Del guisante al genoma humano

Los 23 pares de cromosomas humanos
que albergan todo nuestro legado de ADN.
(Imagen CC de By LoStrangolatore,
vía Wikimedia Commons)

Pese a los avances logrados a la fecha, seguimos en el proceso de responder una pregunta fundamental: ¿por qué somos como somos?

En 2003 se anunció, con gran revuelo en los medios, que se había logrado secuenciar el genoma humano, el primer paso para entender cómo heredamos y desarrollamos nuestras características genéticas.

El genoma es el total de la información genética de un organismo. En nuestro caso, está codificada en el ADN de sus 23 pares de cromosomas y una pequeña cantidad de ADN en los organelos celulares llamados “mitocondrias”. La “secuencia” del genoma es conocer la serie de bases o letras (adenina, guanina, timina y citosina, denotadas por sus iniciales A, G, T y C) que hay en sus cromosomas. Esto significa sólo que conocemos las letras y las palabras, que son los genes (entre 20.000 y 25.000 de ellos) pero su significado aún es en gran medida un misterio vigente desde que el hombre se preguntó por primera vez por qué los seres vivos son como son.

La genética de los griegos

El reto de conocer la forma en que se lleva a cabo la herencia de los caracteres ya preocupaba a los griegos de la antigüedad clásica. Cierto, los animales y las plantas se criaban para reproducir los atributos deseables, pero esto dejaba en pie el acertijo de qué origen tenía la forma de los seres vivos, por qué unos tenemos los ojos o el cabello de un color u otro.

Eurípides imaginó que hombre, el padre, aporta las características esenciales de la descendencia, mientras que la madre es la vasija en la cual esa descendencia crece hasta su nacimiento. Hipócrates, por su parte, decía que distintas partes del cuerpo producían semillas que se transmitían a la descendencia en la sangre, una visión que prevalece en nuestro lenguaje a través de conceptos como “sangre azul”, “purasangre” o hablar de un hijo como “sangre de mi sangre”.

La aportación más relevante fue la de Aristóteles, quien se distinguió al mismo tiempo por observar con cierto rigor el mundo a su alrededor, y al mismo tiempo por que una vez que se convencía de que algo era razonable lo asumía como verdad sin contrastarlo con observaciones (es famosa su declaración de que la mujer tiene menos dientes que el hombre, sin haber contado las piezas dentales de ninguna de sus dos esposas).

Aristóteles observó los estadios de desarrollo de embriones de pollos y concluyó que la forma final del pollo (lo que llamaríamos la expresión de sus genes) iba apareciendo poco a poco a partir de una masa informe que, creía, resultaba de la mezcla del semen del padre y la sangre menstrual de la madre. Esta teoría se llamó “epigenética” (palabra que hoy denota más bien la expresión de los genes en función del medio ambiente, lo cual puede alimentar cierta confusión).

Ante la epigenética se alzó eventualmente el preformacionismo, que ya había descrito también Aristóteles, aunque no lo favorecía, según el cual todos los seres están ya formados desde la creación y lo que hay en los fluídos seminales de machos y hembras son versiones de la misma especie en miniaturas invisibles al ojo humano.

Incluso, algunos de los primeros microscopistas aseguraban que veían, en los espermatozoides, diminutos hombres y mujeres. Esta teoría aseguraba que todos los seres vivos se crearon al mismo tiempo y llevaban dentro pequeñas versiones de sí mismos que serían nuestros hijos y que a su vez tenían ya hombrecitos aún más pequeños que serían nuestros nietos, en un infinito juego de matrioshkas rusas, llegando a afirmar que toda la humanidad, incluida la del futuro, estaba ya en los ovarios de Eva.

Llega la ciencia

Mientras tanto, a principios del siglo XIX, el monje austriaco Gregor Mendel, trabajando con guisantes en el huerto de su abadía, descubrió que las características, o al menos algunas de ellas, se heredaban de acuerdo a las que hoy llamamos Leyes de la herencia de Mendel. Desveló que todos los individuos poseen un par de genes para cada una de sus características particulares, y que cada uno de los padres transmite a cada descendiente una copia seleccionada al azar de uno de los dos genes de su par.

El conocimiento de los descubrimientos de Mendel no llegó a uno de los hombres que mejor los podía haber aprovechado: Charles Darwin, quien pese a desarrollar la teoría de la evolución murió sin saber cómo se heredaban las características que, según su teoría, eran sujeto de la variación y selección natural. Darwin incluso hizo experimentos similares a los de Mendel, pero le preocupaba más la forma en que las variaciones se acumulaban al paso del tiempo que cómo se expresaban de una generación a la siguiente.

Los descubrimientos de Mendel fueron olvidados hasta 1900, cuando se redescubrieron como una revolución sobre la cual el biólogo estadounidense Thomas Hunt Morgan, trabajando con moscas de la fruta en experimentos de herencia, demostró en un legendario artículo de 1911 en la revista “Science” que algunas características heredadas estaban vinculadas al sexo, que por tanto se transmitían en los cromosomas sexuales y, razonó Morgan, quizá los demás genes eran transportados también en los otros cromosomas. Este descubrimiento le valio el Nobel de Medicina en 1930.

Fue en ese mismo año cuando, podríamos decir, nació la biología moderna en toda su amplitud, cuando el biólogo británico Ronald Aylmer Fisher publicó su libro “La teoría genética de la selección natural” que unía la teoría de la evolución mediante la selección natural de Darwin con los estudios de Gregor Mendel.

Sobre esas bases y a partir de la descripción de la molécula de ADN obtenida por James Watson, Francis Crick y Rosalind Franklin, se emprendió el camino para secuenciar el genoma humano, identificando en el proceso algunos genes que influyen en ciertas características concretas. Así, sabemos que dos mutaciones en el gen denominado FGFR3 son responsables del enanismo acondroplásico.

Pero aún queda mucho por saber. La idea simplista de que cada característica tiene un gen determinado se ha visto desbancada por el conocimiento de que somos como somos debido a un delicado juego de interrelaciones entre muchos genes, incluso algo tan aparentemente sencillo como el color de los ojos no depende de un gen, sino, cuando menos, de seis de ellos. La interrelación entre los genes y los procesos bioquímicos, y cómo su codificación se convierte en un ser completo, mantendrá ocupados a los científicos durante muchos años.

Lo que falta del genoma En realidad el genoma humano no se ha secuenciado en su totalidad, pues falta algo más del 7%. Los métodos actuales no permiten desentrañar las zonas centrales de los cromosomas, que son altamente repetitivas, así como los extremos, llamados telómeros, entre otros espacios en blanco que esperan la aparición de nuevas y mejores técnicas para rellenarse.

LUCA, nuestro más lejano abuelo

La célula procariota, la forma más primitiva que
existe, podría darnos una idea de cómo fue el LUCA
(Imagen D.P. Mariana Ruiz traducida por
JMPerez, vía Wikimedia Commons)

Uno de los más grandes desafíos de la ciencia es ir hacia atrás en la historia de la vida para averiguar cómo comenzó todo.

Todos los seres vivos, usted y una rosa, un insecto y un elefante, un sencillo virus y un astuto cuervo, todos, tenemos un solo ancestro común, una célula que se calcula que vivió hace 3 o 4 mil millones de años y de la que surgio toda la vida, algo que ya se imaginaba Darwin en su teoría de la evolución mediante la selección natural.

Este ser hipotético es el Último Ancestro Común Universal o, en inglés, ‘Last Universal Common Ancestor’, LUCA por sus iniciales.

¿Cómo sabemos que los seres vivos no procedemos de distintos ancestros surgidos independientemente? O, cuando menos, ¿cómo sabemos que lo más probable es este ancestro común, esta semilla que fructificó en toda la vida del planeta, todas las especies que ya desaparecieron, las que existen y las que, sin duda alguna, vendrán en el futuro?

Para comprenderlo, tenemos que remontarnos a una época en la que no había vida en nuestro planeta.

El universo mismo nació hace unos 13.700 millones de años, según calcula hoy la cosmología. Nuestro sistema solar no fue parte del universo, al menos en su forma actualmente reconocible, durante la mayor parte de este tiempo. Fue hace aproximadamente 4.600 millones de años cuando una nube de polvo y gas que giraba sobre sí misma en el espacio empezó a contraerse. Como un patinador que acerca los brazos al cuerpo para girar más rápido, la contracción hizo que la nube girara más rápido, su gravedad también aumentó y asumió la forma de un disco.

Unos 60 millones de años después se formó nuestro planeta y empezó a sufrir una sucesion de cambios. Hace alrededor de unos 4.000 millones de años, según se cree con base en lo que sabemos, la materia, alguna de las sustancias que componían nuestro planeta, de pronto adquirió una capacidad e independencia sin precedentes, experimentó un cambio cualitativo extraordinario y, no habiendo estado vivo… empezó a estarlo. Según especula la ciencia, este primer ser vivo fue una molécula capaz de producir copias de sí misma, una hazaña singular.

Lo que aún no sabemos es cómo pudo haber sido esa molécula autorreplicante. Quizás las condiciones de nuestro planeta, relámpagos, volcanes, una atmósfera con ciertas caracteristicas, provocaron la creación de diversas moléculas complejas hasta que, por simple azar, alguna de ellas resultó capaz de autocopiarse.

Alguna de ellas o varias de ellas.

Nada indica que la vida haya surgido una sola vez en nuestro planeta. De hecho, es muy probable que haya surgido varias veces, en distintos lugares, bajo distintas condiciones, en distintos momentos y a partir de distintas sustancias. Las condiciones que provocaron el surgimiento de la vida una vez, pudieron provocarla en diversas ocasiones mientras duraron.

La primera evidencia de que existía este hipotético ser que es nuestro origen común se encontró hace apenas 50 años, en la década de 1960, cuando se descifró el código genético del ADN y se determinó que era exactamente el mismo en todas las formas de vida de nuestro planeta. Esto, que hoy nos parece evidente, resultó sorpresivo en su momento: bastaba el ADN para explicar toda la asombrosa variabilidad de todas las formas de vida. Todas tenían genes escritos con el mismo lenguaje.

De hecho, esta “intercambiabilidad” de genes es lo que permite que los genes de una especie se puedan insertar en otra, ya sea de modo natural, en la transferencia horizontal de genes, o artificial, mediante ingeniería genética. Y la transferencia horizontal es uno de los problemas que tiene la biología en la búsqueda de “Luca”.

El “código genetico” con el que la vida transmite información está sorprendentemente está formado por genes o palabras de diversas longitudes, pero todas compuestas por sólo cuatro letras. La hebra de ADN es como una escalera de mano, donde cada uno de los rieles tiene “medios peldaños” de sólo cuatro sustancias: adenina, citosina, guanina y timina (ACGT). El otro riel tiene los medios peldaños correspondientes. Si un medio peldaño es de adenina, el otro será de timina, y si es de guanina, su mitad correspondiente será de citosina.

Con este sencillo alfabeto de cuatro letras se pueden “escribir” todas las proteínas de todos los seres vivos a partir de 20 aminoácidos, utilizando como intermediario al ARN, una molécula similar al una de las mitades del ADN. Cada aminoácido (salvo alguna excepción) se codifica con tres de las letras del ADN y el ARN, y su secuencia determina la proteína que se produce.

Al analizar los pequeños cambios que los genes van experimentando a lo largo de la evolución, la biología ha podido crear un árbol de la vida muy preciso, que nos sirve para calcular, por ejemplo, no sólo cuánta similitud o diferencia hay entre dos especies, como el ser humano y el chimpancé, sino también hace cuánto tiempo nos separamos de un ancestro común y empezamos a evolucionar independientemente (hace 5-6 millones de años en este caso).

Igualmente, al desandar nuestro camino evolutivo podemos encontrar ancestros comunes de otros seres. El de todos los mamiferos, por ejemplo, vivió hace unos 225 millones de años. El de todos los vertebrados nado por los océanos hace unos 530 millones de años. Y el de todos los animales hace unos 610 millones de años.

Con estos datos, hoy se postula que ese último ancestro común universal, ese “Luca” que nos recuerda la canción de Suzanne Vega era un ser unicelular más primitivo que los seres unicelulares con núcleo (procariotes) que conocemos hoy, que utilizaba el ARN para replicarse y para crear sus proteínas (el ADN fue probablemente un desarrollo posterior), vivió en un microclima menos cálido que el predominante en el planeta hace 3-4 mil millones de años y tenía algo muy similar a los genes comunes a todos los seres vivos de la actualidad.

Sin embargo, los biólogos no lo tienen claro. La transferencia horizontal de genes que haya ocurrido a lo largo de la historia de la vida, la cantidad de genes en los que pueda darse y otras variables, podrían alterar completamente nuestra visión de cómo era “Luca”.

Pero la búsqueda sigue adelante. Saber cómo era “Luca” sería un gran paso hacia la comprensión de cómo surgió la vida en nuestro planeta, lo cual a su vez nos permitiría calcular con mayor precisión las probabilidades de que haya vida en otros lugares del universo.

La probabilidad de los ancestros El que todos los seres vivos tengamos un mismo ancestro no es una certeza, pero es lo más probable. En 2010 se calculó que el que la vida procediera de un ancestro comun era al menos 102860 veces más probable que lo hiciera de dos o más formas de vida que hubieran surgido independientemente. Un 1 seguido de 2861 ceros es un argumento de peso, sin duda alguna.

Genética no es destino

Dos ratones clonados, genéticamente idénticos,
pero con distinta expresión genética de la cola por
factores epigenéticos.
(foto CC Emma Whitelaw via Wikimedia Commons)

¿Por qué somos como somos?

Durante gran parte de la historia humana, se atribuyó la respuesta a una fuerza más o menos misteriosa llamada “destino”, o a los designios, caprichos y devaneos de los dioses.

Aún entonces se entendía ya que existía una herencia. Los padres rubios o de baja estatura tendían a tener hijos rubios o de baja estatura. Así, incluso en la mitología griega, los hijos de los dioses con seres humanos eran semidioses, y tenían algunas de las características de sus padres divinos.

A partir del siglo XIX, con los trabajos de Darwin y Mendel, empezaron a descubrirse los mecanismos de la herencia. Y pronto supimos que nuestras células albergan largas cadenas de ADN que heredamos de nuestros progenitores, y en las que están presentes los genes, segmentos de esta molécula que producen proteínas.

La herencia genética se convirtió pronto en una pseudoexplicación para casi cualquier rasgo humano. Si los negros o las mujeres tenían calificaciones más bajas en la escuela, no se pensaba que su entorno social, familiar, económico, alimenticio y formativo temprano podría tener la culpa, sino que se echaba mano rápidamente de la “genética” para explicarlo.

La incomprensión de la herencia llevó muy pronto a aberraciones tales como la eugenesia, el racismo con coartada, el darwinismo social y otras ideas sin sustento científico que, sin embargo, marcaron la historia humana, especialmente en el origen y trágicos resultados de la Segunda Guerra Mundial.

Así se empezaron a buscar los “genes de” las más distintas características físicas y conductuales del ser humano, y los medios de comunicación procedieron a informar, no siempre con el rigor y la cautela necesarios, de la existencia de “genes de” la calvicie, el cáncer, el alcoholismo, la esquizofrenia, la capacidad matemática, la genialidad musical y muchos más.

En la percepción pública, nuestros genes marcaban de manera fatal, decisiva e irreversible todo acerca de nosotros. Las compañías de seguros se plantearon rápidamente la discriminación genética, para no venderle seguros de salud a personas genéticamente predestinadas a sufrir tales o cuales afecciones, y no pocas empresas se plantearon más o menos lo mismo

Sin embargo, al finalizarse el proyecto de codificación del genoma humano en 2003 y empezarse a estudiar sus resultados, se descubrió que en nuestro ADN hay únicamente alrededor de 25.000 genes que efectivamente codifican proteínas, entre el 1% y el 2% del ADN.

Evidentemente, eran demasiado pocos genes para explicar la enorme cantidad de rasgos físicos y de comportamiento, emociones, sentimientos y procesos intelectuales del ser humano. Más aún, el nombre dado al ADN restante "junk" o "basura" parecía indicar que el 98% de toda nuestra carga genética era inservible.

Como suele ocurrir en la ciencia, se ha ido demostrando, sin embargo, que las cosas son bastante más complicadas.

Los genes codifican proteínas, que son cadenas más o menos largas formadas a partir de sólo 20 elementos básicos, los aminoácidos. Los 25.000 genes codificadores de nuestro ADN son capaces de sintetizar entre uno y dos millones de proteínas distintas. Para ello, el gen produce una copia de uno de sus lados en ARN mediante el proceso llamado “transcripción”, y el ARN resultante es “editado” (cortado y vuelto a unir) para convertirlo en el ARN mensajero que directamente toma los aminoácidos y “arma” una molécula de proteína que puede contener casi 30.000 aminoácidos en distintas secuencias.

Pero, ¿cómo “sabe” un gen que debe iniciar este proceso? Si existe un elemento que le informa que debe hacerlo, la ausencia de dicho elemento provocaría que el gen nunca actuara, nunca produjera ARN mensajero ni proteínas... dicho de otro modo, el gen nunca se “expresaría”.

Es decir, por encima de nuestra carga genética existen mecanismos y procesos que controlan la actividad de los genes en el tiempo y en el espacio, que “encienden” y “apagan” su actividad y que pueden realizar una gran cantidad de operaciones sobre nuestros genes que van más allá de activarlos o desactivarlos.

Estos mecanismos no son inamovibles como el ADN, que sólo puede alterarse mediante mutaciones o manipulación directa de ingeniería genética, sino que están sometidos las condiciones del medio ambiente y responden a ellas activando y desactivando los genes como un pianista pulsa o no una tecla para producir una melodía.

Los elementos del medio ambiente que actúan sobre estos mecanismos, llamados “epigenoma”, son muy variados: la alimentación, la actividad deportiva, la actividad intelectual, el estrés, los contaminantes, las emociones... todo lo que nos afecta puede afectar a la expresión de nuestros genes mediante el epigenoma.

Además de la enorme complejidad que la epigenética introduce en nuestra comprensión de la herencia y la expresión de los genes, los biólogos moleculares están llegando a la convicción de que el mal llamado “ADN basura” que forma el 98% de nuestra carga de ADN no es un sobrante inútil, sino que forma parte de un complejo entramado químico que regula la activación y desactivación de los genes, su expresión y la forma y momento en la que ésta se realiza.

El biólogo evolutivo y divulgador Richard Dawkins ha escrito que nuestro ADN, nuestra carga genética, no es un plano, sino una receta. Nuestro ADN no indica de modo estricto y preciso las medidas y datos milimétricos del cuerpo que va a construir y hacer funcionar durante varias décadas, lo que sería tremendamente arriesgado pues la falta de un material haría imposible la construcción.

En cambio, el ADN ofrece indicaciones que dejan libertad para utilizar alternativas. Un ingrediente puede ser sustituido, o las cantidades alteradas según su disponibilidad. Así, sujeta a la materia prima y las capacidades del “chef” medioambiental, la tarta saldrá mejor o peor, pero comestible en la mayoría de los casos.

Como suele ocurrir con las explicaciones que parecen “demasiado sencillas”, la historia que nos cuentan los genes y nuestro ADN no está completa. Aún queda mucho por descubrir para poder responder a esa pregunta breve: ¿Por qué somos como somos?

Los gemelos no tan idénticos Al nacer, y en las primeras etapas de su vida, los gemelos “idénticos”, aquéllos que tienen exactamente la misma carga genética, el mismo ADN, son realmente difíciles de diferenciar. Pero al paso del tiempo, y todos hemos tenido esa experiencia, los gemelos evolucionan de manera distinta, hasta que en su edad madura son relativamente fáciles de diferenciar por sus rasgos físicos y de conducta. Son el testimonio más claro que tenemos de la influencia del medio ambiente sobre nuestros genes. “Genéticamente idéntico” puede dar como resultado dos personas bastante distintas. La herencia no es la totalidad del destino.

La descubridora olvidada del ADN

Rosalind Franklin
(foto © utilizada como fair use no comercial ni difamatorio)

Una serie de circunstancias incontrolables ha dejado fuera de la historia del ADN a uno de sus personajes clave, la doctora Rosalind Franklin.

La historia registra, a nivel popular, sólo al británico Francis Crick y al estadounidense James Watson como descubridores de la estructura del ADN. Pero el Premio Nobel de Medicina o Fisiología de 1962 se entregó también a Maurice Frederick Wilkins.

En esa ceremonia, sin embargo, faltaba un personaje fundamental en los trabajos que llevaron al premio concedido a estos tres científicos, la doctora Rosalind Franklin, personaje omitido con demasiada frecuencia en la historia del inicio de la genética moderna, excluida de un premio que se otorgaba a Crick, Watson y Wilkins, según el Comité del Nobel, “por sus descubrimientos referentes a la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su importancia en la transferencia de información en el material vivo”.

Estas palabras explicaban, en el austero estilo de los Premios Nobel, que Crick, Watson y Wilkins habían determinado por primera vez en la historia la estructura del ácido desoxirribonucleico, una sustancia aislada por primera vez apenas en 1869 por el médico suizo Friedrich Miescher. En 1944 se demostró que el ADN era un “principio transformador” que llevaba información genética, lo que se confirmó plenamente en 1952.

Crick y Watson son los más conocidos en la saga del descubrimiento de la estructura del ADN porque fueron ellos los que en 1953 establecieron que el ADN estaba formado por una doble hélice. Su descubrimiento, publicado en abril en la reconocida revista Nature, estaba destinado a dar inicio a una de las mayores revoluciones en la historia de la biología.

Pero es necesario saber cómo llegaron a esta conclusión los dos científicos para poder determinar con certeza el papel que jugó en esta historia la científica británica Rosalind Elsie Franklin, biofísica, física, química, bióloga y cristalografista de rayos X, una lista de logros académicos impresionante, máxime si tenemos en cuenta que la consiguió en una vida trágicamente breve, pues nació en 1920 y murió de cáncer en 1958.

Para mirar lo más pequeño

Sería muy sencillo determinar la forma de la molécula de ADN con un potentísimo microscopio de tunelado por escaneo. Este microscopio, inventado en 1981, puede “ver” perfiles tridimensionales a nivel de átomos. Es un logro tal que sus creadores ganaron el Premio Nobel de Física en 1986.

Pero en la década de 1950, las herramientas al alcance de los investigadores eran mucho más limitadas.

Uno de los sistemas utilizados era la cristalografía de rayos X, un método indirecto para determinar la disposición de los átomos en un cristal. Al pasar un haz de rayos X por un cristal, los rayos X se difractan, sufren una distorsión que cambia según el medio por el que se mueve la onda electromagnética. (La difracción de la luz es la responsable de que un lápiz en un vaso de agua parezca quebrarse al nivel del agua.)

Los ángulos e intensidades de los rayos X difractados captados en una película fotográfica permiten a los cristalógrafos generar una imagten tridimensional de la densidad de los electrones del cristal y, a partir de ello, calcular las posiciones de los átomos, sus enlaces químicos y su grado de desorden, entre otros muchos datos.

En enero de 1951, la joven doctora Rosalind Franklin entró a trabajar como investigadora asociada al King’s College de Londres, bajo la dirección de John Randall. Éste la orientó de inmediato a la investigación del ADN, continuando con el trabajo, precisamente, de Maurice Wilkins.

Lo que siguió no suele salir en las películas y narraciones porque fue el duro y poco espectacular trabajo de Franklin para afinar sus herramientas (un tubo de rayos X de foco fino y una microcámara), y determinar las mejores condiciones de sus especímenes para obtener imágenes útiles. En este caso, el nivel de hidratación de la muestra era esencial.

Habiendo determinado la existencia de dos tipos de ADN, se dividió el trabajo. Wilkins se ocupó de estudiar el tipo “B”, determinando poco después que su estructura era probablemente helicoidal. Rosalind Franklin, por su parte, trabajó con el tipo “A”, generando imágenes que descritas como poseedoras de una gran belleza, y abandonando la teoría de la estructura helicoidal sólo para retomarla después, afinada y perfeccionada.

Una de las fotografías de difracción de rayos X tomada por Franklin en 1952, y que es famosa en el mundo de la ciencia como la “fotografía 51”, fue vista por James Watson a principios de 1953, cuando todos los científicos se apresuraban por resolver el enigma ante el fracaso espectacular del modelo de ADN propuesto por Linus Pauling. Esa fotografía sería fundamental para consolidar el modelo de Crick y Watson.

Rosalind Franklin había redactado dos manuscritos sobre la estructura helicoidal del ADN que llegaron a la revista especializada Acta Cristallographica el 6 de marzo de 1953, un día antes de que Crick y Watson finalizaran su modelo del ADN. Ese mismo día, Franklin dejó el King’s College para ocupar un puesto en el Birbeck College y su trabajo quedó al alcance de otros científicos. Pero ella, al parecer, nunca miró atrás.

El trabajo de Rosalind Franklin se publicó en el mismo número de Nature que el modelo de Crick y Watson, como parte de una serie de artículos (incluido también uno de Wilkins) que apoyaban la idea de la estructura helicoidal doble de la molécula de la vida.

Como la idea de esa estructura helicoidal rondaba por todos los laboratorios de la época, el debate de quién fue el verdadero descubridor de la forma del ADN probablemente no se resolverá nunca. Lo que es claro es que tanto Crick como Watson, Wilkins y Franklin fueron los padres comunes de este descubrimiento que literalmente cambió nuestro mundo y nuestra idea de nosotros mismos.

El modelo de Crick y Watson no fue aceptado y confirmado del todo sino hasta 1960, cuando Rosalind Franklin ya había fallecido. Y como al concederse el Premio Nobel a los descubridores de la doble hélice, el reglamento del galardón impedía que se diera el premio de modo póstumo, Rosalind Franklin quedó sin el reconocimiento al que tenía, sin duda alguna, tanto derecho como los otros tres premiados, y cayó en un olvido del que apenas se le empezó a rescatar en la década de 1990.

Sexismo y más allá En un mundo académico todavía sexista, como incluso lo admitió Francis Crick años después, Rosalind Franklin dejó atrás el caso del ADN para concentrarse en el ARN, la otra molécula de la vida, y el genoma de muchos vírus. Siguió produciendo artículos científicos (siete en 1956 y seis en 1957) y estudiando el virus de la poliomielitis hasta su muerte. Y probablemente nunca supo que su trabajo había sido la base del éxito de Crick y Watson.

El ADN: la identidad de todo lo vivo

Una potente arma en la lucha contra el crimen y en la medicina, nuestro conocimiento del ADN, abre posibilidades sorprendentes para investigar incluso los libros manuscritos del medievo europeo.

La doble hélice del ADN, el código de la vida.
(Imagen D.P. de Apers0n, vía Wikimedia Commons)

El ADN, la sustancia que descubrió Friedrich Miescher en 1869, se convirtió en uno de los descubrimientos más trascendentales de la historia humana. No sólo explicando la transmisión hereditaria de los caracteres.

La identificación de personas por medio de su ADN es quizá la aplicación más conocida, difundida por los medios de comunicación como clave para la solución de casos de identidad reales y en la ficción, sobre todo en la de carácter policíaco.

Para realizar la “huella de ADN” de una persona, sin embargo, no se identifica toda la secuencia del ADN de sus cromosomas, sino únicamente unos 13 puntos o loci de grupos de bases con repeticiones que son distintas en cada individuo. La repetición de bases en cada locus individual está presente en un porcentaje de entre 5 y 20% de las personas, pero la combinación de las repeticiones en los 13 loci es la que identifica a un individuo con una certeza casi absoluta.

Una muestra de ADN, sin embargo, no sirve si no se tiene otra muestra con la que compararla para saber si pertenece o no al mismo individuo. En la ciencia forense, las pruebas de ADN pueden identificar a una víctima, establecer relaciones de parentesco, entre ellas de paternidad, o condenar o exonerar a un acusado al comparar su ADN con el de muestras de fluidos corporales que el delincuente dejara en el lugar del crimen.

La importancia de esta capacidad de identificación del individuo que pudiera haber depositado sangre, saliva o semen en un lugar se puede valorar pensando en que a fines del siglo XIX no existían ni siquiera las herramientas necesarias para saber si una mancha marrón era o no de sangre, mucho menos para identificar el tipo sanguíneo, el sexo del individuo o su identidad con total precisión.

Hoy, estudiando los restos de hombres de Neandertal recuperados en distintas excavaciones, algunas de ellas en España, como las de Atapuerca en Burgos o las de la Cueva del Sidrón en Asturias, se está reconstruyendo la secuencia de ADN de esta especie humana desaparecida hace alrededor de 30.000 años. En el 200 aniversario del nacimiento de Darwin, el Dr. Svante Pääbo, del Departamento de Genética del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva presentó el primer borrador de la secuencia genética del Neandertal, con el 60% de su ADN secuenciado.

El descubrimiento más relevante realizado por el grupo de Pääbo hasta ahora es que, además de las esperadas raíces comunes de los Neandertales y los Homo sapiens, ambas especies tienen el gen llamado FOXP2, que se relaciona con la capacidad de hablar, lo que apoya la hipótesis ya avanzada por los especialistas en anatomía fósil de que estos primos nuestros, alguna vez representados como salvajes simiescos y torpes eran, en realidad, más humanos de lo que a algunos les gustaría aceptar.

No se puede pasar por alto la secuenciación del ADN humano, lograda en un 92% apenas en 2003, como base para identificar algunas alteraciones genéticas que pueden afectar la salud, el desarrollo o el bienestar. Es importante recordar que tener la secuencia del ADN del genoma humano, neandertal o de cualquier ser vivo es sólo el primer paso, necesario pero insuficiente, para leer el libro de la genética. La decodificación de esta secuencia requerirá los esfuerzos de numerosos científicos en los años por venir.

Entre las aplicaciones más recientemente propuestas para las pruebas de ADN destaca de modo especial la que ha presentado no un biólogo, antropólogo o médico, sino un profesor de inglés de la universidad estatal de Carolina del Norte, en los Estados Unidos, Timothy Stinson, quien pretende utilizar los avances de la genética para poder saber con más certeza cuándo y dónde se escribieron los miles de volúmenes manuscritos por copistas en Europa durante la Edad Media.

Muchos de los manuscritos medievales realizados en los proverbiales monasterios se escribieron en pergamino fabricado con piel de cabra, cordero o ternera, especialmente los más antiguos, si tenemos en consideración que la primera fábrica de papel no apareció sino hasta el año 1120 en Xátiva, en Valencia.

El pergamino no se curte, sino que se estira, se raspa y se seca sometiéndolo a tensión, creando así una piel rígida, blanca, amarillenta o traslúcida. Hasta ahora, la datación de los pergaminos se hace utilizando el procedimiento del carbono 14, mientras que la datación del manuscrito en sí se hace indirectamente estudiando la letra manuscrita o cursiva de los escribas y el dialecto que empleaban, dos técnicas que, según los estudiosos, son poco fiables.

El proyecto del profesor Stinson contempla la creación de una “línea de base” o marco de referencia utilizando el ADN de los relativamente pocos manuscritos cuya fecha y lugar de creación pueden determinarse de un modo fiable. Cada uno de estos manuscritos puede ofrecer una gran cantidad de información, ya que en un libro medieval de pergamino se utilizaban las pieles de más de 100 animales. Con esta línea de base de marcadores de ADN con fechas y ubicaciones geográficas conocidas, se podrá determinar el grado de relación que mantenían con ellos los animales cuyas pieles se usaron para la confección de manuscritos de fecha y lugar desconocidos.

La esperanza de Stinson es que las similitudes genéticas sirvan para dar una indicación general del tiempo y lugar de origen de los libros, además de “trazar las rutas comerciales del pergamino” en la Edad Media, revelando así datos importantes sobre la evolución de la industria del libro en esta época histórica.

Para lograrlo, Stinson ha dado el salto de letras al de ciencias, colaborando para perfeccionar las técnicas ideales para extraer y analizar el ADN contenido en los pergaminos. Técnicas que en un futuro podrían usarse en algunos otros artefactos históricos realizados con productos animales, utilizando el ADN para conocer no sólo nuestra historia biológica, sino también la social, política y comercial.

El ADN y Darwin Una aplicación del estudio de la genética y del ADN en particular fue una demostración de la teoría de la evolución darwinista. Todos los primates que consideramos parientes cercanos nuestros tienen 24 pares de cromosomas, pero nosotros sólo tenemos 23. De ser cierto que provenimos de un ancestro común, nuestra especie debió perder un cromosoma en el proceso. El estudio del ADN demuestra que el cromosoma humano identificado con el número 2 es resultado de la unión de dos cromosomas de primates extremo con extremo. Esto debe haber ocurrido después de que en el transcurso de la evolución nos separamos de chimpancés, gorilas y orangutanes.

La Eva africana

Gracias a los avances en el estudio de la genética, la idea de que "todos somos iguales" ha abandonado el reino de la filosofía para convertirse en una certeza científica.

Esquema que muestra cómo se reprodujo la más
antigua hembra ancestral común de toda la
humanidad.
(Gráfico GFDL de Sundar, vía Wikimedia Commons) 

La sucesión de hallazgos relacionados con la genealogía humana ha seguido dos caminos que sólo a últimas fechas han convergido en una imagen que, por primera vez, es lo bastante nítida para conformar un primer retrato razonablemente confiable del devenir de nuestra especie: el de la paleoantropología y el de la genética.

A fines del siglo XIX, la irrupción de la teoría de la evolución le dio sentido aparente por primera vez a los descubrimientos de fósiles de seres ancestrales parecidos a los hombres, estableciendo la idea de que había un ancestro evolutivo que nos conectaba con antropoides como el gorila y el chimpancé. Con esta base teórica, se incrementaron las excavaciones y evolucionaron los métodos para identificar los restos, el estudio de las estructuras óseas y los métodos de datación de los restos que se iban encontrando.

La primera idea, un tanto ingenua vista ahora, desde nuestra perspectiva, era que todos los fósiles humanoides encontrados debían ser parte de una sola cadena evolutiva que iría desde un antropoide similar al chimpancé o al gorila hasta un ser humano moderno. De allí que parte del esfuerzo de la naciente paleoantropología fuera el hallazgo del mítico "eslabón perdido", es decir, el ser "mitad hombre y mitad mono" que marcara limpiamente la frontera entre el pasado animal y el presente humano.

El tiempo, sin embargo, se encargó de demostrar que no todos los fósiles encontrados eran parte de esa sucesión precisa y directa. El árbol genealógico del ser humano se encontraba lleno de ramas que se separaron, sobrevivieron y desaparecieron, como todos los fósiles que pertenecen a los genus Paranthropus, como el Paranthropus boisei (antes llamado Zinjanthropus y, hasta hace poco Australopithecus boisei), que siendo parientes de nuestra estirpe no son nuestros ancestros, sino primos lejanos. Más alarmante para algunos fue que algunos miembros de este árbol, que parecía hacerse más complejo a cada descubrimiento, hubieran sido otra especia humana, con lenguaje, con artesanía, con ritos funerarios, pero también emparentada con nosotros de manera más bien lejana, como es el caso del hombre de Neandertal y sus antecesores, como el Homo antecessor descubierto en Atapuerca por Carbonell, Arsuaga y Bermúdez de Castro.

Pero la complejidad pronto dio paso a una imagen más clara que nos permitió identificar nuestro linaje entre el entramado de especies y subespecies descubiertas hasta la fecha, aún sabiendo que seguramente queda muchísimo por descubrir de la aventura de esos monos que dejaron África para ocupar el planeta. Y se ha podido establecer que nuestra especie, Homo sapiens sapiens apareció en África hace entre 100 mil y 200 mil años.

En menos tiempo, pero de forma más acelerada, el estudio de la genética añadió el descubrimiento, en 1999, de que el ADN de las mitocondrias (los organelos encargados de convertir los alimentos en energía) de nuestras células procede únicamente de la madre, ya que el ADN mitocondrial procedente del padre es destruido en el embrión. Así, a diferencia del ADN del núcleo, que procede en un 50% del padre y en un 50% de la madre, el mitocondrial es el mismo que el de la madre, y sólo cambia por mutaciones al paso del tiempo.

La tasa de mutaciones, que se puede calcular en general, y la deriva genética, la variación natural de los alelos neutrales que ocurre en las poblaciones, permitieron a los genetistas calcular que el origen de todo el ADN mitocondrial de los seres humanos actuales se encuentra en el de una sola hembra humana que vivió hace unos 150.000 años en África Occidental, alrededor de lo que hoy es Tanzania.

Los científicos, en un rapto poético, llamaron a esta hembra la "Eva africana" o, más exactamente, la "Eva mitocondrial", lo cual no significa que fuera la única hembra viviente en ese momento, sino que ella fue la única que ha tenido una línea continua de hijas, mientras que todas las demás hembras vivientes en ese momento sólo tuvieron hijos, o no tuvieron descendencia, o sus descendientes hembras murieron sin reproducirse. No se trata del más reciente ancestro común (MRAC) de todos los seres humanos, sino de un ancestro aún más antiguo, ya que el MRAC masculino human, llamado, también sin implicaciones religiosas, el Adán cromosómico Y (dado que el cromosoma Y sólo se hereda del padre) se ubica hace entre 60.000 y 90.000 años.

Finalmente, la evidencia genética nos dice que esa especie originada hace un cuarto de millón de años en África salió de ese continente para ocupar el resto del planeta hace apenas entre 75 mil y 85 mil años, en una o, cuando mucho, dos migraciones, según la mayoría de los expertos. Como resultado de esta evolución, tremendamente reciente en términos geológicos, un asombroso descubrimiento ha sido que la variación genética entre todos los miembros de la especie humana es menor que la presente en otras especies.

Las implicaciones de estos descubrimientos científicos en el terreno filosófico no puede pasarse por alto. Cualquier ser humano se parece más, genéticamente, a un ser humano de aspecto externo distinto y situado al otro lado del planeta, de lo que se pueden parecer un lobo de la estepa rusa y un lobo de Europa occidental.

"Somos distintos, somos iguales" no es, entonces, un simple lema con connotaciones políticas o ideológicas, es una certeza científica. Tenemos un ancestro materno y un ancestro paterno comunes, surgimos juntos en África, y las diferencias superficiales que nos distinguen son, desde el punto de vista de nuestra constitución esencial, genética, fundamentalmente irrelevantes.

El hombre de Pekín y los hombres de Pekín El llamado "hombre de Pekín", cuyos primeros fósiles fueron descubiertos en la década de 1920 en Shokoudian, cerca de Beijing, es un ejemplo de la especie Homo erectus, especie que vivió en Asia a partir de la mitad del Pleistoceno y que en el pasado se creyó que era ancestro directo de la especie humana, aunque los estudios más recientes sugieren que fue una de las líneas laterales que no dieron origen directamente a la humanidad. Sin embargo, en un intento como tantos de manipular los hechos por políticamente, las autoridades chinas han persistido en enseñar que la población china actual es descendiente directa del "hombre de Pekín" y, por tanto, está claramente diferenciada del resto de la humanidad. Los datos, sin embargo, dicen que la población humana llegó a Asia por Arabia Saudita, la India y el Sudeste Asiático para luego poblar, entre otras regiones, lo que hoy son China y Japón. Los hombres de Pekín no provienen del hombre de Pekín... pero no se les permite saberlo.