “manchas” químicas que se unen o reaccionan con tipos específicos de moléculas y absorben la luz visible, podrían usarse para visualizar la ubicación de estas moléculas dentro de las células usando un microscopio óptico. El núcleo se tiñó tanto por componentes altamente ácidos como básicos, lo que sugería que tanto los ácidos nucleicos como las histonas estaban localizados en el núcleo, aunque no estaba claro lo que estaban haciendo allí.

    Colaboradores y Atribuciones


    This page titled 7.1: Descubrir cómo los ácidos nucleicos almacenan información genética is shared under a not declared license and was authored, remixed, and/or curated by Michael W. Klymkowsky and Melanie M. Cooper.