Raúl Vallejos

El soliloquio

de los genes

Fan page: https://www.facebook.com/ESDLG/

Texto: © Raúl Vallejos

Ilustraciones: © Ximena Rodríguez

Primera edición

© 2017, Editorial Rosetta Ltda.

Dirección: Antonio Varas 175, oficina 402, Providencia, Santiago de Chile

ISBN: 978-956-09097-0-1

Este libro fue creado para su libre distribución y para que todo el que quiera pueda acceder a este. Te invitamos a comentarlo, reproducirlo parcial o totalmente, e incluso descargarlo gratis desde la web. Queda completamente prohibido cualquier uso comercial de este o cualquiera de sus partes.

Dedicado sobre todo a mis abuelos,

quienes aún viven, a través de mis genes.

Prólogo

Quién en su niñez no miró a lo alto y quedó prendado de aquellos extraños patrones brillantes dispersos en el cielo nocturno, quién no se cuestionó alguna vez el origen de los colores en el arcoiris, el perfume de las flores o el regocijo de la música, o aquel que por cada animal, cada árbol o cada cosa desconocida necesitó darle un nombre y lógica dentro de este mundo que empezaba descubrir.

La curiosidad parece ser algo tan intrínseco del ser humano que se nos pierde dentro de la cotidianeidad, olvidando la simple felicidad de aprender algo nuevo cada día. La curiosidad evolucionó naturalmente hacia un pensamiento crítico, hacia un cuestionamiento inagotable de nuestro entorno y en el proceso atravesó la frontera de las percepciones humanas hacia el mundo de la tecnología. Vivimos inmersos en este mundo moderno olvidando que gracias al desarrollo de esta curiosidad logramos salvar vidas, nos comunicamos instantáneamente a través de largas distancias y comprendemos de mejor forma nuestro lugar en el universo.

Formalmente existe un estilo de ciencia al que se le llama «ciencia motivada por curiosidad». Esta es la ciencia que nos resulta más natural puesto que la curiosidad es lo que nos llevó a ella. Investigar, abrir el mundo, conocer cosas nuevas. Sin embargo, es la ciencia que menos se toma en consideración en Chile. Esta ciencia es la que arrojó las conclusiones que protagonizan este libro.

En El Soliloquio de los Genes encontrarás dudas, curiosidades, respuestas y, si te lo permites, muchas más dudas. Este libro busca abrir ideas nuevas, proponer miradas más sencillas de la biología y acercar conceptos importantes a nuestra vida.

Te invito a un viaje de re-descubrimiento de algo fundamentalmente humano, único e inigualable, un viaje al origen de lo que somos y cómo somos, realizado a través de generaciones por multitud de mentes curiosas. Curiosas como tú, que acabas de abrir estas páginas.

Sofía Gallego

Astrofísica

Presentación

Hasta la fecha, la experiencia nos ha mostrado que pretender hacerlo todo entretenido no necesariamente mejora la percepción de los contenidos o su asimilación. Sin embargo, la lista de temas que nos falta conocer como sociedad exceden las salas de clases del colegio.

En El Soliloquio de los Genes queremos presentar nuestra propuesta de acercamiento a conocimientos poco comunes para la persona no especializada en algún área del conocimiento: un equilibrio entre el texto e imágenes ilustrativas de lo que se está hablando. En él encontrarán un pequeño paseo por la biología que se inicia revisando la química misma de nuestra vida, que está basada en el carbono; luego continúa con el almacén de la información que nos moldea: el ADN; para posteriormente revisar qué son los organismos modelos (como la mosca de la fruta) y por qué sirven para estudiar al ser humano; en el capítulo 4 tocamos un tema bastante novedoso del que muchos sabemos poco y nada: en el presente se pueden editar genes, y en este capítulo se explica cómo se ha estado haciendo, incluso este mismo año; luego crecemos un poquito en tamaño y revisamos cómo es que los genes dan forma a la vida de manera muy variada y creativa, incluso usando los mismos genes se dan formas distintas en la naturaleza; ya en el capítulo 6 no encontramos con la respuesta a una pregunta importante: ¿De verdad el humano viene del mono?; para finalizar la parte teórica explicando en qué consiste la teoría de la evolución. En el capítulo final tomamos un enfoque muy distinto y puedes encontrar que está escrito por otra científica para contarnos cómo es la vida de un científico.

Esta es una propuesta: no todos aprendemos bien solo con texto. A veces necesitamos imágenes y a veces necesitamos recursos mentales distintos (como las analogías). Te invitamos a leerlo y darnos el feedback que quieras, por la vía que quieras, ya que el pago que más nos importa recibir es que sea una buena herramienta para aprender cosas nuevas.

La ciencia nos abre la puerta al progreso y el desarrollo: siempre será útil que podamos aprender un poco más de ella.

Capítulo 1: La vida extraterrestre y los arácnidos de silicio

Las ciencias naturales están divididas en varias ramas dependiendo de su objeto de estudio. La física, por ejemplo, estudia fenómenos como la energía, el tiempo y el espacio; la química estudia fenómenos relacionados a la materia, su composición y los cambios que esta experimenta; y la biología estudia los seres vivos. Los temas de este libro tienen como eje principal la biología, es decir, la vida.

A pesar de que el único ejemplo de vida que tenemos es el terrestre, esto no significa que la vida no pueda generarse ni evolucionar en otros planetas. De hecho, la discusión sobre la posibilidad de vida extraterrestre es un tema bastante viejo y ya existen ramas de la biología, como la exobiología (Lederberg, 1960), que discute la posibilidad de vida fuera del planeta Tierra y analiza organismos capaces de sobrevivir en condiciones medioambientales extremas, tales como bacterias o seres unicelulares del desierto de Atacama o vida en el Ártico. La verdad es que el fin último de la exobiología, estudiar la vida extraterrestre, no se ha podido concretar aún, lo cual no la hace una pseudociencia, sino más bien una «ciencia sin resultados todavía».

Si vemos la vida que ya conocemos, nos damos cuenta de que todos sus representantes están basados en elementos químicos, es decir, la vida es algo que en sí misma tiene un sustrato material. Al hacer esto, podemos ver que el principal elemento de la vida es el carbono. A pesar de no ser el principal en términos cuantitativos (otros elementos son más abundantes en los seres vivos), el carbono es el «ladrillo de la vida». En este capítulo veremos el rol que cumple este elemento en los seres vivos, por qué lo cumple este elemento y no otro, y dejaremos volar la imaginación para analizar seres hipotéticos que no están hechos de carbono.

El carbono cumple con la función de un verdadero andamio de la vida

Las moléculas que forman parte de los seres vivos, conocidas como «biomoléculas», se pueden separar en diversas categorías: ácidos nucleicos (ADN y ARN, los cuales portan la información genética), proteínas (que cumplen roles tanto estructurales como funcionales en la célula), lípidos (son los principales componentes de las membranas de las células), entre otros. Estas biomoléculas tienen en común que están compuestas principalmente de átomos de carbono, los que les dan su estructura y su función (Nelson et al., 2008). ¿Por qué esto es así? ¿Por qué los seres vivos de la Tierra están basados en el carbono y no en otro elemento químico? Para responder estas preguntas, tenemos que discutir sobre la química del carbono y qué es lo que lo hace tan especial entre sus «parientes».

¿Por qué los seres vivos de la Tierra están basados en el carbono y no en otro elemento químico?

La anatomía básica de un átomo es un núcleo con partículas cargadas positivamente conocidas como «protones», y partículas neutras conocidas como «neutrones». Alrededor de ellas, se encuentra una nube de «electrones», partículas con carga negativa, que flotan a su alrededor. La tabla periódica de los elementos agrupa a los distintos elementos químicos, según una propiedad conocida como «número atómico» que, en términos sencillos, representa la cantidad de protones en ellos. Estos elementos se ubican en distintas columnas (grupos) y filas (períodos), los cuales hacen que algunas propiedades físicas y químicas de los elementos se repitan de manera periódica (de ahí su nombre). Por ejemplo, los elementos de la última columna (grupo) se conocen como «gases nobles», ya que existen primordialmente de forma gaseosa y son muy estables químicamente (Timberlake, 2015). Ahora, si miramos la tabla periódica de los elementos, veremos que el carbono se encuentra en la cima de la décimo cuarta columna de izquierda a derecha (grupo 14), y en la segunda fila (segundo periodo). Una de las propiedades del carbono, que lo hace ideal para la vida es su tamaño, debido a que no es ni demasiado grande ni demasiado pequeño. Calza bien y ocupa el espacio justo para formar complejas asociaciones con otros átomos. Que se encuentre en este lugar de la tabla periódica quiere decir que es capaz de formar enlaces estables hasta con otros cuatro átomos. Cuando el carbono se encuentra formando moléculas (cuando se asocia con otros átomos), también puede adoptar diversas conformaciones geométricas que lo hacen muy dúctil.

Estas propiedades, entre otras, son las que hacen al carbono el principal componente de la vida, y así es como, hasta el día de hoy, jamás se ha encontrado una forma de vida que esté basada en la química de otro elemento que no sea el carbono. Esto no quiere decir que los seres vivos no tengamos otros elementos en nuestro cuerpo, pero ninguno de ellos cumple la función de un «andamio» para sostener el fenómeno de la vida, de la forma que lo hace el carbono.

Tal como mencionamos anteriormente, una de las características de la tabla periódica, es que, al agrupar los elementos de acuerdo a su número atómico, emergen propiedades que se comparten entre ellos de manera periódica. Así ocurre que elementos que se encuentran en el mismo grupo (la misma columna), poseen propiedades similares. Esto significa que, si uno mira un elemento dentro de la tabla, su «vecino» de abajo o de arriba en el mismo grupo sería su pariente más cercano.

Si vamos a la tabla y vemos quién es el pariente más cercano del carbono, encontraremos que es el silicio (Si). El silicio, efectivamente, posee propiedades similares al carbono, pero, a diferencia del carbono (que es un «no metal»), el silicio es un «metaloide». Si miramos silicio puro, veremos que este tiene la apariencia de una roca formada de metal. En el caso del carbono, no necesitamos una imagen, porque basta con que recordemos algún asado en el que hemos estado. Aunque otras conformaciones del carbono pueden tener un aspecto distinto, tales como el diamante y el grafito.

A pesar de que, a nivel macro, el silicio y el carbono parecieran ser muy distintos, tienen propiedades que son similares. Por ejemplo, el silicio, cuando se encuentra formando moléculas, también es capaz de enlazarse a otros cuatro átomos y formar configuraciones geométricas similares a las del carbono. Pero, si nos fijamos ahora en las diferencias, chocamos con la primera piedra en nuestro camino: su tamaño. Los átomos de silicio son más grandes que los de carbono.

Los átomos de silicio son más grandes que los de carbono

Una de las propiedades que se estudia en la tabla periódica es el tamaño de los elementos, conocido como «radio atómico». El tamaño de los átomos se hace más grande a medida que bajamos en un grupo (una columna). Debido a que el carbono está en la cima de su grupo, es el átomo más pequeño de ellos, teniendo al silicio como su «hermano mayor». Si un átomo de carbono fuera del tamaño de una pelota de ping-pong, un átomo de silicio sería aproximadamente del tamaño de una bola de pool. Esto se debe a la relación entre sus radios atómicos. Este único hecho ya forma un impedimento para que el silicio pueda funcionar como un reemplazo del carbono en los seres vivos (Porterfield, 2013).

Como el silicio es más grande, los electrones que flotan a su alrededor se sienten menos atraídos hacia él, por estar más alejados. El problema que nace de aquí es que a los átomos que les «gustan mucho» los electrones, tales como el oxígeno, se aferran con fuerza al silicio y no lo dejan formar la gran diversidad de formas que sí puede adoptar el carbono. Cuando el oxígeno «secuestra» al silicio, puede formar grandes cadenas o polímeros conocidos como «siliconas», las cuales, a pesar de ser químicamente interesantes y ofrecer diversas aplicaciones materiales, para lo biológico son inertes y poco relevantes (Rochow, 2013).

Debido a esta y otras razones, pese a compartir importantes propiedades con el carbono, el silicio no es un buen candidato para sustituirlo en los seres vivos y formar biomoléculas. Aunque esta idea ha sido recurrente, y ya se ha hecho presente en series tan populares como Star Trek, la probabilidad de encontrar seres vivos aquí o en el espacio, basados en la química del silicio, es casi nula. De existir vida extraterrestre en otros planetas, es muy probable que esta también esté basada en la química de carbono, al menos, en planetas con condiciones similares al nuestro.

¿Pero qué pasa si nos olvidamos de estas restricciones y echamos a volar nuestra imaginación? Imaginemos que sí es posible y que existen seres en otros planetas basados en la química del silicio. ¿Cómo se verían?

Pongámonos el casco y entremos en la nave. Ya estamos listos para volar a Silex-1

Silex-1 es un planeta muy lejano a la Tierra, donde se ha generado vida que no está basada en el carbono, sino en el silicio, dado que es un elemento mucho más disponible que el carbono en este planeta. Silex-1 es desértico, vasto y seco. A pesar de que la humanidad no ha logrado poner un pie aquí, varios robots y satélites han logrado estudiar algunos aspectos de este planeta. Aunque está compuesto por una química exótica, es posible encontrar elementos relevantes para la vida, como el oxígeno y el agua; este último en forma de pequeñas lagunas que se evaporan rápidamente, debido al intenso calor y a la radiación cósmica que recibe este mundo.

Nos situamos en un planeta que posee océanos formados por siliconas; desde lejos, tienen la apariencia de agua, pero jamás podríamos nadar en ellos, pues sería como sumergirse dentro de un gel. En este planeta, la vida también pudo originarse, pero no lo hizo desde la «química orgánica» (carbono). Unos de los habitantes de Silex-1, que generan mucho interés, son los «arácnidos de silicio». Debido a que el silicio forma estructuras rígidas y de aspecto metálico, estos son seres con esqueletos externos pesados que nos recuerdan a los «artrópodos» de nuestra tierra, tales como los crustáceos e insectos. Los arácnidos de silicio son seres de caminar lento y pausado, como un caballero medieval en su armadura. Si su apariencia no es ya lo suficientemente curiosa, más lo es la manera en que respiran.

Dejemos por un momento lo que pasa en Silex-1 y volvamos a nuestro planeta

Si simplificamos la vida en la Tierra podemos separarla en dos grupos: animales y plantas. La principal característica que tienen los animales, grupo del cual nosotros formamos parte, es que usamos el oxígeno que consumimos a través de nuestros pulmones, para oxidar nutrientes y así usar la energía contenida en sus enlaces químicos. Como producto de desecho, generamos dióxido de carbono (CO2), el cual es un gas que también exhalamos. La respiración es un proceso que, a nivel anatómico y fisiológico, ocurre por las vías respiratorias, las que se encargan de llevar oxígeno a todo nuestro cuerpo a través de la sangre. A nivel celular y molecular, la respiración ocurre dentro de las mitocondrias, donde se procesan moléculas basadas en el carbono, para convertirlas en energía y también en CO2, que es el producto de desecho de la respiración.

Nuestro segundo grupo: las plantas. Estas «respiran» el CO2 que desechamos, utilizan la energía que proviene de la luz solar y el agua que absorben por sus raíces, vuelven a construir ciertos componentes de los que nos alimentamos, y liberan oxígeno a la atmósfera, el cual respiramos.

Con esta noción en mente, ¡volvamos a aterrizar (o asilexar) en Silex-1 para seguir explorando este extraño planeta!

En Silex-1, los arácnidos de silicio también ingieren moléculas complejas para obtener su energía, solo que estas no están basadas en el carbono, sino en el silicio. Nos tomaremos la libertad de llamarlos «silicoazúcares». Estos silicoazúcares son consumidos por los arácnidos a través de potentes mandíbulas, y mediante la respiración del oxígeno atmosférico del planeta son oxidados, generando dióxido de silicio (SiO2) como producto de desecho, no dióxido de carbono como nosotros. El SiO2, conocido como «sílice», no es un gas, sino un sólido y el principal componente de la arena. ¡Así es! Nuestros arácnidos exhalan arena, ¡como si no fueran ya lo suficientemente raros! Estos seres poseen canales especiales por donde la arena va cayendo, a medida que caminan lentamente por el paisaje de Silex-1, en este gran «Sahara extraterrestre».

Así como en la Tierra los animales obtienen sus carbohidratos principalmente de las plantas, los arácnidos también ingieren sus silicoazúcares desde una fuente análoga a nuestras plantas. Se trata de seres muy similares a las plantas que nosotros tenemos en la tierra y se llaman «cristaloides», porque en su aspecto se parecen al cuarzo, el cual es un mineral basado en el dióxido de silicio. Los cristaloides son organismos de estructura compleja que se alimentan de agua y fuentes de silicio, como arena y siliconas. En un proceso similar a la fotosíntesis terrestre, usan la radiación del sol para construir silicoazúcares, los que son consumidos por los arácnidos. A diferencia de las plantas, los cristaloides forman colonias capaces de desplazarse por la arena de manera lenta (como las estrellas o erizos de mar en nuestro planeta), moviendo sus raíces y estructuras especializadas para buscar luz, nutrientes y evitar la depredación.

Otra manera que los cristaloides han generado para defenderse de la depredación de los arácnidos es produciendo potentes toxinas inorgánicas que recorren su intrincada estructura, las que serían letales incluso en dosis muy bajas para cualquier ser humano. Sin embargo, los arácnidos han generado potentes mandíbulas y un sistema inmune entrenado a través de varias generaciones, haciendo de esto una «guerra armamentista» desarrollada a través de millones de años, dirigida por la selección natural en este recóndito planeta.

Los seres humanos, como recordarán, aún no son capaces de llegar a este planeta; está demasiado lejos y la tecnología necesaria para poner un pie en Silex-1 deberá esperar un poco más para desarrollarse. Sin embargo, algunas sondas no tripuladas han explorado la superficie del planeta y varios satélites toman datos sobre las propiedades de Silex-1. Transmisiones que tardan años en llegar a la Tierra, donde son estudiadas minuciosamente, para entender un poco más sobre la biología de seres basados en la química del silicio. A pesar de todos los intentos de comunicación que se han hecho con este planeta, a pesar de todas las sondas con mensajes sobre cómo es nuestro aspecto y dónde estamos en el universo, lo único que hemos recibido desde Silex-1 es un profundo silencio y ruido blanco.

Parece ser que, a pesar de ser el componente que permitió la vida en Silex-1, el silicio no ha sido capaz, hasta el momento, de generar vida inteligente. Futuros intentos de la raza humana lograrán llegar a este planeta y entender, de una vez por todas, lo que está sucediendo ahí y, ¡quién sabe!, dar con alguna forma de vida que esté interesada en comunicarse con nosotros y que ha estado en silencio hasta el momento.

La verdad es que encontrar vida basada en el silicio en el mundo real se acerca a lo imposible. Además, dadas las propiedades mencionadas anteriormente, el oxígeno y otros factores harían muy difícil la formación de biomoléculas. Debido a esto, Silex-1 probablemente se mantenga siendo un mundo ficticio. De estar equivocado en esto, se generaría una revolución en la manera en que entendemos la biología actual.

Referencias

Lederberg, J. (1960). “Exobiology: Approaches to Life beyond the Earth”, Science 132: 393–400. doi:10.1126/science.132.3424.393.

Nelson, D. L., Albert L. Lehninger, and Michael M. Cox. (2008). Lehninger principles of biochemistry. Macmillan.

Timberlake, K. C. (2015). Chemistry: An introduction to general, organic, and biological chemistry. Pearson.

Porterfield, W. W. (2013). Inorganic Chemistry. Academic press.

Rochow, E. G. (2013) An introduction chemistry of the silicones. Read Books Ltd.Referencias

Capítulo 2: El ADN, una molécula que pareciera tener vida propia

El ADN es una molécula que se encuentra en el núcleo de las células de un ser vivo y es un ente físico hecho de átomos que tiene características muy especiales. En términos de función, así como los computadores tienen un disco duro donde guardan la información, el ADN es «nuestro disco duro» donde guardamos la información y desde donde esta se usa para construir otro ser vivo. Toda la información necesaria para formar a cualquier persona está escrita en forma de código dentro de su propio ADN (aunque otros factores también juegan un rol importante).

El ADN está construido por «nucleótidos» y cada uno de estos es una pequeña pieza de información (algo así como un bit, en informática), que en términos químicos es una letra en un abecedario de solo 4 letras: A, T, C y G. Mediante las distintas combinaciones de estas letras, el ADN es capaz de guardar información y aplicarla en las células mediante otras moléculas.

El ADN, como lo conocemos el día de hoy, se basa en dos cadenas largas de distintas combinaciones de nucleótidos que se tuercen, formando una doble hélice, y se aparean específicamente entre cadenas (A se aparea con T, y C se aparea con G). Esta estructura se pudo descubrir gracias a experimentos realizados por distintas personas, que fueron unificados, principalmente, por Watson y Crick, quienes propusieron este modelo de doble hélice en 1953 (Watson & Crick, 1953), y que les permitió ganar el premio Nobel el año 1962. El ADN es un polímero, esto significa que está hecho de repeticiones de muchas unidades básicas. En este caso, repeticiones de nucleótidos (o letras).

La unidad fundamental de los seres vivos es la célula

De acuerdo a la teoría celular, la unidad fundamental de los seres vivos es la célula, así también, cada célula de nuestro cuerpo es en sí misma un ser vivo. Las células las podemos imaginar como una «bolsa membranosa» con pequeños órganos en su interior (organelos), los que tienen distintas funciones, y uno de estos organelos es el núcleo. Este núcleo, en su interior, posee el ADN, el cual está empaquetado en estructuras llamadas «cromosomas». Estos funcionan como un «centro de operaciones» de la célula donde se originan la información y las instrucciones.

Para poder ejecutar las instrucciones del ADN es necesario transformar la información a una molécula similar, el ARN. Aun así, el ARN por sí mismo no puede ejecutar las instrucciones, solo las puede portar (hay ciertas excepciones a esto, pero no son relevantes para entender la idea). Si vemos al ARN como papeles que contienen la información, esta para que se pueda traducir en una acción, debe ser traducida a «proteínas», las cuales son moléculas hechas de «ladrillos» conocidos como «aminoácidos» (existen 20 ladrillos diferentes). Esta información se transforma en proteínas gracias a pequeñas «fábricas» que las células poseen conocidas como «ribosomas».

¿Y si el núcleo de una célula fuera una biblioteca?

Imaginemos que el núcleo de una célula es una biblioteca, ya que una biblioteca es un lugar donde la información se deposita. Las piezas de información de la biblioteca son libros, que son equivalente a los genes. En las células, el núcleo es una biblioteca de la que no podemos llevarnos los libros a la casa, pero estos contienen información que debe ser ejecutada fuera de ella. La solución a esta restricción es sacar fotocopia a los libros que necesitamos, usando fotocopiadoras que hay dentro de la biblioteca, de esa manera podemos transcribir la información en hojas que sí podemos sacar fuera de la biblioteca. Las fotocopias son las moléculas de ARN y el sacar fotocopias es el proceso de transcripción dentro de las células. Si la información que está contenida en estas páginas es un manual para construir algo, por ejemplo, un automóvil, nosotros iremos a la fábrica de autos con estas fotocopias y las entregaremos allá para que construyan ese auto. Estas fábricas serían los ribosomas y los automóviles, las proteínas, cuya información para ser generados se encontraba en un libro de la biblioteca, el cual no necesitamos sacar de ahí para tener el auto. Esta es la manera en la que funciona el flujo de información dentro de una célula y cómo los datos contenidos en los genes pueden ser interpretados por una célula, sin necesidad de sacar los genes desde dentro del núcleo.

Una de las cosas curiosas de la biología es que a pesar de que los científicos siempre tratan de establecer principios generales, tal como se hace en la física, la vida siempre se las arregla para mostrarnos alguna excepción o algo que va en contra de nuestras expectativas. Una de estas excepciones es conocida como «la paradoja del valor C». El valor C, término propuesto por Hewson Swift en 1950, es la cantidad de ADN que un animal tiene en sus células (la cantidad haploide, es decir, la que viene del papá o de la mamá, recordemos que nuestro genoma está por «duplicado»). El sentido común nos indica que hay animales o plantas más complejos que otros. Por ejemplo, si nos comparamos con un gusano o un manzano, sin saber necesariamente biología, podríamos defender el argumento de que somos organismos más complejos que ellos (tenemos un sistema nervioso, más células, etc.). Esto nos llevaría a la idea de que animales más complejos deben tener más ADN, ya que probablemente tienen más genes, lo que les otorga estas atribuciones extra. Sin embargo, esto no es así. La complejidad de un organismo no muestra una relación obvia con la cantidad de material genético. Hay incluso organismos unicelulares, que poseen más material genético que un ser humano (Parfrey et al., 2008). Si aún no se sorprenden con eso, un tomate también tiene más genes que un ser humano (Sato et al., 2012). ¡Y qué decir de los plátanos! También tienen más genes que nosotros (D’Hont et al., 2012). Esto nos demuestra que la complejidad de un organismo no muestra una relación obvia con la cantidad de material genético o la cantidad de genes.

Esto es lo que se conoce como «la paradoja del valor C»

Con el tiempo se descubrió que el ADN no está solamente compuesto por genes, se descubrió que hay muchos elementos en el ADN que no codifican para proteínas, y se les etiquetó como «ADN basura» (Elgar & Vavouri, 2008). Estos podrían ser «escombros» de genes primitivos que se perdieron durante la evolución, entre otras ideas que hay sobre sus orígenes. Con el tiempo los científicos se dieron cuenta de que llamarlo «basura» es inconveniente, porque no es basura. El ADN no solo consiste en genes que codifican proteínas, hoy sabemos que también consiste en otros elementos con funciones regulatorias.

Al observar esto podemos darnos cuenta de que (volviendo a la analogía de la biblioteca) la manera en que se organizan los libros dentro de la biblioteca no es tan simple como podríamos pensar, y hay libros que, al abrirlos, no entendemos mucho su información. Probablemente estaban en otros idiomas, pero estos tienen instrucciones sobre cómo estudiar otros libros. Lo que es claro es que la cantidad de ADN o el número de genes no tienen ninguna relación con la complejidad de un animal. ¿Qué es lo que nos hace tan especiales entonces?

La pregunta sigue abierta, ya que nos dimos cuenta de que a nivel genético tampoco parecemos tener nada de especial. Es cierto que el cerebro humano es la estructura más compleja que se conoce en el universo (un descubrimiento hecho por otro cerebro humano, por supuesto). No obstante, eso no muestra necesariamente un correlato a nivel genético tan obvio como esperaríamos.

Gracias a las nuevas tecnologías que se han desarrollado para la ciencia, ahora los científicos son capaces de «secuenciar un genoma», una expresión que probablemente el lector se ha encontrado en más de una ocasión. ¿Pero qué es un genoma?

Un genoma es toda la información genética contenida en una especie determinada

Por lo tanto, secuenciar un genoma es acceder al contenido de toda una biblioteca de un organismo, ser capaz de entrar a ella y leer cada uno de sus libros (aunque no los entendamos todos todavía) y saber dónde se ubica cada uno. Así se puede tener una resolución a nivel de cada letra, de cuál es el tamaño y las distintas combinaciones de todas estas secuencias en un organismo determinado. Esto ha traído grandes beneficios para la humanidad. Hasta el día de hoy, muchas especies se han secuenciado, entre ellas, la especie humana: ¡Nosotros mismos! Esto ha generando un tremendo impacto no solo para la ciencia, sino también para ámbitos aplicados tales como salud e ingeniería.

El haber secuenciado varios organismos distintos permitió realizar experimentos en los que, para nuestra sorpresa, los resultados indican una similitud muy alta en organismos muy distintos unos de otros. Por ejemplo, los animales más similares al ser humano, hoy en día, son el chimpancé y el bonobo. Al comparar los genomas se descubrió que no solamente son altamente similares entre los tres, sino que incluso más del 3% del genoma humano está más relacionado al chimpancé o al bonobo de lo que ellos están relacionados entre sí (Prüfer et al., 2012). Esto abre otra pregunta:

¿Por qué si somos tan similares genéticamente nos vemos tan distintos?

La respuesta es que no son necesariamente los genes en sí mismos lo que realmente importa, sino cómo, dónde y cuándo los usamos (¿recuerdan las funciones regulatorias del malentendido «ADN basura»?). Si vamos a otros animales, podemos ver que 90% de los genes de los gatos tienen homología (o una contraparte equivalente) con genes humanos (Pontius et al., 2007). Todos los mamíferos (nosotros incluidos en ellos) somos muy similares, genéticamente.

Las cosas son aun más impresionantes cuando nos comparamos con organismos muchos más alejados de nosotros evolutivamente, ya que seguimos siendo muy similares. Por ejemplo, la mosca de la fruta que es un insecto que asumimos debería ser totalmente distinto a nosotros, es aproximadamente 60% genéticamente similar al humano (Adams et al., 2000). En conclusión, estas nuevas tecnologías que permiten tener un catálogo de variadas bibliotecas, nos hicieron darnos cuenta de que estamos mucho más emparentados con el resto de los seres vivos de lo que podríamos haber imaginado.

Ahora que tenemos una noción de lo que es un gen y cómo funciona, tratemos de entender un poco cuál es la anatomía de un gen para después ver de qué manera los científicos pueden jugar con ellos en el laboratorio para generar organismos genéticamente modificados. Como dijimos, un gen es un fragmento de ADN que sirve como una unidad de información, debido a la combinación de A, T, C y G contenida en este. Y estas son las entidades que se traspasan de generación en generación y hacen que nosotros nos parezcamos a nuestros padres. La mitad provienen de nuestro papá y la mitad, de nuestra mamá.

Los genes poseen regiones que son codificantes y otras que no son codificantes. Esto significa que la información de una región codificante es usada para construir una proteína mientras que la región «no codificante» no se usa para esto. Es más, las regiones no codificantes se encuentran tanto dentro de un gen como en los bordes y cercanías de este. Si esta información «no codificante» no se usa para construir proteínas, ¿para qué sirve? Existen varias ideas y razones para esto, pero básicamente estas regiones proveen de información regulatoria a los genes (recordemos el mal entendido «ADN basura», además de que pueden ofrecer diversidad de proteínas sintetizadas desde un mismo gen.

En el libro que usamos como ejemplo para fabricar un auto, la portada y contraportada no fueron requeridas por la fábrica para construir el auto, pero poseían importante información sobre el tema que el libro abarcaba y sus autores, además de una reseña, optimizando el tiempo de búsqueda de este. Así, la persona que fotocopió el libro no necesitó leerlo completo primero para saber de qué se trataba, solo ojeó las cubiertas. De la misma forma, los genes poseen estos diversos elementos no codificantes, tanto dentro como fuera de ellos, que aportan información relevante sobre la proteína a sintetizar y su uso en la célula.

Para concluir este capítulo, solo recordemos que el ADN y todo lo relacionado a esta molécula es un área tremendamente fascinante. Respecto al uso de nuevas tecnologías para generar animales genéticamente modificados o incluso nuevas especies inexistentes en la naturaleza el día de hoy mediante la biología sintética, es importante que le perdamos el miedo a este futuro que se nos acerca. Esto podría ser un llamado para informarnos más al respecto y como sociedad empujar esto en la dirección correcta. Siempre que la ética esté en primer lugar, no deberíamos estar asustados por el futuro que nos espera. Podemos usar esto para ir por metas tan nobles como acabar con el hambre.

Referencias

Adams, M. et al., 2000. The genome sequence of Drosophila melanogaster. Science (New York, N.Y.), 287(5461), pp.2185–2195.

D’Hont, a et al., 2012. The banana (Musa acuminata) genome and the evolution of monocotyledonous plants. Nature, 488.

Elgar, G. & Vavouri, T., 2008. Tuning in to he signals: noncoding sequence conservation in vertebrate genomes. Trends in Genetics, 24(7), pp.344–352.

Nobel Prize organization, 1962. The Nobel Prize in Physiologyor Medicine, 1962. Available at: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

Parfrey, L.W., Lahr, D.J.G. & Katz, L. a., 2008. The dynamic nature of eukaryotic genomes. Molecular Biology and Evolution, 25(4), pp.787–794.

Pontius, J.U. et al., 2007. Initial sequence and comparative analysis of the cat genome. Genome Research, 17(11), pp.1675–1689.

Prüfer, K. et al., 2012. The bonobo genome compared with the chimpanzee and human genomes. Nature, pp.4–8.

Saiki, R.K. et al., 1988. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science (New York, N.Y.), 239(4839), pp.487–491.

Sato, S. et al., 2012. The tomato genome sequence provides insights into fleshy fruit evolution. Nature, 485, pp.635–641.

Swift, H., 1950. The constancy of desoxyribose nucleic acid in plant nuclei. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 36(11), pp.643–654.

Watson, J.D. & Crick, F.H.C., 1953. Molecular structure of nucleic acids. Nature, 171(4356), pp.737–738. Available at: http://www.nature.com/physics/looking-back/crick/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13054692

Capítulo 3: Usando moscas para entender humanos

Siempre es curiosa la reacción que se obtiene de la gente, al enterarse de que hay científicos que estudian y basan su investigación usando moscas. La pregunta es obvia: «¿Por qué?». En esta ocasión, la intención es explicar por qué muchos biólogos en el mundo trabajan con moscas y cuál es el punto de trabajar con ellas, porque seamos honestos: ¿a quién le interesan las moscas? Las moscas son insectos, y si las comparamos con seres humanos, la verdad es que somos seres muy distintos. Entender cuál es la relación entre una mosca y las preguntas fundamentales de la biología resulta poco natural para cualquier persona que pase por la calle. En otras palabras, podríamos preguntar:

¿De qué sirve una mosca para entender cómo funcionan los seres humanos?

Hay varias respuestas para esta preguntas. La primera es que las preguntas que se hacen, generalmente, están relacionadas con moléculas, preguntas que tienen que ver con genes, cómo estos funcionan o de qué manera son regulados. Un punto importante, entonces, es que las moscas, al igual que nosotros, tienen genes. Tal como ahora sabemos, los genes están codificados en el ADN. El ADN es el hardware en el que están basados los genes como piezas de información. A nivel químico y estructural, el ADN que poseen las moscas y el que poseemos nosotros es el mismo. Si tomamos un frasco con ADN de mosca y otro frasco con ADN de humano, pero sin etiquetas, sería imposible distinguirlos químicamente. Y es así que, si un biólogo trabaja estudiando problemas relacionados a los genes, el uso de moscas o de cualquier organismo mucho más simple que un ser humano facilita mucho la investigación y nos puede entregar mucha información sobre cómo funcionan animales mucho más complejos.

En biología se hace uso de «organismos modelo» para ser estudiados en detalle en el laboratorio. Un organismo modelo puede ser un animal, una planta o incluso un microorganismo. Considerando que compartimos un ancestro común con ellos (puedes aprender más de esto al revisar el capítulo 7 sobre la evolución), estos seres nos permiten conocer más sobre genes y enfermedades humanas, entre otras cosas.

Qué «organismo modelo» elegir depende de varios factores

Qué «organismo modelo» elegir depende de varios factores, entre ellos el que sea conveniente para manejar en el laboratorio y que exista información previa sobre su biología (genoma, ciclo de vida, etc.). La elección de tal o cual organismo a usar entre los que hoy están establecidos depende principalmente de la pregunta que se haga el investigador. Si alguien se pregunta, por ejemplo, «¿cómo funcionan los pulmones?», la verdad es que usar moscas no sería para nada sabio, debido a que el sistema respiratorio de los insectos dista mucho de ser parecido al sistema respiratorio de los humanos. No obstante, los aspectos moleculares en el funcionamiento del sistema respiratorio de humanos y moscas son… sorpresa, sorpresa… ¡similares! (Liu et al., 2003), aunque, a nivel de órganos, son distintos. Pero si nos hacemos preguntas como «¿cuál es la función del gen X?» o «¿qué pasa si dañamos al gen X, y de qué manera se relaciona con determinada enfermedad?», esas son preguntas que se pueden enfrentar usando moscas o animales modelo en general. De hecho, un alto porcentaje de enfermedades humanas con base genética se pueden estudiar en moscas, tales como el Alzheimer (Luo et al., 1992) y el Parkinson (Feany & Bender, 2000). Los organismos modelo también se caracterizan muchas veces por poseer líneas «transgénicas», lo que significa que tienen una dotación genética distinta a lo que se observa en la naturaleza, ya que poseen «transgenes», el que es material genético insertado en ellos que proviene de otras especies y que puede ser modificado en el laboratorio.

Ahora, ¿por qué la mosca de la fruta (Drosophila) y no cualquier otro insecto entonces? Eso es debido a razones prácticas y técnicas. Las razones prácticas, que no son exclusivas de Drosophila, es que son económicas, fáciles de conseguir, requieren poco espacio para vivir en grandes poblaciones y tienen un ciclo de vida corto: nueve a diez días desde un huevo a una mosca adulta (Greenspan, 2004). Estas y otras razones hacen que Drosophila haya sido el animal seleccionado para investigación genética desde hace más de 100 años.

Drosophila tiene una cualidad muy importante para los estudios en genética: el «cromosoma balanceador». Una de las muchas características relevantes del «cromosoma balanceador» (que no está solamente en Drosophila) es que afecta la supervivencia del organismo cuando está presente en dos copias.

Los cromosomas son entidades físicas que empaquetan los genes y están hechos de ADN y otros componentes, tales como proteínas, y se encuentran dentro de cada una de nuestras células, más específicamente, dentro de los núcleos de estas (tal como explicamos en el capítulo dedicado al ADN). Cada especie de ser vivo posee un número determinado de cromosomas. En nuestro caso (los humanos) poseemos 23 pares de cromosomas: 23 heredados del papá y 23 de la mamá. El factor que decide nuestro sexo es si nuestro papá nos cedió un cromosoma X (sexo femenino) o un cromosoma Y (sexo masculino).

A diferencia del humano, Drosophila tiene muy pocos cromosomas: solamente cuatro pares. De estos, uno es un par sexual (X e Y) y tres pares de cromosomas conocidos como «autosomas», de los que principalmente solo dos son usados para hacer estudios genéticos (conocidos como II y III). Es importante destacar que no es la cantidad de cromosomas lo que hace a la mosca de la fruta un organismo ideal para investigación genética (a pesar de que efectivamente es una ventaja), sino las cosas que se pueden hacer con sus cromosomas que no se pueden realizar en otros animales. ¿Cuáles serían estas?

Hagamos una analogía para presentar una de las cosas que se pueden hacer

Imaginemos que un cromosoma es un mazo de cartas, y cada carta en él es un gen. Nosotros tenemos 23 mazos distintos, los cuales vienen duplicados (un mazo paterno y un mazo materno). Estos mazos tienen cartas parecidas, pero no exactamente las mismas, los cuales representan variantes genéticas (llamadas «alelos») de nuestro papá y nuestra mamá. Cuando nosotros nos reproducimos, en nuestras células reproductivas, los cromosomas sufren algo que se llama «recombinación», lo que significa que las cartas de cada mazo se barajan entre el mazo paterno y el materno, luego una copia de cada mazo, totalmente mezclado, es traspasado a nuestros hijos. En otras palabras, los genes se mezclan y reorganizan durante la reproducción. Esto es lo que hace que nosotros nos veamos distintos a nuestros padres, pero tengamos características que son reconocibles, por un observador externo, como similares al papá o a la mamá.

A pesar de que el fenómeno de recombinación genética es fascinante en sí mismo, cuando uno se encuentra en el laboratorio y quiere generar animales transgénicos, el «barajeo de cartas» se torna en un problema. Cuando uno diseña un nuevo transgén, (lo que llamaremos «una nueva carta»), al insertarla en el animal será difícil seguirle el rastro, debido a la recombinación durante las generaciones. Durante años, los científicos han estudiado cómo pasa esto y qué se requiere para que la recombinación ocurra. Así podemos entender de qué manera evitarla para generar animales en los que, al «insertar cartas», no les perdamos el rastro.

Luego de un tiempo, se descubrió que para que los mazos se «barajen entre ellos» (por ejemplo, poniendo el mazo paterno y el mazo materno sobre una mesa), las cartas intercambiadas son cartas que se encuentran a la misma altura y en la misma orientación.

Es decir, las regiones que se recombinan son regiones que tienen similitud de secuencias entre ellas. Pero si uno reorienta las cartas, estas no se podrán cambiar. ¿De qué manera se hace esto? Con agentes mutagénicos, tales como rayos X, con los cuales pueden generar múltiples cambios en los cromosomas, lo que significa tomar cartas y reorientarlas en los mazos. Así estas cartas no serán capaces de mezclarse.

A través de muchos años, se ha llegado a generar lo que hoy conocemos como «cromosoma balanceador», que es un cromosoma que no recombina con su equivalente, pero que, al mismo tiempo, tiene las mismas cartas, solo que en un orden distinto. Así, podemos generar cartas nuevas, insertarlas en un mazo y saber que no se mezclarán con el otro mazo (Greenspan, 2004).

Estos «mazos arreglados» (cromosomas balanceadores) tienen muchas maneras de ser detectados simplemente mirando a los animales, ya que poseen rasgos que hacen que el animal tenga características especiales, como pelos cortos en determinadas partes de su cuerpo, o alas curvadas o recortadas, ojos de forma distinta, etc. Es más, de acuerdo a las leyes de Mendel (Gregor Mendel fue un monje y naturalista del siglo XIX que estableció las bases de la herencia genética mediante experimentos en guisantes, conocidas como las leyes de Mendel), es posible que al cruzar dos animales que posean un cromosoma balanceador, una proporción de ellos (1/4, para ser más exactos) heredará ambas copias del balanceador y no adquirirán el gen de interés o «la carta» que nosotros diseñamos.

Aquí aparece otra de las características de los cromosomas balanceadores en Drosophila que la hace una herramienta tan buena para el estudio de la genética: un animal con dos de estos mazos generalmente muere durante el desarrollo embrionario. Esto pasa porque estos cromosomas poseen ciertas mutaciones que, al encontrarse en dos copias, hacen al animal totalmente incompatible con la vida. De esta manera, toda mosca que no posee nuestro gen de interés en un cultivo, no llegará a vivir como un adulto que pueda reproducirse (no todos los cromosomas balanceadores son letales, pero en caso de portar dos copias son fácilmente identificables).

En resumen, la herramienta que significan los cromosomas balanceadores es uno de los factores que hacen que la mosca de la fruta sea un organismo con una genética ideal para ser usada como animal modelo de investigación.

Imaginemos que queremos que una mosca tenga ojos fluorescentes

(Quizás no tenga mucha relevancia científica, pero es entretenido de ver, suena a ciencia ficción, pero se puede hacer). Para lograr esto, se puede hace uso de secuencias genéticas provenientes de levaduras con un sistema conocido como «GAL4/UAS» (Brand et al., 1993), el que permite expresar transgenes de manera controlada en el tiempo (etapa de vida de la mosca) y el espacio (células y tejidos). En este caso se puede dirigir la expresión de una molécula fluorescente tal como GFP («Green Fluorescent Protein», por su nombre en inglés, que quiere decir «proteína verde fluorescente») (Chalfie et al. 1994), la que proviene de una especie de medusa, en los ojos de Drosophila.

Este es un ejemplo específico, pero se pueden hacer muchas combinaciones distintas para ser usadas en investigación. Antes de dar ejemplos, es importante reflexionar un segundo sobre lo que se acaba de hacer: Se hizo uso de secuencias y proteínas provenientes de la levadura de la cerveza, dentro de un insecto, para que este pueda expresar proteínas que brillan, provenientes de medusas. Una enseñanza que deja esto, además de ofrecer una técnica genética de laboratorio que es espectacular, es otra reafirmación de que el ADN es el mismo para todos los animales

Ahora, si se combinan las ideas presentadas sobre las herramientas de Drosophila, se pueden usar animales que pueden expresar distintos transgenes en distintos lugares y momentos, y al mismo tiempo jugar con la naturaleza de estos transgenes. En el ejemplo, se usó una molécula fluorescente tal como GFP, pero ¿qué otros transgenes se pueden usar? Si se quiere, se pueden expresar proteínas humanas o de cualquier otro animal en Drosophila y ver cómo reaccionan en el cuerpo de un insecto. Se pueden expresar diversas moléculas fluorescentes de variados colores, se puede interferir con la expresión de otros genes de la mosca mediante ARN de interferencia (moléculas que van y destruyen genes de una manera específica), estudiando así cuál es el efecto de echar a perder un gen en un tejido específico.

Por estas y otras razones es que Drosophila es un sistema poderoso que se usa hace más de 100 años en genética. Pero no toda la investigación en biología se mueve alrededor de Drosophila, también hay otros modelos que se usan para responder a todo tipo de preguntas. Los científicos usan desde células aisladas de humanos hasta seres unicelulares tales como bacterias u hongos; también plantas y otros animales, como gusanos, peces, ratones, ranas, aves, etc. Cada uno de estos modelos ofrece sus bondades para investigación y así abordar distintas preguntas de la ciencia.

Muchos laboratorios usan células humanas que fueron células cancerosas, por lo que nunca dejan de dividirse. Estas células se pueden usar como modelo para estudiar genes humanos. Para ofrecer un ejemplo, una de estas líneas celulares, conocidas como «células HeLa», fueron aisladas de una paciente (de Henrietta Lacks, el 8 de febrero de 1951, de allí sus siglas) con cáncer de cuello uterino (Masters, 2002). Es así de que a pesar de que esta persona falleció hace ya muchos años, sus células siguen creciendo. En el fondo, parte de ella sigue viva dentro de placas de cultivo.

Referencias

Brand, a H. & Perrimon, N., 1993. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development (Cambridge, England), 118(2), pp.401-415.

Chalfie, M., Tu, Y., Euskirchen, G., Ward, W. W., & Prasher, D. C., 1994. Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science, pp.802-805.

Duffy, J.B., 2002. GAL4 system in Drosophila: a fly geneticist’s Swiss army knife. Genesis (New York, N.Y. : 2000), 34(1-2), pp.1-15.

Feany, M.B. & Bender, W.W., 2000. A Drosophila model of Parkinson’s disease. Nature, 404(6776), pp.394-398.

Greenspan, Ralph J., 2004, Fly Pushing: The Theory and Practice of Drosophila Genetics, CSHL Press.

Liu, L., Johnson, W. a & Welsh, M.J., 2003. Drosophila DEG/ENaC pickpocket genes are expressed in the tracheal system, where they may be involved in liquid clearance. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 100(4), pp.2128-2133.

Luo, L., Tully, T. & White, K., 1992. Human Amyloid Precursor Protein Ameliorates Behavioral Deficit of Flies Deleted for App / Gene. Neuron, 9, pp.595-605.

Masters, J.R., 2002. HeLa cells 50 years on: the good, the bad and the ugly. Nature Reviews Cancer, 2(4), pp.311-314.

Morgan, Thomas H., 1933. The Nobel Prize in Physiology or Medicine, http://www.nobelprize.org/

Capítulo 4: CRISPR y las fábricas de mutantes ¿Dónde nos podría llevar esto?

Este capítulo trata sobre una tecnología, descubierta hace poco tiempo que permite mutar genes de una manera específica en prácticamente cualquier organismo, incluido el ser humano. A esta tecnología se le llama CRISPR. Ahora, para ser capaces de modificar algún componente o función en un ser vivo, primero es necesario comprender los mecanismos presentes en ellos. Por ejemplo, para generar animales transgénicos, primero debemos comprender las propiedades de los genes.

CRISPR (se lee «Crisper»), es un concepto que suena bastante complicado, pero lo simplificaremos. Se trata de una sigla en inglés cuya traducción al español es «Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas» (no se preocupen, el concepto en el fondo no es complejo). CRISPR es un proceso biológico que se descubrió en microorganismos y funciona como «sistema inmune microbiano» de manera natural. La novedad es que en la actualidad, gracias a la observación y luego imitación de este proceso de manera artificial, se usa para mutar genes.

Pero comencemos por el principio. A pesar de que las bacterias son microorganismos unicelulares bastante simples que no poseen un núcleo en el que se almacena el ADN ni cuentan con los compartimentos intracelulares que poseen las células animales y vegetales, sí deben ser capaces de solucionar por sí solas los problemas del quehacer celular, como la nutrición, la reproducción, etc. Sin importar su pequeño tamaño, las bacterias también pueden ser víctimas de ataques por agentes infecciosos, tales como los virus (conocidos como «bacteriófagos»), y aun con los pocos recursos que tienen a mano, deben ser capaces de poseer mecanismos de defensa contra estos agentes.

Estos mecanismos son conocidos como CRISPR

Cada vez que una bacteria es atacada por un virus, debe ser capaz de retener información sobre este para eliminarlo más fácilmente en una segunda oportunidad. Para este fin, la bacteria retiene fragmentos de ADN del virus en su propio genoma, de esta manera existen regiones en su genoma que guardan diversos fragmentos de ADN de diferentes agentes infecciosos que se usan como un sistema de referencia para identificar y destruir al atacante, ya que la secuencia viral guardada en la bacteria será usada como una foto para identificar y atacar la secuencia de ADN del virus, y eliminar la amenaza. Es como cuando en una estación de policía tienen fotografías y huellas dactilares de los criminales buscados.

El descubrimiento de este tipo de arreglo repetitivo en los genomas de microorganismos ocurrió hace bastante tiempo, a finales de los años 80. En 1989 un grupo de científicos en Japón observó que la bacteria E. coli (una bacteria común en nuestro sistema digestivo) poseía repeticiones inusuales de secuencias de ADN en su genoma (Nakata, Amemura and Makino, 1989). Durante los años siguientes se descubrió que estas secuencias repetitivas estaban presentes en distintos tipos de microorganismos (Mojica et al., 1995).

Como comparación, nosotros, los seres humanos, tenemos un sistema inmune (parecido a los antivirus en los computadores) que nos permite defendernos contra agentes infecciosos potencialmente dañinos. Este sistema de defensa no solamente nos permite contraatacar a los agentes infecciosos, sino que también posee una memoria que almacena la información del atacante para que pueda ser usada cuando estos agentes infecciosos vuelvan. En esta segunda oportunidad, nuestro sistema inmune y nuestras células de defensa los recordarán y la respuesta de contraataque será mucho más eficiente, dejándoles muy pocas oportunidades para cometer sus «crímenes» en nuestro organismo. Este proceso se imitó para desarrollar las vacunas: las vacunas son inyecciones de agentes infecciosos incapaces de dañarnos, pero que al ingresar en nuestro cuerpo el sistema inmune los reconoce y los almacena en su memoria. Luego de este «ensayo», si los agentes nos infectan de manera natural, no tendrán oportunidad de desarrollar la enfermedad, ya que seremos inmunes.

Volviendo al significado de CRISPR es importante aclarar ¿qué es un palíndromo? (a esto se debe la letra P en CRISPR). Un palíndromo puede ser una palabra o una frase o un número que se lee de la misma manera de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, por ejemplo, los que se pueden ver en la imagen.

¿Qué relación tienen los palíndromos con las células?

La información de las células está codificada en el ADN en la forma de una secuencia de nucleótidos, por ejemplo ACGCGT. Al ser el ADN una doble hebra, donde la otra hebra es complementaria y A se une con T mientras C se une con G, un palíndromo de ADN es una secuencia en una hebra de ADN que se repite al leer la hebra complementaria en el sentido opuesto:

ACGCGT

TGCGCA

Así, un tipo de secuencias palindrómicas en el ADN se encuentran en las secuencias de CRISPR de las bacterias, los cuales separan fragmentos con información genética de virus invasores y que la bacteria usa para recordarlos y destruirlos.

En un principio, durante los 90 y 2000, CRISPR era visto como una peculiaridad de los genomas de algunos microorganismos y su significado seguía siendo algo misterioso. Sin embargo, en el año 2007 se provee la primera evidencia experimental de que CRISPR de hecho es un sistema inmune (Boyaval et al., 2007).

Hasta este punto, CRISPR seguía siendo algo interesante, pero sin utilidad práctica. Sin embargo, surgió una idea que revolucionó el campo de las ciencias biológicas: modificar el sistema para darle nuevos blancos de ataque, genes de animales y otros organismos para crear mutantes a la medida de nuestros intereses.

Veamos de qué manera funciona CRISPR para dañar el ADN de agentes infecciosos, para luego explicar cómo se ha usado en el laboratorio.

De una manera muy simplificada (debido a que no existe un solo tipo de CRISPR), las secuencias CRISPR en el ADN de la bacteria son transcritas a un ARN, que se conoce como «CRISPR RNA» o «crRNA», que interactúa con la proteína «Cas9» (proteína asociada a CRISPR 9, hay otros elementos, pero los ignoraremos para simplificar). En esta interacción, forman un complejo de proteína y ARN. El ARN lleva la información para guiar este complejo molecular hacia destino (el ADN del virus) y la proteína Cas9 cortará ese ADN (como si fueran tijeras), generando mutaciones en el ADN viral y sentenciando este a su fin.

Como la naturaleza ya inventó el sistema con crRNAs dirigidos a secuencias virales ¿Qué pasa si creamos nuestra propia versión de ellos para dirigirlos a la secuencia que queramos? Bueno, generaremos tecnología de mutación, la cual ya existe. De hecho el diseño se ha simplificado y las instrucciones para realizarlo se han hecho públicas, permitiendo dañar genes a pedido para estudiar su función. Aunque también, como veremos más adelante, podría tener profundas implicancias para la salud.

En el año 2012, solo 5 años antes de la publicación de este libro, un grupo de investigadores usó por primera vez este descubrimiento para mutar genes, comenzando así la era de la «explosión de CRISPR», (Jinek et al., 2012). A principios del año 2013 esta tecnología ya se usó para mutar células humanas (Mali et al., 2013), y durante ese año también se generaron mutantes para variados organismos de interés científico, tales como el pez cebra (Hwang et al., 2013), la levadura de la cerveza (Dicarlo et al., 2013), ratones (Yang et al., 2013), la mosca de la fruta (Gratz et al., 2013), entre otros.

En diciembre del año 2013, los avances médicos no se hicieron esperar y CRISPR se usó para curar cataratas en ratones (Wu et al., 2013) y también una enfermedad humana, hablaremos en detalle de esto más adelante.

Como pueden apreciar, desde que se generó esta «explosión» de CRISPR, en solo un par de años se han dado pasos agigantados y hoy en día es potencialmente posible mutar el gen que uno desee en el organismo que quiera, generando verdaderas fábricas de mutantes.

CRISPR, con el tiempo, tuvo varias modificaciones que lo han hecho un sistema más eficiente y confiable, incluso permite no solamente dañar genes, sino también reemplazarlos por otros que el experimentador desee. Esto tiene un gran impacto en salud, puesto que sugiere que podemos reemplazar genes defectuosos que provocan enfermedades hereditarias y de esa manera curar enfermedades con una base genética en humanos. Ya se han publicado estudios que validan la técnica, dejando la discusión más en el área de la ética y la moral que en los problemas prácticos para ponerla en marcha.

Un buen ejemplo es la fibrosis quística, una enfermedad potencialmente mortal que afecta a los pulmones y hace que estos se llenen de un moco espeso y pegajoso (no soy un experto en salud, así que dejaremos la descripción hasta ahí). El gen relacionado a esta enfermedad es conocido: se llama «CFTR» y fue descubierto a fines de los años 80 (Rommens et al., 1989). A finales del año 2013, un grupo de investigadores tomó células madre de intestinos de pacientes con fibrosis quística y logró hacer crecer «mini intestinos» en placas de cultivo. Esto se conoce como un «organoide». En estas placas de cultivo se toman células madre de un tejido y este es capaz de crear un mini órgano, manteniendo las propiedades celulares y bioquímicas del tejido de donde proviene. Los investigadores luego usaron CRISPR para corregir la mutación asociada a la fibrosis quística en el gen CFTR en organoides provenientes de pacientes con la enfermedad y así lograron revertir esta condición, curando la enfermedad en dichos organoides (Schwank et al., 2013).

Estudios como este impactan a la sociedad de una manera que quizás aún no dimensionamos, ya que no solo nos muestran que es posible curar enfermedades humanas con una base genética, sino que también nos muestran cómo la ciencia ficción se vuelve realidad y hoy en día podemos crecer «mini intestinos» en placas de cultivo. Tan solo unos meses antes de esta publicación otro grupo de investigadores ya fue capaz de crecer «mini cerebros» en el laboratorio (Lancaster et al., 2013).

Si vemos todo lo que ya se ha logrado desde el año 2013, imaginemos qué nos depara el futuro, proponiendo preguntas tales como ¿Deberíamos manipular genéticamente a nuestros hijos para eliminar enfermedades tales como el cáncer? ¿Es posible crear súper humanos? ¿A dónde nos llevarán estas fábricas de mutantes? Técnicas como CRISPR, y quizás otras en el futuro, están cambiando la manera en que la biología se lleva a cabo en los laboratorios, y también podrían cambiar el curso de la historia humana.

Referencias

Boyaval, Patrick, Sylvain Moineau, Dennis a Romero, and Philippe Horvath, 2007. «CRISPR Provides Acquired Resistance against Viruses in Prokaryotes». Science 315 (March): 1709–12.

Dicarlo, James E., Julie E. Norville, Prashant Mali, Xavier Rios, John Aach, and George M. Church, 2013. «Genome Engineering in Saccharomyces Cerevisiae Using CRISPR-Cas Systems». Nucleic Acids Research 41 (7): 4336–43. doi:10.1093/nar/gkt135.

Gratz, Scott J., Alexander M. Cummings, Jennifer N. Nguyen, Danielle C. Hamm, Laura K. Donohue, Melissa M. Harrison, Jill Wildonger, and Kate M. O’connor-Giles, 2013. «Genome Engineering of Drosophila with the CRISPR RNA-Guided Cas9 Nuclease». Genetics 194 (4): 1029–35. doi:10.1534/genetics.113.152710.

Hwang, Woong Y, Yanfang Fu, Deepak Reyon, Morgan L Maeder, Shengdar Q Tsai, Jeffry D Sander, Randall T Peterson, J-R Joanna Yeh, and J Keith Joung, 2013. «Efficient Genome Editing in Zebrafish Using a CRISPR-Cas System». Nat Biotech 31 (3). Nature Publishing Group, a division of Macmillan Publishers Limited. http://dx.doi.org/10.1038/nbt.2501.

Jansen, Ruud, Jan D a Van Embden, Wim Gaastra, and Leo M. Schouls, 2002. «Identification of Genes That Are Associated with DNA Repeats in Prokaryotes». Molecular Microbiology 43 (6): 1565–75. doi:10.1046/j.1365-2958.2002.02839.x.

Jinek, Martin, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A Doudna, and Emmanuelle Charpentier, 2012. «A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity.» Science 337 (August): 816–22.

Lancaster, Madeline a, Magdalena Renner, Carol-anne Martin, Daniel Wenzel, S Bicknell, Matthew E Hurles, Tessa Homfray, Josef M Penninger, and P Andrew, 2013. «Cerebral Organoids Model Human Brain Development and Microcephaly». Nature 501 (7467): 373–79. doi:10.1038/nature12517.Cerebral.

Mali, Prashant, Luhan Yang, Kevin M Esvelt, John Aach, Marc Guell, James E DiCarlo, Julie E Norville, and George M Church, 2013. «RNA-Guided Human Genome Engineering via Cas9». Science 339 (6121): 823–26. doi:10.1126/science.1232033.RNA-Guided.

Mojica, F. J M, C. Ferrer, G. Juez, and F. Rodríguez-Valera, 1995. «Long Stretches of Short Tandem Repeats Are Present in the Largest Replicons of the Archaea Haloferax Mediterranei and Haloferax Volcanii and Could Be Involved in Replicon Partitioning». Molecular Microbiology 17 (1): 85–93. doi:10.1111/j.1365-2958.1995.mmi_17010085.x.

Nakata, A, M. Amemura, and K. Makino, 1989. «Unusual Nucleotide Arrangement with Repeated Sequences in the Escherichia Coli K-12 Chromosome». Journal of Bacteriology 171 (6): 3553–56.

Rommens, J M, M C Iannuzzi, B Kerem, M L Drumm, G Melmer, M Dean, R Rozmahel, J L Cole, D Kennedy, and N Hidaka, 1989. «Identification of the Cystic Fibrosis Gene: Chromosome Walking and Jumping». Science 245 (4922): 1059–65. doi:10.1126/science.2772657.

Schwank, Gerald, Bon Kyoung Koo, Valentina Sasselli, Johanna F. Dekkers, Inha Heo, Turan Demircan, Nobuo Sasaki, et al., 2013. «Functional Repair of CFTR by CRISPR/Cas9 in Intestinal Stem Cell Organoids of Cystic Fibrosis Patients». Cell Stem Cell 13 (6). Elsevier Inc.: 653–58. doi:10.1016/j.stem.2013.11.002.

Wu, Yuxuan, Dan Liang, Yinghua Wang, Meizhu Bai, Wei Tang, Shiming Bao, Zhiqiang Yan, Dangsheng Li, and Jinsong Li, 2013. «Correction of a Genetic Disease in Mouse via Use of CRISPR-Cas9». Cell Stem Cell 13 (6). Elsevier Inc.: 659–62. doi:10.1016/j.stem.2013.10.016.

Yang, Hui, Haoyi Wang, Chikdu S. Shivalila, Albert W. Cheng, Linyu Shi, and Rudolf Jaenisch, 2013. «XOne-Step Generation of Mice Carrying Reporter and Conditional Alleles by CRISPR/cas-Mediated Genome Engineering». Cell 154 (6). Elsevier Inc.: 1370-79. doi:10.1016/j.cell.2013.08.022.

Capítulo 5: Genes y formas

Es muy probable que el lector tenga una idea bastante clara sobre la gran variedad de formas que existen en la naturaleza, tanto de animales como de plantas. Esta observación es bastante antigua, pero es un fenómeno que nunca deja de sorprender y maravillar.

Un biólogo alemán llamado Ernst Haeckel, que nació en el siglo XIX, se dedicó a estudiar la sorprendente diversidad de formas que existen en la naturaleza. Además de ser un gran observador fue un tremendo dibujante y publicó un libro a principios del siglo XX, llamado «Kunstformen der Natur» (Haeckel, 2013), en donde dibujó representantes de las distintas categorías de seres vivos:

Haeckel fue uno de los muchos que se dio cuenta de la diversidad de formas que se observan no solo en organismos macroscópicos, sino también de seres vivos compuestos por una o pocas células, los que también pueden poseer un aspecto organizado y complejo.

Con el tiempo, y a través de investigaciones cada vez más especializadas, los biólogos se dieron cuenta de que los animales tenemos genes, los cuales portan instrucciones para llevar a cabo variadas tareas. Una de estas es el proceso mismo de formación animal o desarrollo embrionario. En otras palabras, los eventos que llevan a una célula a convertirse en un animal completo son controlados en gran parte por información contenida en los genes, los cuales dictan de qué manera distintas células deben dividirse, diferenciarse y migrar para formar complejos animales compuestos por millones de células. Lo mismo es verdad para convertir una pequeña semilla en un árbol. Es importante tener presente que si bien los genes juegan un rol crucial en el proceso del desarrollo embrionario, el medio ambiente también juega un rol muy importante (Jaenisch and Bird, 2003; Li, 2002).

En este capítulo veremos cómo los genes pueden controlar procesos tales como la formación animal y las distintas formas que surgen en el desarrollo de los seres vivos. Veremos casos específicos en los cuales podremos conectar por un lado el desarrollo embrionario y por el otro la expresión de genes; también discutiremos algunos sucesos clave que ocurrieron durante la evolución, así como manipulaciones experimentales que han permitido entender un poco más sobre cómo los genes controlan la formación animal (no abarcaremos al mundo de las semillas ni las plantas).

La investigaciones en torno al rol controlador de los genes en la formación de organismos propiciaron el surgimiento de una nueva rama de la biología, conocida como “genética del desarrollo”, que estudia la función de los genes en el contexto del desarrollo embrionario, es decir, la forma en que los genes son capaces de construir animales o plantas.

Para empezar, imaginen a un pollo y a un pato. Si les preguntan qué tienen en común, podrán decir que ambos son aves y por lo tanto tienen características comunes tales como plumas, pico, patas con escamas, etc. Ahora, una diferencia notable entre ambos es que los patos se adaptaron a un ambiente acuático (de hecho, son excelentes nadadores), mientras que los pollos son aves que no están bien adaptadas al agua y tienen un estilo de vida más bien terrestre. Esta diferencia se ve claramente reflejada en sus patas.

Las patas de un pato poseen membranas entre sus dedos, lo que las hacen similares a las aletas de un buzo. Esta estructura, conocida como membrana interdigital, les da buena propulsión en el agua y les permite navegar con facilidad. Por otro lado, los pollos no tiene esta característica en sus patas y poseen dedos libres, más o menos similares a nuestras manos. Dada esta observación, nos podemos preguntar ¿cuál es la diferencia, a nivel genético y molecular, que genera estas formas diferentes en patos y pollos? Y si llegamos a entender un poco sobre esto ¿podremos convertir patas de pollos en patas de patos? Veamos una serie de experimentos que han trabajado en estas preguntas, para así ver de primera mano qué dudas se pueden ir aclarando desde la genética del desarrollo.

Pero antes es necesario que hablemos de un grupo de genes conocidos como «BMP». Los BMP (Bone Morphogenetic Protein), cuya traducción en español sería «proteína morfogenética ósea», han sido identificados como genes importantes para el desarrollo de los vertebrados, por su rol en la formación de los huesos y, por si fuera poco, los científicos se dieron cuenta de que estos genes tienen además otras funciones más variadas que solo la formación de hueso. La reutilización de genes para distintas cosas durante diferentes etapas del desarrollo animal es una propiedad bastante común, y constituye una pieza más de evidencia de que la evolución muchas veces tiende a re-usar lo que ya existe, en lugar de inventar genes nuevos para nuevas funciones (para más detalles, revisar capítulo 7 sobre la teoría de la evolución).

Volviendo a las patas de pollo y a las patas de pato, un grupo de científicos españoles quisieron analizar el «patrón de expresión» de un gen BMP (BMP4) en embriones de pollo (Merino et al. 1999). Al decir «patrón de expresión» me refiero a saber en qué lugares y células de un organismo se activa un determinado gen, lo cual nos puede dar una indicación de su función. Por ejemplo, un gen que se expresa solo en el sistema nervioso de un animal probablemente tenga un rol en la formación o función de este.

Al analizar los patrones del gen BMP4 en embriones de pollo, los investigadores observaron que durante estadios tempranos del desarrollo sus patas poseen una membrana interdigital, al igual que los patos (por si se preguntaban, nosotros también). Lo que ocurre es que en los patos esta membrana perdura durante el desarrollo, pero no en los pollos (ni en los humanos). En ellos las células de la membrana mueren mediante una muerte celular controlada (apoptosis) y liberan los dedos entre sí. Una de las preguntas que se abordó en este estudio es «¿Cuál es el mecanismo molecular de este proceso?». BMP4 es un gen que al activarse le indica a la célula que debe morir, por lo tanto, al expresarse en la membrana interdigital de los pollos, la está destinando a desaparecer. Lo curioso es que al analizar patos vemos que estos también expresan BMP4 en sus membranas interdigitales y, sin embargo, estas no desaparecen. Para comprender esta diferencia, debemos considerar un segundo gen, llamado gremlin, que entra en acción para inhibir a BMP4 y evitar que la célula muera. Así, la presencia o ausencia de gremlin se convierte en el factor que marca la diferencia entre perder o conservar la membrana interdigital.

¿Cómo podríamos demostrar el rol de gremlin experimentalmente?

Una forma de hacerlo es añadir gremlin a las patas de pollos en desarrollo. La predicción de este experimento es muy clara: convertiríamos patas de pollo en patas de pato. El fin de este estudio no es jugar al doctor Frankenstein, sino entender cómo los cambios de expresión de genes son capaces de generar grandes cambios anatómicos durante la evolución permitiendo, en este caso particular, separar una de las principales diferencias entre patos y pollos por solo un gen (esto es una mirada simplista, pero no falsa). Este ejemplo de BMP4 y su antagonista gremlin nos da una buena mirada al concepto de «Genes y Formas».

Vamos a mirar a otro grupo de genes cuyo rol en la creación de formas es aun más conocido: nos referimos a los genes «Hox». Esta familia de genes en biología son conocidos como genes «homeóticos», lo que quiere decir que mutaciones en ellos hacen que un segmento de un animal obtenga la identidad de otro segmento. Es importante mencionar que los genes Hox se nombran con número y letras en vertebrados, lo que permite ubicarlos fácilmente tanto en el eje cabeza-cola como en cada una de las copias presentes.

Esto significa que los genes Hox se expresan desde la cabeza hasta la cola (eje antero-posterior) y dan las instrucciones sobre la identidad de cada uno de los segmentos que componen a un animal: cabeza, brazos, costillas, patas, etc.

Vamos a algún ejemplo concreto para comprender lo fascinante de los genes Hox. Esta vez usaremos un animal que perdió sus patas durante la evolución: la serpiente. Estos reptiles sin embargo, aún tienen representantes de algunas especies que sí poseen patas rudimentarias. Este reptil de mala fama nos presenta buenas preguntas, por ejemplo ¿cómo llega un animal, a través de la evolución, a perder sus patas?, ¿cómo se veían los antecesores de las serpientes? ¿tenían patas? Los genes Hox parecen ser buenos candidatos para encontrar la respuesta. En el año 2015 se descubrió un fósil de serpiente de 4 patas llamada Tetrapodophis amplectus, descubrimiento que fue publicado en la revista Science (Martill, Tischlinger and Longrich, 2015). Estos fósiles fueron encontrados en Brasil e indican que este animal vivió en el cretácico temprano.

Cabe mencionar que hoy en día hay algunas especies de serpientes que también tienen patas rudimentarias, tales como las pitones (Cohn and Tickle, 1999). Gracias a este tipo de fósiles podemos entender mejor cómo ha sido el proceso de cambio corporal en el que las serpientes han ido perdiendo progresivamente sus patas. Esta transición anatómica debe tener uno o más correlatos a nivel genético. En otras palabras, ¿cómo es que las serpientes no tienen patas al nivel de sus genes? En el estudio anteriormente citado se tomaron esta pregunta muy en serio, en el cual este equipo científico se puso a investigar la genética del desarrollo de embriones de pitón. Así analizaron el patrón de expresión de varios genes Hox, como por ejemplo el gen HOXC8 en pitones y en pollos (animales de cuatro extremidades utilizados como control para compararlos con las serpientes). Los investigadores observaron que HOXC8 se expresa solo en el tórax de los pollos y ahí especifica el tipo de vértebras que se originan, las cuales tienen costillas. Al observar la expresión de HOXC8 en pitones encontraron que este gen se expresa a lo largo de todo su cuerpo, lo cual significa que las serpientes usaron algún truco durante la evolución para alargar su dominio torácico (tener un tronco muy largo y lleno de costillas) (Cohn and Tickle, 1999).

Estos impresionantes experimentos nos muestran cómo la evolución puede generar grandes cambios morfológicos sin tener que inventar nuevos genes

Estos impresionantes experimentos nos muestran cómo la evolución puede generar grandes cambios morfológicos sin tener que inventar nuevos genes, sino reusándolos de manera ligeramente distinta para obtener cambios tan radicales como un cuerpo sin extremidades superiores y lleno de costillas mediante una expansión de su dominio torácico, o pata diferenciadas para la tierra o el agua en pollos y patos.

Ya que estamos en las patas y, considerando que por un lado tenemos a los animales vertebrados de cuatro extremidades, incluido nosotros, conocidos como tetrápodos y por otro lado tenemos a los que no poseen extremidades sino aletas, conocidos como peces, surge una pregunta fundamental: ¿Cuál es el origen de las patas? La teoría de la evolución nos sugiere que la transición hacia el origen de patas debe haber ocurrido en peces que, poco a poco, transformaron sus aletas en patas capaces de mantener su peso, ya que los peces habitan nuestro planeta desde mucho antes que el resto de los tetrápodos, animales más recientes en su aparición sobre la faz de la Tierra. Si esta hipótesis tiene sentido, la teoría de la evolución predice la existencia de animales “transicionales” que fueron partícipes de este paso desde el agua a la tierra y, si tenemos suerte, es razonable esperar encontrar uno o más fósiles que nos indiquen esto. Afortunadamente la suerte golpeó a un grupo de investigadores que se tropezaron con el fósil deTiktaalik, pez sarcopterigio, es decir, pez de aletas lobuladas que posee características que lo hacen parecer una mezcla entre pez y anfibio, cuya edad se estima en 375 millones de años (Daeschler, Shubin and Jenkins, 2006). Los fósiles de Tiktaalik fueron encontrados en el norte de Canadá.

Tiktaalik tiene particularidades de pez, como escamas, agallas y aletas; pero también tiene particularidades de anfibio, como pulmones, un cuello que le permite girar la cabeza, una cabeza aplanada con ojos en la cima (tal como los cocodrilos o algunas ranas), oídos y patas rudimentarias con características de aletas. Esto significa que podía salir a la tierra, caminar alrededor y respirar gracias a sus pulmones, para luego volver al agua y seguir con su vida de pez. Nuestro amigo Tiktaalik generó tanta controversia que hasta el día de hoy cuenta con su propia página web (visítenlo en http://tiktaalik.uchicago.edu/).

Hablemos ahora de una estructura distinta a las patas pero igualmente clave para nuestra vida: los ojos. Al igual que todo el resto de los órganos animales, los ojos se forman gracias a instrucciones genéticas y celulares durante el desarrollo embrionario. Uno de los genes maestros para formar ojos es conocido como PAX6 (Gehring and Ikeo, 1999). Las cosas se ponen interesantes cuando comparamos los ojos de mamíferos, como ratones o nosotros, con los ojos de insectos, como los de una mosca. Los mamíferos tenemos ojos en cámara, los cuales poseen líquido y lentes en su interior para enfocar imágenes, en cambio los insectos tienen ojos compuestos, que son muchos ojos simples organizados en una estructura mayor. Al tener morfologías tan distintas, era razonable asumir que los genes que construyen ojos en moscas eran totalmente distintos a los genes que construyen ojos en mamíferos, pero para sorpresa de todos, eso parece no ser así. Un estudio demostró que secuencias de ADN que controlan la expresión de PAX6 en moscas, al ser trasplantadas a ratones, hacen que el gen de ratón se exprese de manera normal. Es decir, a pesar de las tremendas diferencias en estas estructuras, los genes o secuencias regulatorias que controlan su actividad están compartidos y vienen del ancestro común entre mamíferos e insectos (Xu et al., 1999). PAX6 también es un gen capaz de construir ojos por sí solo, ya que experimentos en donde han expresado este gen en moscas en el lugar equivocado, tales como en las patas, terminan generando moscas con ojos en lugar de patas, sin la necesidad de involucrar más genes para lograrlo (Weasner et al., 2009). Estos experimentos demuestran no solo que los mismos genes son reusados para crear estructuras diversas en distintas especies, sino que también deben ser muy antiguos y probablemente genes como PAX6 fueron actores clave en la aparición de los ojos en la tierra.

Para cerrar este capítulo de genes y formas, hablemos de otra estructura importante para nuestra vida cotidiana: los dientes. Ya que los pollos han sido buenos ejemplos en este capítulo, volvamos a ellos. Estas aves, tal como todas las aves modernas, no poseen dientes, ya que durante su evolución los perdieron. Un grupo de investigadores descubrió una mutación llamada talpid2, la cual hace que los embriones de pollo formen dientes (Harris et al., 2006). Al observar en detalle el mecanismo por el cual estos pollos forman dientes, los investigadores se dieron cuenta de que es una manera similar a la que usan los reptiles. Para hacer esto compararon la formación de dientes entre caimanes y pollos, siendo sorprendentemente similares. Las aves perdieron sus dientes hace unos 70-80 millones de años, cuando formaron un linaje distinto desde sus predecesores, los cuales eran dinosaurios. Estos investigadores especulan que la evolución simplemente reprimió los programas genéticos para formar dientes en aves, sin removerlos desde su raíz. Esto predice que podemos reactivar este programa para hacer viajar a estos animales a su pasado. Experimentos de este tipo nos hacen pensar que quizás algún día podamos revivir a los dinosaurios (pero no como en Jurassic Park, donde el ADN de dinosaurio fue recuperado y reactivado) tomando a los descendientes de los dinosaurios y haciéndolos evolucionar a la inversa mediante ingeniería genética, tal como estos experimentos nos indican. Estos experimentos también nos indican que la evolución no siempre se encarga de hacer las cosas más complejas, sino que a veces la clave del éxito es hacer las cosas más simples (lo siento aves, pero sus tatarabuelos parecían ser más espectaculares en mi opinión, dientes incluidos).

Referencias

Cohn, M J, and C Tickle, 1999. “Developmental Basis of Limblessness and Axial Patterning in Snakes”. Nature 399 (6735): 474–79. doi:10.1038/20944.

Daeschler, Edward B., Neil H. Shubin, and Farish A. Jenkins, 2006. “A Devonian Tetrapod-like Fish and the Evolution of the Tetrapod Body Plan”. Nature 440 (7085): 757–63. doi:10.1038/nature04639

Gehring, Walter J, and Kazuho Ikeo, 1999. “Pax 6 Mastering Eye Morphogenesis and Eye Evolution”. Trends in Genetics 9525 (99): 371–77.

Haeckel, Ernst, 2013. Kunstformen der Natur. BoD–Books on Demand.

Haeckel, Ernst, 1899. Kunstformen der Natur. http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de/haeckel/kunstformen/Haeckel_Kunstformen.pdf

Harris, Matthew P, Sean M Hasso, Mark W J Ferguson and John F Fallon, 2006. “The Development of Archosaurian First-Generation Teeth in a Chicken Mutant”. Current Biology 16 (4): 371–77. doi:10.1016/j.cub.2005.12.047.

Jaenisch, Rudolf, and Adrian Bird, 2003. “Epigenetic Regulation of Gene Expression: How the Genome Integrates Intrinsic and Environmental Signals”. Nature Genetics 33 Suppl (march): 245–54. doi:10.1038/ng1089.

Li, En, 2002. “Chromatin Modification and Epigenetic Reprogramming in Mammalian Development”. Nature Reviews. Genetics 3 (9): 662–73. doi:10.1038/nrg887.

Martill, David M, Helmut Tischlinger and Nicholas R Longrich, 2015. “A Four-Legged Snake from the Early Cretaceous of Gondwana”. Science 95 (6246).

Merino, R, J Rodriguez-Leon, D Macias, Y Gañan, a N Economides, and J M Hurle, 1999. “The BMP Antagonist Gremlin Regulates Outgrowth, Chondrogenesis and Programmed Cell Death in the Developing Limb”. Development 126 (23): 5515–22.

Weasner, Bonnie M, Brandon Weasner, Stephanie M Deyoung, Scott D Michaels, and Justin P Kumar, 2009. “Transcriptional Activities of the Pax6 Gene Eyeless Regulate Tissue Specificity of Ectopic Eye Formation in Drosophila.” Developmental Biology 334 (2). Elsevier B.V.: 492–502. doi:10.1016/j.ydbio.2009.04.027.

Xu, P X, X Zhang, S Heaney, A Yoon, A M Michelson and R L Maas, 1999. “Regulation of Pax6 Expression Is Conserved between Mice and Flies”. Development 126: 383–95.

Capítulo 6: ¿De verdad el humano viene del mono?

Esta es una pregunta que, seguramente todas las personas nos hemos hecho más de alguna vez durante nuestra vida, y no es necesario tener un interés activo en la ciencia para que queramos entender nuestra relación con los monos. Cuando vamos al zoológico o vemos documentales de la naturaleza, nos llama la atención el ver a chimpancés, monos araña u orangutanes, etc., y darnos cuenta de que hay muchas cosas que son similares a nosotros. Por ejemplo, la forma del cuerpo o sus reacciones graciosas frente a determinadas cosas o, incluso, lo curiosos que son con la gente que los mira desde el otro lado. Tienen un aire de humanidad que resulta innegable. Sin embargo, nos cuesta establecer cuál es la relación que tenemos con ellos. Si sumamos a esto la afirmación popular «el hombre viene del mono» (como se supone que dijo Darwin), la confusión es aun más grande. Tratemos de entender esta afirmación para luego juzgarla como verdad o mentira.

Es difícil tener una discusión científica sobre la idea de que el hombre viene del mono, porque la palabra «mono» es demasiado ambigua y coloquial. Es verdad que uno entiende a qué se refiere la gente cuando dice «mono», pero la palabra en sí puede ser muy poco específica. Debido a esto, primero debemos definir esta palabra, para luego discutir si de verdad venimos de los monos. Digamos que, al decir «mono», lo que queremos decir es «primate», el cual es un término mucho mejor definido y específico. Ahora, refinemos la pregunta:

¿Cuál es nuestra relación, como seres humanos, con los primates?

La respuesta es que somos primates, el ser humano es un primate y, por lo tanto, es un mono. No venimos de los monos ¡Somos monos! ¡Y no hay nada malo con ser monos! Sigamos definiendo conceptos para seguir explicando esta idea

La zoología es la rama de la ciencia que estudia los distintos animales que vemos en la naturaleza, tal como la botánica estudia las plantas. Los primeros zoólogos estudiaron distintos animales para luego agruparlos en distintas categorías basadas en sus similitudes, armando así un catálogo de seres vivos. Imaginemos este estudio como coleccionar cosas y clasificarlas dentro de distintas cajas según sus características. Al mismo tiempo, cajas pequeñas, con objetos similares, se pueden guardar en cajas más grandes, tal como las muñecas rusas.

«Primate» es el nombre de una de las cajas en la zoología donde podemos agrupar animales dentro de ella según las similitudes de los animales que ponemos adentro

De esta forma, la palabra «primate» es una de las cajas en la zoología donde podemos agrupar animales dentro de ella según las similitudes de los animales que ponemos adentro. Veamos cuáles son algunas de las distintas cajas que se usan en la zoología, desde las más grandes que agrupan a muchas otras, hasta llegar a objetos específicos, conocidos como «especies». En el esquema de la página siguiente se ven ejemplos de animales que se encuentran dentro de cada caja hasta llegar al ser humano. También, veremos en qué nivel los humanos y el resto de los monos deben guardarse en cajas distintas.

Como la caja más grande, usaremos la caja «reino». En esta caja, nosotros pertenecemos al reino de los animales. Aquí ya quedaron afuera las plantas, hongos y otros microorganismos. Los humanos somos animales.

Dentro de la caja del reino, existen otras cajas llamadas «phylum». Nosotros nos ubicamos dentro del phylum de los cordados. Todos los animales dentro de esta caja poseen, en algún punto de su vida, una varilla que recorre la espalda, conocida como «notocorda». En el caso de nosotros, esta varilla dará origen a algunos elementos de nuestra columna vertebral (Stemple, 2005). Todos los animales que poseen un esqueleto (vertebrados), pertenecen a esta caja de los cordados. Así es como compartimos esta caja junto con perros, ballenas, aves, etc.

Las siguientes cajas, que se encuentran dentro de la cajas phylum, son conocidas como «clase», y aquí nosotros pertenecemos a la clase de los mamíferos. Compartimos nuestro lugar en esta caja junto a otros animales, como osos, leones, gatos y ratones, entre otros; es decir, todos aquellos animales que, dentro de las varias características comunes que poseen, se alimentan de leche materna.

Dentro de la caja de los mamíferos, existen unas cajas más pequeñas, conocidas como «orden». Como humanos, pertenecemos al orden de los primates, tal como lo mencionamos anteriormente. Compartimos nuestro lugar en esta caja junto a chimpancés, gorilas, bonobos, orangutanes y gibones, entre otros primates. Todos los monos nos ubicamos aquí dentro. Las características de los primates son las que también nos hacen humanos: una visión binocular, extremidades con articulaciones muy bien desarrolladas, presencia de uñas planas en lugar de garras, etc.

Dentro de los primates, existen otras cajas más pequeñas, conocidas como «familia». Nosotros nos encontramos en la familia de los homínidos, algo así como los «monos sin cola» o «monos humanoides» (monos que tienen forma parecida a la humana). Compartimos esta caja junto con chimpancés, bonobos, gorilas y orangutanes.

Hasta el momento, hemos recorrido varias cajas y aún no podemos diferenciarnos de otros monos, los cuales siguen compartiendo el espacio con nosotros. Sigamos situando al humano en las siguientes cajas para luego tratar el punto sobre nuestro origen y relación con estos otros monos. Dentro de la caja «familia», hay una caja más pequeña, conocida como «género». El género es la última de las cajas en nuestra representación, ya que esta caja solo posee distintas especies dentro de ella, no más cajas. Nosotros, como humanos, pertenecemos al género Homo. Ya podemos respirar tranquilos: dentro de este género, el humano es la única especie. El resto de los monos pertenecen a géneros distintos. En esta caja los humanos nos encontramos efectivamente separados del resto.

En la caja «género», todos los humanos actuales pertenecemos a la misma especie, conocida como Homo sapiens (las especies se nombran por género y luego especie). Tanto el escritor de este libro como quien lo lee, es un Homo sapiens. El resto de los primates que quedaron en otras cajas (géneros distintos), también pertenecen a variadas especies distintas.

Las observaciones de estas características comunes que nos agrupan con otros monos, clasificados como «primates», fueron propuestas por Carlos Linneo en el siglo XVIII. Linneo fue un naturalista de origen sueco que se considera el creador del sistema para nombrar y clasificar seres vivos, conocido como «taxonomía» (Linnaeus, C. V., 1758). La clasificación de Linneo estaba centrada en el hombre, por lo que agrupó al humano y otros monos antropomorfos (monos que tienen forma parecida a la humana) en la categoría de primates, que significa «primeros», en latín. De esta manera, llamó al resto de los mamíferos secundates, los «segundos» o animales de «segunda categoría». Luego, las criaturas más extrañas y disímiles con nosotros fueron denominados tertiates, o «los terceros». Hoy en día, esta manera de agrupar animales no se usa, pero se mantuvo el nombre de «primates», designado por Linneo, para referirse a los animales con estas características.

¿Cuál es nuestra relación con los otros primates, como el chimpancé?

Si volvemos a la pregunta sobre si los humanos descendemos de los monos, ahora que sabemos dónde nos ubicamos en las categorías de la vida, la respuesta, como ya pudieron leer más arriba, es «no». De hecho, somos tan primates como ellos. Sin embargo, compartimos un ancestro común. Para poder entender el concepto de «ancestro común», debemos primero comprender cómo funciona la evolución biológica en términos menos complejos.

Durante algún tiempo se creyó que la evolución biológica era un proceso que funcionaba como una «escalera» desde animales simples, como cangrejos o insectos; a animales más complejos, como perros o gatos; y que finalmente llegaba a los monos, y en su cúspide estábamos nosotros. Este concepto es ¡totalmente erróneo! Aunque fue lo que se creyó en el pasado.

La manera actual en que entendemos que funciona la evolución, descrita por Darwin, es que la evolución, en realidad, no es una escalera, sino más bien un «árbol». Si vemos un árbol desde abajo hacia arriba, podremos ver un tronco grueso que, a medida que ascendemos, se va separando en diversas ramas que pueden seguir separándose en otras ramas, cada vez más pequeñas, de la misma manera que las cajas de la clasificación del reino animal se van haciendo más pequeñas a medida que vamos acercándonos al género y especie. Si con nuestra mirada desde abajo hacia arriba reflejamos el paso del tiempo, esto sería ver en un diagrama el proceso evolutivo.

Este tipo de diagrama se conoce como «árbol filogenético» y se usa para explicar las relaciones entre distintos seres vivos. El tiempo se representa como la base que se convierten en tronco hasta llegar a la punta de las ramas, las cuales son el presente. Cada vez que llegamos a un punto que se separa en dos o más puntos (un nodo), eso significa que ese grupo animal específico divergió (o se separó) para dar lugar a dos o más grupos. Estos grupos pueden seguir divergiendo unos de otros hasta llegar al presente, donde veremos una gran gama de especies distintas, todas conectadas por un «tronco común». Con este conocimiento, al decir «ancestro común», nos referimos al punto antes de que las dos ramas divergieran.

Hace unos 6 millones de años, aproximadamente, hubo un homínido (específicamente, una población de ellos) que no eran ni chimpancés ni humanos. Este grupo divergió para formar dos géneros y especies distintas (Patterson et al., 2006): nosotros, los humanos, y ellos, los chimpancés. Debido a que la evolución funciona de esta manera, no existe ningún «eslabón perdido» entre humanos y chimpancés, u otros monos actuales, ya que nunca ha habido una transición entre ellos. La realidad es más compleja que eso, y la bifurcación no solo dio origen al chimpancé y al humano, sino también a otros primates, tales como los bonobos, por un lado, y a varios grupos de humanos distintos, por el otro. El hecho de que actualmente seamos la única especie de humanos en la Tierra, no significa que en el pasado no haya habido otros ancestros humanos pertenecientes a otros géneros y especies (los cuales se extinguieron). De hecho, varios de ellos convivieron con el Homo sapiens, tema del que hablaremos un poco más adelante.

Por ahora analicemos y aprendamos un poco más sobre otras especies de humanos que existieron en el pasado distintos a nosotros. El humano moderno posee características bastante especiales, como una conciencia de sí mismo y la capacidad de usar lenguaje, tanto escrito como oral para comunicarse. Los restos más antiguos del Homo sapiens que se conocían eran los «hombres de Kibish», encontrados en Etiopía, los cuales datan de 195.000 años de antigüedad (McDougall et al., 2005). Sin embargo, estudios recientes que describen fósiles encontrados en Marruecos indican que el Homo sapiens podría ser 100.000 años más viejo de lo que se pensaba (Hublin et al., 2017; Richter et al., 2017).

Es importante destacar que dentro del género Homo, existieron otras especies, aparte del sapiens actual, literalmente, otras especies de humanos distintos a nosotros. Una de ellas fue el «hombre de Neandertal» u Homo neanderthalensis, la cual se extinguió de la faz de la Tierra hace unos 40.000 años (Higham et al., 2014). Otro integrante del género Homo fue el «hombre de Flores»: Homo floresiensis, quien también se conoce como «el Hobbit», debido a su pequeño tamaño, en comparación con el humano moderno. Medían alrededor de un metro y pesaban algo así como 25 kg. Estos pequeños humanos se extinguieron hace unos 12.000 años, aproximadamente (Brown et al., 2004). De esta manera, podemos ver que en el pasado la caja del género Homo contenía más especies que hoy en día. Somos los únicos representantes y sobrevivientes de este género.

Dentro de los otros integrantes del género Homo, el hombre de Neandertal es muy interesante, no solo debido a que convivió con el hombre moderno durante un tiempo, sino que también parece ser que se cruzaron entre ellos. Esta hipótesis surge gracias a que se ha podido extraer ADN de fósiles de Neandertal y de la evidencia que ha aportado la secuenciación de su genoma (Prüfer et al., 2014). Gracias a esto, podemos ver que varios elementos del genoma de Neandertal siguen presentes en nuestro propio genoma hasta el día de hoy, debido al cruce entre distintas especies (Sankararaman et al., 2014). Imaginen cómo habrá sido vivir en un mundo con más de una especie humana, imaginen cómo sería nuestra realidad actual si eso siguiera ocurriendo, siendo que en este momento histórico somos una especie única y aun así la discriminación racial sigue siendo un problema en muchas partes del mundo.

Recientemente, se descubrieron fósiles de otro integrante del género Homo, el Homo naledi (L. R. Berger et al., 2015) en Sudáfrica. Este homínido era pequeño (medía alrededor de 1,5 metros) y su cerebro era un poco más grande que el de un chimpancé (de unos 450-550 cc). Sin embargo, no solo poseían algunas características físicas muy similares al humano moderno, sino que también tenían rituales que pensábamos solo nos pertenecían a nosotros, tales como deshacerse de sus cadáveres en una cámara aislada dedicada a eso, dentro de una cueva (L. R. Berger et al., 2015). Como pueden ver, la evolución humana no es un proceso lineal como a veces nos quieren hacer creer, al contrario, muchas especies humanas evolucionaron en paralelo, pero solo una llegó a la meta (adivinen cuál).

Volviendo al presente, veamos dónde nos situamos nosotros en un árbol filogenético en comparación con los otros grandes simios. Los homínidos (familia, en su clasificación taxonómica, a lo mejor quieres mirar de nuevo el esquema de la página 66), en la actualidad, incluyen 4 géneros y 7 especies vivientes. Los otros integrantes de los homínidos son los orangutanes, los gorilas, los chimpancés y los bonobos. Todos ellos comparten características comunes y un ancestro común. Para simplificar, se creó una categoría especial dentro de los homínidos para describir solo a los homínidos bípedos, conocidos como «homininos», de la cual solo el humano forma parte, ya que los otros homínidos, a pesar de poder caminar en dos patas en determinadas circunstancias, no son anatómicamente bípedos.

Los parientes más cercanos al humano son los chimpancés y bonobos. A su vez entre ellos son parientes mucho más cercanos, ya que pertenecen al mismo género. Al mismo tiempo, los orangutanes son los homínidos que se encuentran más alejados del ser humano. A medida que pasó el tiempo, otra rama divergió y dio origen a los gorilas. Por lo tanto, los gorilas se encuentran más emparentados con el humano que los orangutanes.

Se piensa que el punto en que chimpancés y bonobos se convirtieron en especies diferentes se dio por la aparición del río Congo, el que separó estas dos poblaciones y, debido a que nunca han sido buenos nadadores (o sea, no pudieron cruzar el río para reencontrarse), terminaron «especiándose» de maneras distintas, compartiendo un ancestro común mucho más reciente que el de los humanos con ellos.

En lo que refiere al trabajo con el ADN y el genoma de los primates, el año 2012 el genoma del bonobo fue secuenciado por primera vez (Prüfer et al., 2012), siete años más tarde que el del chimpancé (The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium, 2005) (para más información y entender qué significa secuenciar un genoma, puedes revisar el capítulo del ADN).

En el presente conocemos la información genética de cada una de estas especies y podemos ver qué tan similares somos genéticamente. Al mismo tiempo, la teoría de la evolución predice que animales que compartan ancestros comunes más recientes, serán más similares entre ellos. Podemos ver que los orangutanes son 97% genéticamente similares a nosotros (Locke et al., 2011). Los gorilas, que están más emparentados con nosotros, son aproximadamente 98% similares a nosotros (Scally et al., 2012). Los humanos somos genéticamente similares tanto al chimpancé como al bonobo en un 99%, mientras que la similitud entre chimpancés y bonobos, es cercana al 100% (Prüfer et al., 2012).

En conclusión, existen muchos fósiles y evidencia genética que han ayudado a entender el origen de la humanidad y nuestra relación con los otros primates. Cuando los fósiles son relativamente recientes, podemos incluso extraer ADN de ellos y así poder hacer mejores comparaciones, tal como se hizo en el caso del Homo neanderthalensis.

A pesar de que no se han encontrado todos los fósiles ni tampoco se tiene información genética de cada una de las etapas de la evolución humana, este es un puzzle que día a día se va armando con mejor resolución. Al igual que para tantos otros animales y organismos distintos, el sueño es poder, algún día, entender cómo ocurrió todo el proceso evolutivo con un detalle jamás antes visto, a través de todos estos miles de millones de años. No obstante, de acuerdo a lo explicado, el origen del humano en realidad no es tan misterioso como se cree ni tampoco lo es nuestra relación con el resto de los primates. Sin embargo, el linaje de los primates aún requiere mucho tiempo para ser resuelto, si es que algún día se puede lograr, ya que se piensa que los primeros ancestros de los primates aparecieron hace unos 85 millones de años y convivieron con los dinosaurios (Tavaré et al., 2002). Ellos, probablemente, no se veían como los monos actuales, sino más bien como pequeños mamíferos arborícolas (que viven en los árboles), cuya gran estrategia de sobrevivencia debió haber sido esconderse y evitar a estos aterradores lagartos.

Cierro este capítulo invitándolos a pensar sobre el asombro y respeto que le debemos no solo a los otros primates, sino también a los animales en general, y a no vernos como algo superior al resto de los seres vivos. Así, al ir al zoológico, verán que es una experiencia mucho más enriquecedora cuando miramos a estos animales como nuestros parientes. Además, hoy en día, existen muchos primates en riesgo de extinción, debido a la caza indiscriminada o deforestación de áreas verdes que son sus hogares. De esta manera, no solo debemos asombrarnos con ellos, sino también cuidarlos. Su existencia en la naturaleza depende en gran parte de nosotros.

Referencias

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Berger, L.R. et al., 2015. Geological and taphonomic evidence for deliberate body disposal by the primitive hominin species Homo naledi from the Dinaledi Chamber, South Africa. Nature, In Press, pp.1-37.

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Capítulo 7: La evolución ¿es un hecho o una teoría?

Probablemente si uno le preguntara a cualquier persona que no esté relacionada al mundo científico «¿Qué es la teoría de la evolución?» las respuestas serían muy variadas. Quizás algunas digan algo como «es una idea sobre el origen de la vida» o «es algo que dice que el humano viene del mono», o «ideas sobre cómo los animales mejoran con el tiempo hasta volverse humanos», entre muchas otras. Para responder esta pregunta de manera más acertada, primero es necesario comprender qué es una teoría científica y cuál es su relación con los hechos en el mundo científico.

Una teoría es un sistema lógico de conocimiento que se construye a partir de observaciones y evidencia

La palabra «teoría» tiene un uso coloquial en la vida cotidiana que puede llevar a confusión, ya que se entiende como una «especulación o conjetura sobre algo que no está totalmente demostrado, pero que tiene el potencial de ser verdad». Por ejemplo, cuando se habla de «teorías de conspiración» o de que alguien «tiene una teoría» sobre algo, se implica que aún no hay pruebas suficientes para tener mayor certeza. Esta interpretación acarrea el problema de que puede hacernos creer que la palabra «teoría» tiene el mismo significado para los científicos. En un contexto científico y de manera sencilla, una teoría es un sistema lógico de conocimiento que se construye a partir de observaciones y evidencia, y que busca explicar un fenómeno a través de mecanismos que pueden ser puestos a prueba de manera experimental. Es más, una teoría posee el poder de predecir resultados bajo ciertas condiciones, que posteriormente pueden ser testeados mediante experimentos. De esta manera, el significado de la palabra teoría en el plano científico es lo opuesto a su uso coloquial, ya que se refiere al grado de conocimiento más alto que se puede tener sobre una serie de observaciones. Sin embargo, por la naturaleza con que opera el método científico, las teorías nunca llegan a ser totalmente «verdaderas» o «correctas», sino «aún válidas» o «no refutadas aún», ya que, en el caso de que nueva evidencia o nuevos experimentos vayan en contra de lo establecido en una teoría, esto significaría su fin o la necesidad de ampliarla para construir una mejor, que pueda acomodar lo nuevo sin perder su poder explicativo.

Las teorías nunca llegan a ser totalmente «verdaderas» o «correctas», sino «aún válidas» o «no refutadas aún»

Usemos la gravedad para graficar lo anteriormente explicado, ya que es un concepto familiar y que está presente en nuestra vida cotidiana (para los que no estamos en la Estación Espacial Internacional al menos). El «hecho» gravitatorio lo podemos caricaturizar con la manzana que cae en la cabeza de Newton cuando se encontraba debajo de un árbol (al menos así cuenta la historia). Newton entonces razonó que los cuerpos con masa se atraen entre sí, y que el dolor de cabeza se debió a la diferencia de masa entre la manzana y el planeta Tierra. Luego de realizada esta observación, Newton intuyó que esto aplica también a otros fenómenos, como la atracción entre planetas o la subida de las mareas. De esta manera, Newton fue construyendo una teoría que era capaz no solo de explicar los fenómenos gravitatorios, sino también de predecirlos mediante formulaciones matemáticas, resultando en lo que hoy se llama ley de gravitación universal. Con el tiempo, el campo de explicación de la teoría de Newton se ha ido expandiendo y especializando hasta llegar, por ejemplo, a la teoría de relatividad general de Einstein, la que revolucionó el mundo de la física y lo sigue haciendo. De esta manera, podríamos decir que la gravedad es tanto un hecho como una teoría.

Volvamos a la evolución biológica. Como ya deben haber adivinado, esta también se considera tanto un hecho como una teoría, y como tal propone mecanismos para explicar el fenómeno evolutivo y también hace predicciones que han sido puestas a prueba varias veces. El hecho evolutivo no es necesariamente tan fácil de simplificar como una manzana que cae, ya que la evolución ocurre en varias escalas y a través del tiempo. Sin embargo, tomemos una rama específica de la biología para explicar el hecho evolutivo: la genética de poblaciones. Esta rama no estudia los genes de manera individual, sino que estudia poblaciones de organismos, en donde las poblaciones son tratadas como «envases de genes». Así, una población de organismos también representa una población de genes, los cuales poseen variantes (conocidas como alelos), que pueden tener una representación baja, media o alta en la población en un determinado momento. La evolución es el cambio en la abundancia de alelos a través del tiempo, que eventualmente produce nuevas especies a partir de especies preexistentes. De manera similar al ejemplo de la gravedad, la genética de poblaciones logra describir estos cambios de manera formal mediante expresiones matemáticas que tienen poder predictivo y pueden ser puestas a prueba de manera experimental.

En cuanto a la teoría, Charles Darwin es conocido como la mente principal detrás de la teoría de la evolución biológica original (Darwin, C., & Bynum, W. F., 2009) junto con Alfred Russel Wallace. Como explicamos anteriormente, una teoría debe ofrecer mecanismos para explicar un fenómeno, en este caso, el fenómeno del origen de las especies. En este sentido, el principal mecanismo propuesto por Darwin, el de la selección natural, está basado en diversas observaciones, tales como que la descendencia de los animales es finita (al igual que los recursos disponibles), que no es homogénea, y que se desenvuelve en un medio que puede cambiar constantemente. De esta forma la naturaleza selecciona a los descendientes mejor adaptados y estos a su vez dejarán más descendientes que los peor adaptados, quienes eventualmente pueden llegar a desaparecer.

Es decir, el que sobrevive no es el más fuerte, sino el mejor adaptado

Este mecanismo, al operar en el tiempo, genera nuevas especies, distintas a sus predecesoras. Una idea tan simple como esta gatilló una revolución en la biología y es una teoría que se sigue desarrollando y ampliando hasta el día de hoy.

El mecanismo de selección natural ha sido observado repetidas veces en diversas poblaciones y se ajusta a la idea de Darwin. Un ejemplo muy ilustrativo es el de la mariposa del abedul y el fenómeno del «melanismo industrial»: La mariposa del abedul (Biston betularia) es un insecto nocturno, que calificaríamos de polilla, que presenta variedades de color oscuro y grisáceo y que en la Inglaterra del siglo XIX, durante la Revolución Industrial, generó un curioso fenómeno fruto de la actividad humana sobre el medio ambiente. Más específicamente, las fábricas e industrias cercanas a áreas verdes generaban hollín y emisiones de carbón que se impregnaban en los árboles circundantes, oscureciendo sus cortezas. Así ocurrió que la forma predominante de la mariposa del abedul (la forma típica), de color grisáceo, ya no se encontraba bien adaptada a este nuevo medio, porque al no poder camuflarse con el color grisáceo natural de los árboles, se convirtió en una presa fácil para el resto de las formas de vida en los bosques circundantes. En cambio, otra variedad de la polilla de color oscuro (la forma carbonaria), adquirió una ventaja que antes no tenía, al camuflarse ahora de manera espectacular. Como consecuencia, la reducción en la población de mariposas típicas se vio contrastada con un notable aumento en la población de las mariposas carbonarias, gracias a la selección natural.

Darwin no solo propuso a la selección natural como único mecanismo que opera en la evolución, sino también otros, tales como la selección artificial o la selección sexual. El primero explica el origen de nuevas especies cuando el agente selectivo no es la naturaleza, sino el hombre. Un ejemplo de este mecanismo es la creación de la enorme variedad de razas de perros cuyo origen son lobos ancestrales. El segundo mecanismo explica el origen de caracteres sexuales, como por ejemplo la llamativa cola de los pavos reales, en donde el agente selectivo fue el sexo opuesto.

Ya en los tiempos de Darwin, cuando no había conocimientos de genética ni biología moderna, la teoría contenía el concepto de «ancestro común», que se refiere a que un grupo determinado de especies deriva de una especie común y que, en última instancia, toda la vida en la Tierra deriva de una sola especie. Este es un concepto difícil de comprender cuando nos enfrentamos a él por primera vez, y lo vemos con más detalles en el capítulo 6, que habla sobre la relación del hombre con el mono. Por ahora veamos un ejemplo con dos especies que la teoría nos indica que tienen un ancestro común: los murciélagos y los ratones. Los murciélagos son los únicos mamíferos conocidos que tienen la habilidad de volar, sin embargo, por el hecho de ser mamíferos, la teoría de la evolución nos indica que sus alas no derivan de aves, sino de un mamífero ancestral que debió dar origen a brazos en los ratones y a alas en los murciélagos. Desde un punto de vista anatómico, esperaríamos ver que los huesos y estructuras del ala de un murciélago deberían ser equivalentes al brazo de un ratón, incluso al brazo humano (después de todo, también somos mamíferos así que la teoría indica que tenemos un ancestro común con los murciélagos). Desde un punto de vista más moderno y genético esperaríamos ver que los murciélagos comparten material genético con los ratones y que mediante cambios en este material genético (y no una completa reinvención), se las arreglaron para volar.

Con esta noción en mente, ahora podemos analizar experimentos que se han realizado para poner a prueba estas suposiciones anatómicas y genéticas

Podemos desafiar la teoría y eventualmente encontrar evidencia que apunte en una dirección contraria.

Los análisis anatómicos del ala se hicieron hace ya bastante tiempo y efectivamente indican que los huesos encontrados en el ala de un murciélago son los mismos que se encuentran en el brazo de cualquier mamífero, solo reorganizados y redimensionados para permitir el vuelo (Gilbert, 2010).

Ahora ¿cómo logran este truco a nivel genético entonces? ¿Es en una forma que está alineada con lo que indica la teoría? Para ver ejemplos de este tipo hay que revisar el capítulo 5 de este mismo libro: «Genes y formas»; pero veamos en este caso qué pasa con estos «ratones voladores». Hace algunos años, unos investigadores estudiaron una secuencia de ADN que controla la expresión genénica de ciertos factores en los miembros anteriores (o delanteros) del ratón, conocida como Prx1. No solo se observó que tanto ratones como murciélagos poseen la región Prx1, sino que al insertar esta secuencia de murciélago en ratones (un «trasplante» genético), esto hizo que los miembros de ratones cambiaran, generando huesos más largos, que son más propios de los murciélagos (Cretekos et al., 2008). De hecho, a pesar de que los genes usados para construir los huesos de las extremidades anteriores de ratones y murciélagos son los mismos y que la longitud de estas extremidades durante el desarrollo embrionario temprano de ambos es comparable, los murciélagos hacen una pequeña modificación y ocupan mayor cantidad de ciertos factores genéticos para lograr alargar sus huesos (Sears et al., 2006). Esta evidencia sugiere que efectivamente murciélagos y ratones comparten un ancestro común, y que los murciélagos (o mejor dicho, sus genes) aprendieron un truco durante el camino sin tener que reinventar la forma de construir extremidades, solo haciendo modificaciones sobre lo que ya existía.

El ejemplo citado anteriormente no solo sirve para ilustrar el concepto de ancestro común, sino que también ayuda para presentar esta «síntesis evolutiva moderna» con la que Darwin hubiera soñado; el avance de los conocimientos en biología desde el siglo XIX, con disciplinas modernas tales como la biología molecular, la genética y la biología del desarrollo, así como también el desarrollo de nuevas tecnologías experimentales (como los citados «trasplantes genéticos»), han permitido ampliar y construir una teoría de la evolución con un campo explicativo mucho más amplio.

Tal como el trabajo de Einstein extendió nuestro conocimiento sobre la gravedad y permitió introducir nuevos conceptos de tiempo y espacio en la física, los nuevos desarrollos en la teoría de la evolución permiten hacer predicciones más detalladas, como la similitud genética esperada entre dos especies, y comprobarlas experimentalmente (tal como lo hablamos en el capítulo 6).

¿Cómo observar la evolución de un organismo o una especie si esta toma larguísimos períodos de tiempo?

Si pensamos en la evolución como un fenómeno que ocurre a través del tiempo, corrijo, a través de larguísimos períodos de tiempo (así nos lo explican en el colegio), nos parecería imposible tomar un organismo y observar cómo evoluciona en el laboratorio, lo cual sería un muy buen experimento para poner a prueba nuevamente la teoría, pero ¿me creerían que esto ya se hizo? En el año 1988, el biólogo Richard Lenski y su equipo en la Universidad de Michigan tuvieron una brillante idea: usar poblaciones genéticamente idénticas de bacterias (Escherichia coli) y dejarlas evolucionar en el laboratorio, aprovechando que su tiempo generacional es muy rápido, de unos 20 minutos aproximadamente (Madigan, M. T., Clark, D. P., Stahl, D., & Martinko, J. M., 2010), y que el genoma de estas bacterias ya es bien conocido (puesto que se usan mucho en investigación). Ahora, sería importante determinar por cuánto tiempo hacer esto. Bueno, el experimento aún se sigue desarrollando, unos 30 años después de su inicio, y los investigadores no parecen tener ganas de detenerlo por ahora (Pennisi, 2013). Las 12 poblaciones paralelas que empezaron a crecer en el experimento alcanzaron 50.000 generaciones en el año 2010 y 65.000 en el año 2016. Otra característica muy interesante de este experimiento, es que cada cierta cantidad de generaciones los investigadores aíslan una fracción de cada población y la congelan, generando «fósiles vivos» que pueden ser descongelados y revividos para ser analizados en el laboratorio y así comparar bacterias de distintas «eras». ¿Qué encontraron entonces? Que las bacterias efectivamente evolucionaron. Por ejemplo, todas las poblaciones tuvieron un desarrollo celular más grande que las originales y la mitad de las poblaciones generaron mayores tasas de mutación en su ADN. Esto tuvo como consecuencia una mayor adaptabilidad.

Uno de los hitos más emocionantes del experimento fue que, entre las generaciones 31.000 y 31.500, una población evolucionó una nueva característica: el medio en que estas bacterias son cultivadas contiene citrato, elemento que no puede ser usado como nutriente en presencia de oxígeno. Sin embargo, para asombro de los investigadores, una de las poblaciones tuvo mutaciones genéticas que le permitió comer citrato, lo que le dio una ventaja abismante sobre sus contemporáneas de dieta más restringida y le permitió propagarse. Al analizar los fósiles congelados, fue posible dar exactamente con la naturaleza de la mutación ocurrida y comenzar a crear diagramas sobre las rutas que la evolución estaba tomando en este experimento (Lenski, 2012).

El experimento de Lenski no es solamente entretenido, sino que también confirma una vez más los conceptos clave de la teoría evolutiva, tales como que las poblaciones mutan y cambian a través del tiempo y que algunos de esos cambios pueden ser beneficiosos, dando lugar al ambiente para ser un agente de selección. Así, hasta la fecha aún no ha sido reportado ningún experimento que permita derrumbar la teoría evolutiva (recuerden que las teorías solo se consideran «no refutadas aún») y varias de sus predicciones han podido ser corroboradas. Hoy en día la comunidad científica ya no cuestiona a la evolución como un fenómeno, sino más bien investiga constantemente los nuevos mecanismos propuestos y sus nuevas predicciones.

En el siglo XIX la comunidad científica tuvo que enfrentar mucha resistencia de parte de sectores conservadores y dogmáticos en contra de la teoría de la evolución, y a pesar de que esta resistencia es cada vez menor, sigue siendo un problema presente en países como Turquía y Estados Unidos, donde intentan prohibir la enseñanza de esta teoría. Hasta ahora en Chile no nos hemos enfrentado a este problema y ojalá que nunca ocurra, ya que la evolución, como cualquier cuerpo de conocimiento científico, no es «buena» o «mala» por naturaleza y nadie tiene el derecho de negarnos el acceso a la evidencia que nos permita sacar nuestras propias conclusiones.

Referencias

Cretekos, Chris J., Ying Wang, Eric D. Green, James F. Martin, John J. Rasweiler IV, and Richard R. Behringer, 2008. “Regulatory Divergence Modifies Limb Length between Mammals”. Genes and Development 22 (2): 141–51. doi:10.1101/gad.1620408.

Darwin, C., & Bynum, W. F., 2009. The origin of species by means of natural selection: or, the preservation of favored races in the struggle for life. A.L. Burt.

Gilbert SF (2010) Developmental biology, 9th edición. Sinauer Associates, Sunderland.

Lenski, Richard E. 2012. “Genomic Analysis of a Key Innovation in an Experimental E. Coli Population”. Nature 489 (7417): 513–18. doi:10.1038/nature11514.Genomic.

Madigan, M. T., Clark, D. P., Stahl, D., & Martinko, J. M., 2010. Brock Biology of Microorganisms 13th edition. Benjamin Cummings.

Pennisi, Elizabeth, 2013. “The Man Who Bottled Evolution”. Science 342 (6160): 790 LP-793.

Sears, Karen E, Richard R Behringer, John J Rasweiler, and Lee a Niswander, 2006. “Development of Bat Flight: Morphologic and Molecular Evolution of Bat Wing Digits”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103 (17): 6581–86. doi:10.1073/pnas.0509716103.

Noticias sobre Turquía y Estados Unidos

Altuntaş, Öykü. (18 de septiembre de 2017). Turkey’s new school year: Jihad in, evolution out (Año nuevo escolar en Turquía: entra la Jihad, sale la evolución). BBC News. Obtenido de http://www.bbc.com

Embury-Dennis. (16 de marzo de 2017). US states consider laws allowing Creationism to be taught by science teachers (Algunos estados de EU están evaluando leyes que permiten que el creacionismo sea enseñado por profesores de ciencias). Independent. Obtenido de http://www.independent.co.uk

Capítulo 8: Mirando el día a día de la vida científica en Chile

Escrito por Alejandra M. Muñoz Arancibia

Soy astrónoma. Esto me hace integrar el grupo de los llamados «científicos», entendiendo estos como personas que hacen de la investigación en ciencias su labor.

En este escrito quiero darte una visión (una muy parcial) sobre el quehacer científico, incluyendo una mirada hacia Chile, país donde estudié y ejerzo mi profesión.

Primero: ¿en qué consiste la actividad científica?

Es difícil englobar áreas tan diversas en unas pocas líneas, pero aquí va una pincelada.

El conocimiento científico, como un todo, no es inalterable, sino que se actualiza constantemente según la evidencia disponible. Por ello, parte esencial del quehacer científico es formular preguntas sobre cierto fenómeno, diseñar experimentos que permitan responderlas, realizar las mediciones necesarias para esto, extraer resultados a partir de ellas y comunicar todo esto a la comunidad científica y al mundo.

Para formular una teoría que describa y/o explique el fenómeno de interés, los científicos deben reunir evidencia que respalde su suposición inicial. Teorías respaldadas por «mucha» evidencia (es decir, un gran número de casos, o mediciones muy precisas, o varios estudios independientes que lleguen a un mismo resultado) se convierten en puntos de referencia para comprender nuestro entorno; pero incluso una vez definido ese estándar, el conocimiento científico debe estar abierto a descubrimientos que puedan cuestionar su validez y puedan llegar a cambiarlo: la actividad científica es una búsqueda constante por conocer mejor el mundo que nos rodea. Y es que son tantos los fenómenos que podemos estudiar que, en nuestros días, es difícil que un solo científico abarque todas las etapas que desembocan en un nuevo conocimiento. Es así como algunos investigadores aportan planteando ideas originales, y también surgen las colaboraciones científicas, donde cada uno realiza tareas específicas orientadas a avanzar en la exploración del tema que los convoca. El desarrollo completo de estas actividades puede tomar décadas, abarcando incluso varias generaciones.

¿Por qué hay fenómenos que siguen generando discusión y debate entre los científicos?

A medida que avanza un estudio, es común que haya períodos en que la evidencia reunida no es concluyente, o que distintas investigaciones encuentren incluso evidencias que se contraponen. Después de todo, la calidad y cantidad de evidencia (y así el avance en el conocimiento científico) van de la mano del desarrollo de tecnología para realizar las mediciones y cálculos que forman parte de los experimentos. Por eso están sujetas a los recursos y tiempo que se destine a utilizar y desarrollar dicha tecnología. Nuevos hallazgos permiten entender las limitaciones de las teorías ya formuladas, y abren el camino a proponer teorías más globales.

Podríamos suponer que todo el avance en el conocimiento científico proviene de seguir los siguientes pasos: seleccionar un fenómeno, plantear una hipótesis que lo explique, reunir las mediciones respectivas y analizar si estas respaldan o rechazan la validez de la hipótesis propuesta (este es el llamado «método científico»). Sin embargo, el conocimiento muchas veces se enriquece de manera sorpresiva. Hacer un experimento puede llevarte a una, o varias, de estas situaciones (Logan, 2009):

1) El campo de los «conocidos conocidos», esto es, cuando hay una cierta idea de las posibilidades que los resultados pueden abarcar.

2) Un «desconocido conocido», o hallazgo por casualidad (también llamado serendipia).

3) Los «desconocidos desconocidos», fenómenos que pueden estar ahí sin que jamás los hayamos observado ni imaginado siquiera.

A veces nos da la impresión que ya se sabe todo sobre un tema, siendo que en realidad con cada hallazgo surgen nuevas preguntas. En ocasiones, una observación puede mostrar un fenómeno inesperado, que no estaba dentro de los objetivos del experimento, que no tiene nada que ver con lo que pretendíamos medir, y cuya aparición nos sorprende en sí misma, sin importar si dice algo sobre la hipótesis planteada al inicio. Este será un «desconocido conocido» hasta que seamos capaces de explicarlo, necesitando para esto más evidencia y experimentación. Y aun cuando esto se logre, seguirán existiendo «desconocidos desconocidos». Aún puede haber mucho por descubrir, y por eso hay que estar abiertos a lo impensado.

Ahora, ¿cómo es la vida de un científico en Chile?

Nuestro país es habitado por científicos, aunque en ocasiones parezcan invisibles. Los hay de distintas edades, géneros, orígenes. Desarrollan investigaciones en laboratorios, oficinas o parcelas, en solitario o integrando colaboraciones internacionales. Hay quienes llevan años en estas tierras, otros vienen por un período acotado. Algunos han hecho contribuciones de gran impacto en su disciplina. Algunos enseñan y divulgan la ciencia de manera muy amena.

A mi parecer, la vida de un científico aquí no es muy distinta a la del resto de los mortales. A lo largo de sus días, seguramente un científico habrá compartido con su familia, regaloneado a su mascota, ido de compras, al médico o a fiestas.

Un científico sigue inserto en el mundo aunque los objetos de su trabajo se encuentren muy lejos, a millones de kilómetros de este, o estén en un laboratorio aislados de todo. Sin embargo, las habilidades que un científico desarrolla en su quehacer diario pueden acompañarlo más allá de su escritorio. Mientras hay quienes se deleitan quitándose su atuendo de científico y volviendo al disfrute más básico de los acontecimientos, ese que no sabe de ecuaciones, otros aprovechan todo el conocimiento que han adquirido para realzar sus experiencias cotidianas. Y aquí bien viene recordar al físico Richard Feynman y sus dichos sobre la belleza de una flor; una de las muchas reflexiones que nos legó este ícono del pasado siglo, admirado por su creatividad y entusiasmo al comunicar la ciencia y el rol de esta en la sociedad actual.

Tal vez el rasgo más distintivo que une a los investigadores en ciencia es la curiosidad; el querer responder una pregunta o resolver un problema. En mi caso, formo parte de colaboraciones que estudian galaxias de nuestro universo; usando observaciones y modelos teóricos, busco entender mejor ciertos tipos de galaxias. Me interesa saber ¿cuántas son?, ¿cómo producen la luz que recibimos de ellas?, ¿cómo cambian en el tiempo?

En pos de fines como este, un científico pasará repetidas veces por experiencias de ensayo y error. Por eso, para dedicarse a la ciencia es necesario cultivar la paciencia, perseverancia y tolerancia a la frustración.

La actividad científica es cada vez más competitiva en las universidades y centros de investigación de todo el mundo, y Chile no es la excepción. En este contexto, muchos científicos y estudiantes de ciencias viven o han vivido el llamado «síndrome del impostor», sintiendo inseguridad por las propias capacidades y temiendo no estar a la altura de su labor y/o entorno. Incluso sin dedicarte de lleno a la ciencia, puede que sientas esto en algún momento de la vida. Por mucho que los proyectos te mantengan atareado, no olvides que sigues siendo un ser humano.

Para un científico, y tras persistir en su búsqueda, realizar un descubrimiento es algo altamente gratificante y renovador. Sea esto un concepto que por fin pudo entender, y aunque para sus colegas pueda ser trivial; sea una invención que le permita sortear un obstáculo en su proyecto, o que alivia las dolencias de un colectivo; sea un evento que marca un antes y un después en el entendimiento de su área de estudio a nivel mundial. Cualquiera sean las implicaciones del hallazgo o creación, un científico podrá sentirse maravillado, precisamente porque los alcances de su actividad no se limitan a los objetivos que inicialmente se plantea. Por ejemplo, para desarrollar mi investigación escribo y uso programas de computadora, campo en el que Ada Lovelace fue pionera a mediados del siglo XIX. Su trabajo sentó las bases de la computación científica, que con el tiempo derivó en los lenguajes de programación que han encontrado innumerables usos, desde el envío de sondas al espacio exterior, pasando por entregarnos parte del saber reunido por milenios con una simple búsqueda en internet, hasta traernos nuestro juego favorito al teléfono celular.

Lo interesante es que esta manera de entender la propia labor no se limita a quienes dicen llamarse científicos: así como la curiosidad, podemos ejercitar el asombro y creatividad en cualquier circunstancia. Tampoco es necesario contar con un grado académico para aplicar en nuestro día a día un rasgo indispensable en todo científico, como es el pensamiento crítico. Esta es la capacidad de cuestionar lo que se nos presenta como algo absoluto, es preguntarse por las evidencias que respalden las afirmaciones que leemos y oímos (y qué sesgos puedan tener estas), es evaluar las interpretaciones que distintas personas realizan sobre algún fenómeno. Es también la capacidad de, a raíz de este cuestionamiento, renovar nuestra propia mirada sobre el mundo.

Te invito a ser curioso, creativo y crítico. Sé un científico en lo que emprendas.

Referencias

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Perlmutter, S., Aldering, G., Goldhaber, G., Knop, R. A., Nugent, P., Castro, P. G., ... & Hook, I. M., 1999. Measurements of Ω and Λ from 42 high-redshift supernovae. The Astrophysical Journal, 517(2), 565.

Agradecimientos

Quiero agradecer a mi familia, quienes siempre me han apoyado en todo proyecto e iniciativa y lo han hecho posible a través de su paciencia y amor. También agradezco a mis amigos, quienes desde el primer segundo tras enterarse de la futura existencia de este libro han mostrado gran entusiasmo y se han asegurado de que estas páginas vean la luz.

Agradezco a María José, junto a Jaime Ordenes y a editorial Rosetta, quienes creyeron en este proyecto y sin los cuales esto jamás se hubiera concretado, sus constantes críticas y su ojo de águila fueron capaces de crear este libro, así como también moldearme en la senda del escritor. Agradezco a Ximena, cuyo talento transformó nuestras ideas de manera radical y no solo generó un tremendo aporte para este libro, sino también para la ilustración científica, un área aún poco desarrollada. Agradezco a Nieves, quien profesionalizó al equipo aun más y nos puso en contacto con el mundo, convirtiendo a este proyecto en un producto y una idea que llegó para quedarse. También es importante mencionar a Francisco, que ayudó a definir el diseño del libro, y a Virginia, que fue el primer acercamiento exitoso a la prensa.

Agradezco a Sofía Gallego y a Alejandra Muñoz, quienes hicieron un tremendo aporte a este libro mediante el prólogo y el último capítulo, respectivamente. También aportaron con una visión distinta a la biología, permitiendo a la astrofísica teñir las páginas de este libro. Agradezco también a Waleska y Ruby, más varios científicos asesores de contenido, por su colaboración como revisores científicos externos, los cuales permitieron que este libro sea mejor, gracias a su formación en química y biología.

Finalmente, agradezco a todas las personas que nos apoyaron mediante donaciones. Este libro existe en gran parte gracias a todos ustedes, y también nos dieron la evidencia que necesitábamos al apoyar este proyecto para luchar por lo que creemos: el acceso libre a la información y al conocimiento.

Raúl Vallejos

El autor

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Muchas gracias.