Cuando falta ADN, una antigua cadena de azúcar puede ayudar a rastrear la evolución humana

Cuando falta ADN, una antigua cadena de azúcar puede ayudar a rastrear la evolución humana

El ADN antiguo recuperado de los fósiles es una herramienta valiosa para estudiar la evolución y la antropología. Sin embargo, el ADN fósil antiguo de edades geológicas anteriores aún no se ha encontrado en ninguna parte de África, donde es destruido por el calor y la humedad extremos. En un posible primer paso para superar este obstáculo, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego y el Instituto de la Cuenca de Turkana en Kenia han descubierto un nuevo tipo de glucano, un tipo de cadena de azúcar, que sobrevive incluso en 4 millones. fósil de un animal de un año de edad procedente de Kenia, en condiciones en las que el ADN antiguo no lo hace.

Si bien los fósiles antiguos de homínidos (ancestros humanos y parientes extintos) aún no están disponibles para el análisis de glucanos, este estudio de prueba de concepto, publicado el 11 de septiembre en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , puede sentar las bases para exploraciones sin precedentes de los orígenes humanos y la dieta.

Foto de un modelo de cabeza de un macho adulto de Australopithecus afarensis exhibido en el Museo Smithsonian de Historia Natural. (Tim Evanson / CC BY SA 2.0 )

"En las últimas décadas, se descubrieron muchos fósiles de homínidos nuevos y se los consideró ancestros de los humanos", dijo Ajit Varki, MD, Profesor Distinguido de Medicina y Medicina Celular y Molecular en la Facultad de Medicina de UC San Diego. "Pero no es posible que todos hayan dado lugar a los humanos modernos; es más probable que haya muchas especies similares a los humanos a lo largo del tiempo, solo una de la que descendimos. Este nuevo tipo de glucano que encontramos puede darnos una mejor manera de investigar qué linaje es el nuestro, así como responder a muchas otras preguntas sobre nuestra evolución y nuestra propensión a consumir carnes rojas ".

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Los humanos antiguos comiendo carne cruda. ( Grandes nombres de la historia )

Los glicanos son cadenas de azúcar complejas en la superficie de todas las células. Ellos median la interacción entre las células y el medio ambiente y, a menudo, sirven como sitios de acoplamiento para patógenos. Durante millones de años, los ancestros comunes de los humanos y otros simios compartieron un glucano particular conocido como Neu5Gc. Luego, por razones posiblemente ligadas a un parásito de la malaria que explotaba Neu5Gc como medio para establecer la infección, una mutación que probablemente ocurrió hace entre 2 y 3 millones de años inactivó el gen humano que codifica la enzima que fabrica la molécula. La pérdida de Neu5Gc supuso un cambio de imagen molecular radical de las superficies de las células ancestrales humanas y podría haber creado una barrera de fertilidad que aceleró la divergencia del linaje que conduce a los humanos.

Hoy en día, los chimpancés y la mayoría de los demás mamíferos todavía producen Neu5Gc. Por el contrario, solo se pueden detectar trazas en la sangre y el tejido humanos, no porque produzcamos Neu5Gc, sino, según un estudio anterior del equipo de Varki, porque acumulamos el glucano cuando comemos carne roja rica en Neu5Gc. Los seres humanos desarrollan una respuesta inmune a este Neu5Gc no nativo, posiblemente agravando enfermedades como el cáncer.

Chimpancé.

En su último estudio, Varki y su equipo encontraron que, como parte de su descomposición natural, una parte característica de Neu5Gc también se incorpora al sulfato de condroitina (CS), un componente abundante en los huesos. Detectaron esta molécula recién descubierta, llamada Gc-CS, en una variedad de muestras de mamíferos, incluidas cantidades fácilmente detectables en huesos de chimpancé y tejidos de ratón.

Al igual que Neu5Gc, encontraron que las células humanas y el suero tienen solo trazas de Gc-CS, nuevamente, probablemente del consumo de carne roja. Los investigadores respaldaron esa suposición con el hallazgo de que los ratones diseñados para carecer de Neu5Gc y Gc-C (similar a los humanos) tenían Gc-CS detectable solo cuando se alimentaban con comida que contenía Neu5Gc.

Con curiosidad por ver cuán estable y duradera podría ser Gc-CS, Varki compró un fósil de oso de las cavernas de 50.000 años de antigüedad relativamente económico en una exhibición pública de fósiles y lo llevó de regreso al laboratorio. A pesar de su edad, el fósil contenía Gc-CS.

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Fósiles de oso de las cavernas. ( CC BY SA 3.0 )

Fue entonces cuando Varki recurrió a un colaborador de mucho tiempo: el paleoantropólogo y famoso cazador de fósiles Meave Leakey, PhD, del Turkana Basin Institute de Kenia y la Stony Brook University. Sabiendo que los investigadores deben presentar un caso muy sólido antes de que se les proporcionen valiosas muestras de fósiles de homínidos antiguos, incluso para el análisis de ADN, Leakey recomendó que los investigadores primero probaran su método detectando Gc-CS en fósiles de animales aún más antiguos. Para ello, con el permiso de los Museos Nacionales de Kenia, les entregó un fragmento de un fósil de 4 millones de años de un animal parecido a un búfalo recuperado en la excavación de un lecho de huesos en Allia Bay, en Turkana. Cuenca del norte de Kenia. También se recuperaron fósiles de homínidos del mismo horizonte en este lecho óseo.

El paisaje del lago Turkana, Kenia, rico en fósiles. ( CC BY SA 3.0 )

Varki y su equipo aún pudieron recuperar Gc-CS en estos fósiles mucho más antiguos. Si finalmente encuentran Gc-C en fósiles de homínidos antiguos, los investigadores dicen que podría abrir todo tipo de posibilidades interesantes.

"Una vez que hemos refinado nuestra técnica hasta el punto de que necesitamos cantidades de muestra más pequeñas y podemos obtener fósiles de homínidos antiguos de África, es posible que eventualmente podamos clasificarlos en dos grupos: los que tienen Gc-CS y los que no. Aquellos que carecen de la molécula probablemente pertenecerían al linaje que condujo a los humanos modernos ", dijo Varki, quien también es profesor adjunto en el Instituto Salk de Estudios Biológicos y codirector del Centro Salk de UC San Diego / Investigación académica y formación en antropogenia (CARTA).

Un cráneo humano moderno.

En una línea de investigación paralela, Varki espera que la detección de Gc-CS también revele el punto en la evolución cuando los humanos comenzaron a consumir grandes cantidades de carne roja.

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"Es posible que algún día encontremos tres grupos de fósiles de homínidos: aquellos con Gc-CS antes de que el linaje humano se ramificara, aquellos sin Gc-CS en nuestro linaje directo, y luego fósiles más recientes en los que trazas de Gc- CS comenzó a reaparecer cuando nuestros antepasados ​​comenzaron a comer carne roja ", dijo Varki. "O tal vez nuestros antepasados ​​perdieron Gc-CS más gradualmente, o solo después de que comenzamos a comer carne roja. Será interesante verlo, y podemos comenzar a hacer estas preguntas ahora que sabemos que podemos encontrar de manera confiable Gc-CS en fósiles antiguos en África."

Leakey también tiene esperanzas sobre el papel que podría desempeñar Gc-CS en el futuro, como alternativa a los enfoques actuales.

"Debido a que el ADN se degrada rápidamente en los trópicos, los estudios genéticos no son posibles en fósiles de ancestros humanos de más de unos pocos miles de años", dijo. "Por lo tanto, estos estudios de glucanos antiguos tienen el potencial de proporcionar un método nuevo e importante para la investigación de los orígenes humanos".

Una mezcla de representaciones de homínidos (género Homo); (de derecha a izquierda) H. habilis, H. ergaster, H. erectus; H. antecessor: macho, hembra, H. heidelbergensis; H. neanderthalensis - niña, varón, H. sapiens sapiens.


1.3 El origen de la vida: ADN y proteínas

Las dos partes básicas del guijarro caído y la punta de flecha que consideramos son roca dura y blanda. Dos partes básicas de todo sistema vivo son el ADN y las proteínas.

El ADN es la famosa molécula de la herencia. Es un foco de las investigaciones de la escena del crimen y, a menudo, escuchamos noticias al respecto. Esta es la molécula que se transmite de una generación a la siguiente. Cada uno de nosotros comienza como una pequeña bola del tamaño de un punto en una página impresa. En esa pequeña bola, hay más de dos metros de ADN enrollado. Todas nuestras características físicas (altura, color de piel, etc.) están "detalladas" en ese ADN.

¿Qué son las proteínas? Las proteínas son las moléculas de estructura y función. El cabello es principalmente proteína. Las células de la piel están llenas de proteínas. Las enzimas que descomponen los alimentos y los acumulan son proteínas. Los filamentos que se deslizan juntos para hacer que los músculos funcionen son proteínas.

Entonces, el ADN y las proteínas son dos "partes" básicas de todo sistema vivo. Cuando se trata de un virus, eso es todo lo que encuentra: ADN y proteínas. (En algunos virus, el ARN sustituye al ADN). Las moléculas de ADN codifican las moléculas de proteína que nos hacen lo que somos. Ese mismo principio se aplica a todas las formas de vida: virus, plantas y animales, así como a los seres humanos.

Mis alumnos estudian todos los detalles, 1 pero las moléculas de ADN y proteínas son realmente bastante simples en su estructura básica. Si puede imaginarse una cadena de perlas, puede imaginarse el ADN: es una cadena de unidades repetidas. La figura 2-A es un diagrama de una molécula de ADN. Las partes que parecen vagones de ferrocarril son grupos de azúcar y fosfato, y las partes que sobresalen de cada vagón de la cadena son grupos llamados bases.

Las proteínas se construyen de la misma manera. Las proteínas también son cadenas de unidades repetidas. Como se muestra en la Figura 2-B, los enlaces en las cadenas de proteínas se denominan aminoácidos. En todos los seres vivos, las cadenas heredadas de bases de ADN se utilizan para alinear cadenas de aminoácidos. Estas cadenas de aminoácidos son las moléculas de proteína responsables de la estructura y función. Por ejemplo, las cadenas de varios cientos de bases de ADN le dicen a la célula cómo producir una proteína llamada hemoglobina, y esa proteína funciona como transportador de oxígeno en los glóbulos rojos. En forma abreviada, ADN y proteína rarr y rasgo rarr, y esa relación es la base física de toda la vida en la tierra.

Ahora, ¿qué hay de esa relación entre el ADN y la proteína? ¿Cómo empezó? Los evolucionistas se imaginan hace mucho tiempo cuando la tierra podría haber sido bastante diferente. Se imaginan que se producen fragmentos de ADN y fragmentos de proteína. Se supone que estas moléculas "hacen lo que viene de forma natural" durante amplios períodos de tiempo. ¿Qué va a pasar? ¿El tiempo, el azar y las reacciones químicas entre el ADN y las proteínas producirán vida automáticamente?

Figura 2-A. ADN está construido como un collar de perlas, cuyos eslabones (específicamente el bases G, C, A y T) actúan como letras del alfabeto que "deletrean" instrucciones hereditarias.

Figura 2-B. Proteínas son cadenas de aminoácidos. Cada cadena se enrolla en una forma especial que tiene una función especial: contracción muscular, digestión, transporte de oxígeno, unión de la piel, etc.

Al principio, podrías pensar que sí. Después de todo, nada es más natural que una reacción entre ácidos y bases. Quizás haya usado soda (una base) para limpiar el ácido de una batería. La efervescencia es una reacción ácido-base. También lo es el uso de "Tums" para neutralizar el ácido del estómago. Nada es más común que las reacciones entre ácidos y bases. Si espera lo suficiente, las reacciones ácido-base harán que el ADN y la proteína trabajen juntos, y aparecerá la vida, ¿verdad? ¡Incorrecto! Todo lo contrario.

El problema es que las propiedades de las bases y los ácidos producen la incorrecto relación para los sistemas vivos. Las reacciones ácido-base "revolverían" las unidades de ADN y proteínas en todo tipo de combinaciones "mortales". Estas reacciones evitarían, no promoverían, el uso de ADN para codificar la producción de proteínas. Dado que el uso de ADN para codificar la producción de proteínas es la base de toda la vida en la tierra, estas reacciones ácido-base evitar, no promover, la evolución de la vida mediante procesos químicos basados ​​en las propiedades inherentes de la materia.

Estas reacciones erróneas han producido serios problemas para Stanley Miller, Sidney Fox y otros científicos que intentan realizar experimentos para apoyar la evolución química. Casi todos los libros de biología tienen una imagen de la famosa cámara de chispas de Miller (Figura 3). En él, Miller utilizó materias primas simples y chispas eléctricas para producir aminoácidos y otras moléculas simples, los llamados "componentes básicos de la vida". Algunos periódicos informaron que Miller prácticamente había hecho "la vida en un tubo de ensayo".

El experimento de Miller fue brillante y me encantaba contárselo a mis alumnos. Luego me di cuenta de que solo había tres pequeños problemas: tenía los materiales de partida incorrectos, usó las condiciones incorrectas y obtuvo los resultados incorrectos.

¿Qué quiero decir con "materiales de partida incorrectos"? Miller dejó de lado el oxígeno. ¿Por qué? ¿Por la evidencia científica? No. Lo dejó fuera porque sabía que el oxígeno destruiría las mismas moléculas que estaba tratando de producir. Es difícil para nosotros darnos cuenta de lo "corrosivo" que es el oxígeno, ya que la mayoría de los seres vivos modernos dependen de él. Pero el oxígeno es tan valioso para la vida precisamente porque es químicamente reactivo, y los seres vivos aeróbicos de hoy tienen sistemas para protegerse contra los efectos dañinos del oxígeno, mientras usan su poder químico en su beneficio. (Los organismos anaeróbicos y algunos virus se destruyen rápidamente al entrar en contacto con el oxígeno).

Figura 3. Dejados al tiempo, el azar y sus propiedades químicas, las bases del ADN y los aminoácidos de las proteínas reaccionarían de manera que evitarían, no promoverían, la evolución de la vida. De la misma manera, las reacciones entre moléculas en la famosa "cámara de chispas" de Miller destruirían cualquier esperanza de producir vida. Los sistemas vivos deben reparar constantemente el daño químico que se les ha hecho, y cuando el orden biológico pierde ante los procesos químicos inherentes, se produce la muerte, aunque un cadáver tiene todas las moléculas correctas en los lugares correctos en las cantidades correctas en los momentos correctos (casi !).

AI. Oparin, el bioquímico ruso que "engendró" puntos de vista modernos sobre la generación espontánea o la evolución química, sabía que el oxígeno en la atmósfera evitaría la evolución. También "sabía", por la fe en la filosofía materialista de Engels (la visión de que la materia es la única realidad), que la creación era imposible (no había dimensión espiritual). Entonces, como un acto de fe, Oparin creía que la evolución debía haber ocurrido, y como una concesión a su fe, dejó de lado el oxígeno. La ciencia no ha sido amable con esa creencia. Encontramos rocas oxidadas, lo que sugiere una atmósfera de oxígeno, tan profunda como podemos excavar.

Además, el metano (CH4) y amoniaco (NH3), dos gases principales en la cámara de chispas Miller, podrían no han estado presentes en grandes cantidades. El amoníaco se disolvería en los océanos y el metano debería encontrarse adherido a arcillas sedimentarias antiguas (profundas). ¡No está ahí! Aquellos que todavía creen en la evolución química son conscientes de estos problemas (como el mismo Miller), por lo que simplemente están tratando (todavía sin éxito) de simular el origen de la vida utilizando diferentes materiales de partida. (El monóxido de carbono y el cianuro de hidrógeno son dos gases populares, aunque poco probables, que se utilizan en la actualidad).

¿Condiciones incorrectas? Miller usó una chispa eléctrica para combinar las moléculas de gas, y eso funciona. Problema: La misma chispa eléctrica que une los aminoácidos también los desgarra, y es mucho mejor para destruirlos que para producirlos, lo que significa que pocos aminoácidos, si es que hay alguno, se acumularían en la cámara de chispas. Miller, un buen bioquímico, lo sabía, por supuesto, por lo que utilizó un truco químico común. Sacó los productos de la cámara de chispas y los metió en una "trampa" que salvaría a los aminoácidos de la destrucción por la misma chispa eléctrica que los hizo. Usar la remoción de producto (el principio de LeChatelier o ley de acción masiva) para aumentar el rendimiento es una práctica química común, pero depende de la intervención de inteligencia informada. Se suponía que Miller estaba demostrando que los gases podían hacer los "bloques de construcción de la vida" por sí mismos sin ninguna ayuda externa, pero su afuera, se necesitaba ayuda inteligente para salvar a las moléculas de su destino químico destructivo. (Además, crear vida en un tubo de ensayo como consecuencia de un diseño inteligente ofrecería más apoyo a la creación que a la evolución).

Resultados incorrectos? ¿Cómo es posible? Miller quería producir aminoácidos y obtuvo aminoácidos (junto con azúcares y algunas otras cosas). ¿Cómo pueden estar equivocados esos resultados?

Las proteínas de las células vivas están compuestas solo de ciertos tipos de aminoácidos: los que son "alfa" (cortos) y "zurdos". La "sopa primordial" de Miller contenía muchos aminoácidos largos (beta, gamma, delta) y números iguales de formas tanto para diestros como para zurdos. Problema: Un solo aminoácido largo o derecho insertado en una cadena de aminoácidos cortos zurdos evitaría el enrollamiento y plegado necesarios para el correcto funcionamiento de las proteínas. Lo que Miller Realmente producido era una mezcla hirviente de potentes venenos que destruirían absolutamente cualquier esperanza de la evolución química de la vida.

El "problema de los aminoácidos zurdos" es particularmente conocido por los evolucionistas, y varios han estado tratando de resolverlo. Un brillante investigador, después de trabajar sin éxito durante años en el problema, simplemente sonrió y se rió entre dientes cuando se le preguntó al respecto: "Quizás Dios es zurdo". Puede que estuviera más cerca de la verdad de lo que pensaba. Por lo que sabemos sobre la química de las moléculas involucradas, ¡realmente parece que las moléculas nunca podrían juntarse en células vivas sin la selección cuidadosa, el genio de la ingeniería y el diseño deliberado de la inteligencia creativa trascendente que llamamos Dios!

La química, entonces, no es nuestro antepasado, es nuestro problema. Cuando las células pierden su orden biológico y sus moléculas comienzan a reaccionar de forma química, morimos. Un cadáver contiene todas las moléculas necesarias para la vida y aproximadamente la cantidad correcta de cada una, pero nunca vemos a un “atropellado” levantarse y alejarse porque la energía de la luz solar que brilla sobre el cadáver hizo que todas las moléculas de la vida comenzaran a trabajar juntas nuevamente. ¡Lo que se pierde al morir es el equilibrio y el orden biológico que, de otra manera, usan los alimentos para unirnos más rápido de lo que la química nos desgarra! (Consulte Bliss y Parker3 Illustra Media4 y Thaxton, Bradley y Olsen5 para obtener más detalles).

El tiempo y el azar tampoco ayudan al evolucionista, ya que el tiempo y el azar solo pueden actuar sobre las propiedades químicas inherentes. Intentar lanzar "vida" en una tirada de dados moleculares es como intentar lanzar un "13" en un par de dados de juego. Simplemente no funcionará. La posibilidad no existe, por lo que la probabilidad es sencilla cero.

La relación entre el ADN y las proteínas necesarias para la vida es algo que ningún químico sospecharía jamás.Está utilizando una serie de bases (en realidad tomadas de tres a la vez) para alinear una serie de grupos R (Figura 4). Los grupos R son las partes de cada aminoácido que “sobresalen” a lo largo de la cadena de proteínas. “R” representa el “radical variable”, ¡y variable es! Un grupo R puede ser ácido, puede ser una base, puede ser un solo átomo de hidrógeno, una cadena corta, una cadena larga, un solo anillo, un doble anillo, soluble en grasa o soluble en agua.

El punto es este: no existe una tendencia química inherente a que una serie de bases (tres a la vez) alinee una serie de grupos R en la forma ordenada requerida para la vida. La relación base / grupo R debe ser Impuesto sobre importa que tiene sin base dentro importar.

La relación entre roca dura y blanda en la punta de flecha de la Figura 1 tuvo que imponerse desde el exterior. Todos pudimos reconocer que la materia había sido moldeada y moldeada de acuerdo con un diseño que no podría ser producido por el tiempo, el azar y los procesos de meteorización que actúan sobre la roca dura y blanda involucrada. De la misma manera, nuestro conocimiento de ADN, proteínas y sus propiedades químicas deberían llevarnos a inferir que La vida también es el resultado de un plan, propósito y actos especiales de creación..

Figura 4. Todas las células vivas utilizan grupos de tres bases de ADN como nombres en código para los grupos R de aminoácidos. Pero todas las reacciones químicas conocidas entre estas moléculas (por ejemplo, base-ácido) evitarían, no promoverían, el desarrollo de esta relación de codificación. ¿Es el código hereditario, entonces, el resultado lógico del tiempo, el azar y las propiedades inherentes de la materia (como el guijarro desgastado por el agua), o tiene las propiedades irreductibles de organización (como la punta de flecha) que los científicos normalmente asocian con el plan? , propósito y actos creativos?

Permítanme usar un ejemplo más simple del mismo tipo de razonamiento. Suponga que le hago esta pregunta: ¿Puede volar el aluminio? Piense un momento. ¿Puede volar el aluminio? Estoy seguro de que suena como una pregunta capciosa. Por sí solo, por supuesto, el aluminio no puede volar. El mineral de aluminio en la roca simplemente se encuentra allí. Un volcán puede arrojarlo, pero no vuela. Si le echas gasolina, ¿eso lo hace volar? Si le echa un poco de goma, tampoco lo hará volar. Suponga que toma ese aluminio y lo estira en un tubo largo y agradable con alas, una cola y algunas otras partes. Entonces vuela, lo llamamos avión.

¿Alguna vez te has preguntado qué hace volar un avión? Prueba algunos experimentos mentales. Quita las alas y estúdialas, no vuelan. Apague los motores, estúdialos, no vuelan. Saque al piloto de la cabina, el piloto no vuela. No se detenga en esto la próxima vez que esté en un avión, ¡pero un avión es una colección de partes que no vuelan! ¡Ni una sola parte vuela!

¿Qué se necesita para hacer volar un avión? La respuesta es algo que todo científico puede comprender y apreciar, algo con lo que todo científico puede trabajar y utilizar para enmarcar hipótesis y realizar experimentos. ¿Qué se necesita para hacer volar un avión? Diseño y organización creativa.

Observe las características de un diagrama de célula viva que se muestra en la Figura 5. No se preocupe, no voy a decir mucho sobre este diagrama. Solo observe la molécula de ADN en el círculo superior izquierdo y la proteína en la parte inferior derecha. ¿Qué son todo el resto de esas cosas de aspecto extraño diagramadas en la celda? Estos representan solo algunas de las moléculas que una célula necesita para producir una sola proteína de acuerdo con las instrucciones de una sola molécula de ADN. Una célula necesita más de 75 "moléculas auxiliares", todas trabajando juntas en armonia, para producir una proteína (serie del grupo R) según las instrucciones de una serie de bases de ADN. Algunas de estas moléculas son ARN (ARN mensajero, de transferencia y ribosómico), la mayoría son proteínas altamente específicas.

Figura 5. Las células vivas utilizan más de 75 tipos especiales de proteínas y moléculas de ARN para producir una proteína siguiendo las instrucciones del ADN. Lo que sabemos sobre los aviones nos convence de que su vuelo es el resultado de un diseño creativo. Lo que los científicos saben sobre la forma en que las células vivas producen proteínas sugiere, con la misma claridad, que la vida también es el resultado de un diseño creativo. Los verdaderos "héroes", las moléculas que establecen la relación de codificación no química, gramatical / lingüística entre los codones de triple base y los grupos R de aminoácidos, son el conjunto de enzimas activantes específicas que llamo "translasas". (Dibujo de Bliss y Parker, Origen de la vida [Green Forest, AR: Master Books, 1979]).

Contrariamente a la impresión popular, el ADN ni siquiera posee la genética código para producir proteínas, pero solo la genética alfabeto. Las "letras del alfabeto" del ADN (las cuatro bases, abreviado GCAT) se utilizan en grupos de tres (codones triplete) como nombres de código para los 20 aminoácidos diferentes de las proteínas. Pero las bases están igualmente espaciadas a lo largo del ADN, no hay nada en la estructura o la química que ni siquiera sugiera por qué o qué bases deben agruparse como codones triplete. Las agrupaciones de tres letras son no inherente en secuencias de bases son Impuesto sobre la serie base por enormes partículas celulares llamadas ribosomas.

Los ribosomas no actúan directamente sobre el ADN, sino sobre "copias de pares de bases" prescindibles del ADN llamadas ARN mensajero o ARNm. La producción de ARNm, y de más ADN para la reproducción, es magníficamente profunda, pero es una simple consecuencia de las formas de las bases entrelazadas y la atracción química ordinaria (mediada por enzimas). Sin embargo, la forma en que los ribosomas establecen el sistema de codificación genética trasciende por completo las propiedades inherentes de las bases del ADN.

Los ribosomas son "máquinas moleculares", cada una de las cuales consta de aproximadamente 50 proteínas específicas y tres grandes moléculas de ARN. Su forma tridimensional general le da a un ribosoma dos ranuras adyacentes, cada una con una forma precisa para contener tres y solo tres bases, estableciendo así el sistema de codificación triplete. Este sistema de codificación no se basa en el tiempo, el azar y las propiedades de las bases, sino en el plan, el propósito y el diseño inteligente. Sin embargo, en la estructura del ribosoma, como en la punta de flecha, no hay nada sobrenatural, complejo o incluso inusual, y la función del ribosoma es fácil de entender y explicar. Tanto en el ribosoma como en la punta de flecha, la evidencia de la creación no está en lo que no podemos ver y no sabemos, está en el patrón de orden ("exherente") que vemos y podemos explicar: materia moldeada y moldeada a cumplir el propósito de su Creador, no satisfacer las propiedades químicas inherentes.

Además de lo anterior, los ribosomas que establecen los nombres en clave de los aminoácidos para fabricar proteínas están formados por 50 o más proteínas específicas. Se necesitan proteínas específicas para establecer el código para producir proteínas específicas, entonces, ¿cómo comenzó el sistema? Los evolucionistas admiten que eso es un problema para ellos porque insisten en que la evolución basada en el tiempo, el azar y las propiedades de la materia es un proceso ciego que no puede planificar con anticipación ni trabajar hacia una meta. Por otro lado, los creacionistas ven la función orientada a objetivos de los ribosomas como otra evidencia de la creación. Al igual que las baterías, se pueden usar para encender motores de automóviles que luego recargan las baterías, por lo que las proteínas se pueden usar para codificar la producción de proteínas que luego pueden "recargar" las proteínas codificantes.

Y hay más. Incluso después de que los ribosomas establezcan nombres de codones tripletes para los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas no tienen una forma química de reconocer sus nombres en clave. Es posible todo tipo de reacciones químicas erróneas entre los aminoácidos y los tripletes de bases, pero estos destruirían el código. Depende de transferir moléculas de ARN (ARNt) para recoger aminoácidos y emparejarlos con sus codones en las ranuras del ribosoma. El emparejamiento de bases de los tripletes de ARNt y ARNm se basa en formas entrelazadas y atracción química ordinaria, pero el emparejamiento adecuado de ARNt con aminoácidos requiere mucho más que la química ordinaria.

Cuando se trata de "traducir" las instrucciones del ADN para producir proteínas, los verdaderos "héroes" son las enzimas activadoras que unen pares específicos de ARNt / aminoácidos. Las enzimas son proteínas con ranuras especiales para seleccionar y retener otras moléculas para una reacción rápida. Como se muestra en la Figura 5 (círculo 3), cada enzima activadora tiene cinco ranuras: dos para el acoplamiento químico (CD), uno para energía (ATP) y, lo más importante, dos para establecer un no quimico "nombre de código" de tres bases para cada grupo R de aminoácido diferente (a, b). Puede que le resulte asombroso, ¡y mis estudiantes de biología celular también!

La célula viva requiere al menos 20 de estas enzimas activadoras que llamo "traduce, ”Uno para cada uno de los nombres específicos del grupo R / código (aminoácido / ARNt) pares. Aun así, todo el conjunto de translasas (100 sitios activos específicos) sería (1) sin valor sin ribosomas (50 proteínas más ARNr) para dividir el mensaje de herencia codificado en bases en nombres de código de tres letras (2) destructivo sin un suministro continuamente renovado de energía ATP para evitar que las translases rompan los pares que se supone deben formar y (3) desvanecimiento ¡Si no fuera por tener translasas y otras proteínas específicas para volver a producir las proteínas translasas que se están desgastando rápida y continuamente debido a los efectos destructivos del tiempo y el azar en la estructura de las proteínas!

La mayoría de las enzimas son proteínas que seleccionan y aceleran las reacciones químicas que ocurrirían lentamente sin ellas. Translases son una categoría completamente diferente de enzimas. Ellos imponer una relación que trasciende la química de los tripletes de bases y los aminoácidos, un código que no ocurriría en absoluto, lentamente o de otra manera, en su ausencia.

Olvidémonos de toda la complejidad de la relación ADN-proteína y recordemos dos simples puntos. Primero, se necesita específico proteínas para hacer específico proteínas. Eso puede recordarle el problema del huevo y la gallina: ¿cómo puede obtener uno sin el otro? Ese problema se resuelve si las moléculas necesarias para la "traducción de ADN-proteína" se producen por creación.

En segundo lugar, entre todas las moléculas que traducen el ADN en proteína, no hay una sola molécula viva. No hay una sola molécula en tu cuerpo que esté viva. No hay una sola molécula en la célula viva que esté viva. ¡Una célula viva es una colección de moléculas no vivas! ¿Qué se necesita para hacer que una célula viva esté viva? La respuesta es algo que todo científico reconoce y usa en un laboratorio, algo que todo científico puede inferir lógicamente a partir de sus observaciones de ADN y proteínas. ¿Qué se necesita para hacer que una célula viva esté viva? ¡Diseño creativo y organización!

Solo los actos creativos podrían organizar la materia en las primeras células vivas, pero una vez que todas las partes están en su lugar, no hay nada "sobrenatural" o "misterioso" en la forma en que las células producen proteínas. Si se les suministra continuamente el tipo adecuado de energía y materias primas, y me caigo Más de 75 de las moléculas de ARN y proteínas necesarias para la "traducción" ADN-proteína están presentes en el Derecha lugares en el Derecha tiempos en el Derecha cantidades con el Derecha estructura, luego Las células producen proteínas utilizando la serie de bases del ADN (¡de manera bastante indirecta!) para alinear los aminoácidos a una velocidad de aproximadamente dos por segundo. En formas que los científicos entienden bastante bien, a una célula viva le toma sólo unos cuatro minutos "producir" una proteína promedio (500 aminoácidos) de acuerdo con las especificaciones del ADN.

Los científicos también comprenden cómo vuelan los aviones. Por esa misma razón, ningún científico cree que los aviones sean el resultado del tiempo, el azar y las propiedades del aluminio y otros materiales que componen el avión. Volar es una propiedad de la organización, no de la sustancia. Un Boeing 747, por ejemplo, es una colección de 4,5 millones de piezas no voladoras, pero gracias al diseño y la creación (¡y un suministro continuo de energía y de servicios de reparación!), Vuela.

Del mismo modo, la "vida" es una propiedad de organización, no de sustancia. Una célula viva es una colección de varios miles de millones de moléculas no vivas, y la muerte se produce cuando una escasez de energía o una falla en los mecanismos operativos o de reparación permiten que los procesos químicos inherentes destruyan su orden biológico.

Es lo que y Puedo explicar sobre el aluminio y las leyes de la física que nos convencerían de que los aviones son productos de la creación, aunque nunca viéramos los actos de la creación. De la misma manera, es lo que y Puedo explicar sobre el ADN y las proteínas y las leyes de la química, lo que sugiere que la vida misma es el resultado de una creación especial.

Mi punto no se basa en el diseño. per se, pero en el tipo de diseño observamos. Como señalan los creacionistas, algunos tipos de diseño, como los copos de nieve y las formaciones rocosas desgastadas por el viento, hacer resultado del tiempo y la casualidaddado las propiedades de los materiales involucrados. Incluso relaciones complejas, como el equilibrio de oxígeno y dióxido de carbono en un acuario sellado, pueden ser el resultado de organismos que "hacen lo que es natural". dado las propiedades de los seres vivos. Pero con la misma claridad, otros tipos de diseño, por ejemplo, puntas de flecha y aviones, son el resultado directo del diseño creativo y la organización que otorga a la materia propiedades que no tiene y que no puede desarrollar por sí sola. Qué sabemos acerca de la relación ADN-proteína sugiere que las células vivas tienen la creado tipo de diseño. No es tanto la complejidad molecular como la sencillez trascendente.

En el conocido Científico americano libro, Evolución, Dickerson7 parece apoyar mi punto (sin quererlo, estoy seguro). Después de describir los problemas para producir los tipos correctos de moléculas para los sistemas vivos, dice que esas gotitas que por "pura casualidad" contenían las moléculas correctas sobrevivieron más tiempo. Continúa: “Esto no es la vida, pero se está acercando a ella. El ingrediente que falta es. . . . "

¿Qué dirá aquí? El "ingrediente que falta" es. . . una proteína más? . . . un poco más de ADN? . . . un suministro de energía? . . . el equilibrio ácido-base correcto? No, dice: “El ingrediente que falta es un mecanismo ordenado. . . . " ¡Un mecanismo ordenado! Eso es lo que falta, ¡pero de eso se trata la vida! Como dije antes, la vida no es una propiedad de la sustancia, es una propiedad de la organización. El mismo tipo de razonamiento se aplica a las pirámides de Egipto, por ejemplo. Las pirámides están hechas de piedra, pero el estudio de la piedra ni siquiera comienza a explicar cómo se construyeron las pirámides. De manera similar, hasta que los evolucionistas comiencen a explicar el origen del "mecanismo ordenado", ni siquiera han comenzado para hablar del origen de la vida.

Cuando se trata del origen evolutivo de ese mecanismo ordenado, agrega Dickerson, "no tenemos modelos de laboratorio, por lo tanto, uno puede especular sin cesar, sin restricciones por hechos inconvenientes". Sin "modelos de laboratorio" para proporcionar datos, el caso de la evolución de la vida debe basarse en imaginación. Pero, como admite Dickerson, "Nosotros [los evolucionistas] sólo podemos imaginar lo que probablemente existió, y nuestra imaginación hasta ahora no ha sido de mucha ayuda".

El caso por creación, sin embargo, no se basa en la imaginación. La creación se basa en cambio en inferencia lógica De nuestros observaciones científicasy con el simple reconocimiento de que todos, científicos y profanos por igual, reconocen que ciertos tipos de orden implican creación.

Permítanme darles otro ejemplo del mismo tipo de razonamiento. Imagina que acabas de leer una novela fabulosa. Al querer leer otro libro como este, le exclamas a un amigo: “¡Vaya! Eso fue todo un libro. Me pregunto dónde puedo conseguir una botella de esa tinta ". ¡Por supuesto no! No le daría crédito a la tinta y el papel por escribir el libro. Alabarías al autor y buscarías otro libro del mismo escritor. Sin embargo, por algún giro de la lógica, muchos de los que leen el fabuloso guión de ADN quieren dar crédito a la "tinta (código base del ADN) y al papel (proteínas)" para componer el código.

En una novela, la tinta y el papel son simplemente los medios que utiliza el autor para expresar sus pensamientos. En el código genético, las bases del ADN y las proteínas son simplemente los medios que Dios usa para expresar Sus pensamientos. El verdadero mérito del mensaje en una novela es para el autor, no la tinta y el papel, y el verdadero mérito del mensaje genético en el ADN es para el Autor de la vida, el Creador, no para la criatura (Rom. 1:25). ).

El mensaje que transmite el ADN es del tipo llamado "complejidad especificada”En contraste con la aleatoriedad o el“ mero ”orden. Solo se necesita un programa o algoritmo simple, por ejemplo, para generar una secuencia aleatoria de letras: (1) Imprima cualquier letra (2) Repita el paso 1. Un patrón ordenado y repetido, como ABCABCABC, podría ser generado por un algoritmo casi tan simple: (1) Imprimir ABC (2) Repita el paso 1. Se necesitaría un programa ENORMEMENTE más grande y más sofisticado para especificar, por ejemplo, la secuencia de letras en el primer volumen de un conjunto de enciclopedia. La secuencia de letras es compleja y específica (“complejidad especificada”), como la secuencia de letras base en el ADN humano, ¡excepto que el ADN contiene más información que mil volúmenes de obras literarias! 8

De vez en cuando, evolucionistas ingenuos argumentan que la formación de cristales demuestra que el orden puede aparecer espontáneamente, sin ayuda "sobrenatural". Orden de cristal, sí complejidad especificada, no. Un cristal es un patrón repetido hermoso pero simple producido por la forma y carga de sus componentes. A 32 ° F (O ° C), por ejemplo, las áreas de cargas parciales positivas y negativas en las moléculas de agua las atraen con una fuerza mayor que el movimiento térmico que las mantiene separadas a temperaturas más altas. La forma exquisita del cristal de hielo es una consecuencia automática de la forma y distribución de carga ("características de diseño") de las moléculas de agua. (Por cierto, la formación de cristales de hielo es impulsada por la disminución del potencial electrostático, una ilustración, no una contradicción, de la famosa segunda ley de la termodinámica).

La "complejidad especificada" en una secuencia de ADN no se parece en nada a la "simplicidad ordenada" o al patrón de repetición en el cristal de hielo. Romper un gran cristal de hielo produce pequeños cristales de hielo, cada uno con estructuras y propiedades como el original. La ruptura de una cadena de ADN produce fragmentos que tienen una estructura diferente y pierden su función por completo. Un niño en casa puede fabricar cristales de hielo; se necesita un equipo de químicos que utilizan equipos costosos para producir una secuencia de ADN específica desde cero.

los complejidad especificada en una secuencia de genes de ADN tiene muy alto contenido de información. Los científicos saben dos cosas sobre la información. Primero, la información es independiente del material que la contiene. La frase “En Dios confiamos” se puede escribir con bolígrafo o lápiz, mecanografiar en papel o en una pantalla de computadora, bordar en encaje, grabar en piedra, imprimir en monedas americanas, etc. El mensaje es el mismo en cualquier caso, y obviamente no es producido por el material que lo transmite.En otras palabras, los mensajes informativos, incluidos los mensajes genéticos, tienen el tipo de diseño “inherente”, que refleja el plan, el propósito y los actos especiales de creación. Por lo tanto, la El significado de un mensaje recae en su Creador, no en su portador..

En segundo lugar, la información proviene únicamente de información preexistente. Se puede encontrar mucha más información sobre la información en el libro histórico9 del teórico de la información Werner Gitt, respetado internacionalmente, Al principio era la información. Bíblicamente, ese concepto se expresa como “En el principio, Dios. . . " (Génesis 1: 1) y como “En el principio era el Verbo” (Juan 1: 1). La palabra "Verbo", identificada como Jesucristo en Juan 1:14, es la palabra griega "Logotipos. " Logos es una palabra grandiosa en griego, que connota plan divino, razón de ser, etc., y significa "estudio de" como el sufijo "ología" adjunto a las diversas disciplinas académicas. ¡Guau! ¡Nuestro ADN nos une a la fuente última de significado y propósito para todo el universo!

La creación se sitúa así entre los extremos clásicos del mecanismo y el vitalismo. Los mecanicistas, incluidos los evolucionistas, creen que tanto el operación y origen de los seres vivos son el resultado de las leyes de la química que reflejan las propiedades inherentes de la materia. Los vitalistas creen que tanto el funcionamiento como el origen de los sistemas vivos dependen de fuerzas misteriosas que se encuentran más allá de la descripción científica. Según la creación, los seres vivos, incluidos sus códigos de ADN, funcionar de maneras comprensibles que pueden describirse en términos de leyes científicas, pero tales observaciones incluyen propiedades de organización que implican lógicamente un origen creado de la vida.

En este sentido, la Biblia demostró estar, como a menudo lo ha hecho, muy adelantada a su tiempo. En el siglo XIX, la mayoría de los científicos y filósofos creían que los seres vivos estaban hechos de algo fundamentalmente diferente de los no vivos. Génesis 1–2 nos dice que los seres vivos, incluidos los seres humanos, fueron hechos simplemente de "polvo de la tierra". De hecho, los científicos ahora reconocen que las células vivas se componen de solo unos pocos elementos simples. No es la materia ff ("polvo") de la que estamos hechos lo que nos hace especiales, es el camino estamos juntos. No es el metal y el vidrio los que hacen volar un avión, ni la tinta y el papel los que escriben una novela. Del mismo modo, no es el "polvo" lo que hace la vida, sino la forma en que se combina con el diseño creativo y la organización. Cuando esa organización se pierde, volvemos al "polvo", los elementos simples de los que estamos hechos, al igual que otros objetos creados se descomponen en sus partes más simples cuando se dejan a los estragos del tiempo, el azar y la química.

El creacionista, entonces, reconoce el orden que el vitalista no ve, pero no se limita solo a esos tipos de orden que resultan del tiempo, el azar y las propiedades de la materia, como lo hace el evolucionista. La creación introduce niveles de orden y organización que enriquecen enormemente la gama de hipótesis explorables y convierten el estudio de la vida en un deleite del científico. La ciencia requiere un orden en la naturaleza. Una de las verdaderas emociones emocionales de mi cambio de evolución a creación fue darme cuenta de que hay muchos más niveles de orden de los que alguna vez había imaginado y que el orden en la naturaleza, y una mente en sintonía con ella, estaban garantizados por Dios mismo. No es de extrañar que la fe bíblica explícita diera un éxito inicial a los padres fundadores de la ciencia experimental moderna (un par de siglos antes de que llegara la evolución para cambiar la base hacia el tiempo y el azar).

Si la evidencia de la creación de la vida es tan clara como digo, entonces otros científicos, incluso aquellos que son evolucionistas, deberían verla, y lo hacen.

Una vez llevé a mis estudiantes a escuchar a Francis Crick, quien compartió el Premio Nobel por el descubrimiento de la estructura del ADN. Después de explicar por qué la vida no pudo evolucionar y no evolucionó en la tierra, argumentó en cambio a favor de la “panspermia dirigida”, su creencia de que la vida llegaba a la tierra en un cohete disparado por vida inteligente en algún otro planeta. Crick admitió que su punto de vista solo trasladó la cuestión de la evolución de la creación a otro tiempo y lugar, pero argumentó que las diferentes condiciones (lo que hizo no especificar) podría haberle dado a la vida una oportunidad de evolucionar que no tuvo en la tierra.

Los creacionistas están complacidos de que Crick haya reconocido los mismos defectos fatales en la evolución química que han citado durante años, pero los creacionistas también señalan que las diferencias entre la “química química” y la “química biológica” están relacionadas con la naturaleza fundamental de la materia y la energía y se aplicaría tanto en otros planetas como en la Tierra.11

Esa opinión parece ser compartida en parte por el famoso astrónomo Sir Fred Hoyle, 12 quien fue noticia bajo el título: "Hay debe sé un Dios ". Hoyle y su colega, Chandra Wickramasinghe, llegaron de forma independiente a esa conclusión después de que sus análisis matemáticos mostraran que creer que la vida puede resultar del tiempo, el azar y las propiedades de la materia era como creer que “un tornado que atraviesa un depósito de chatarra podría ensamblar un Boeing 747 de los materiales que contiene ".

Basándose en la inferencia lógica de nuestro conocimiento científico, ambos científicos concluyeron que “se vuelve sensato pensar que las propiedades favorables de la física de las que depende la vida son en todos los aspectos deliberar" (énfasis de Hoyle). Ambos se sorprendieron por sus resultados. Hoyle se llamó a sí mismo un agnóstico y, en el mismo artículo, Wickramasinghe dijo que era un budista ateo al que "le lavaron el cerebro muy fuertemente para creer que la ciencia no puede ser consistente con ningún tipo de creación deliberada".

Mi propósito al citar a estos científicos (y a otros más adelante) no es, por supuesto, sugerir que sean creacionistas que respalden todos mis puntos de vista.13 Más bien, es simplemente mostrar que los expertos en el campo, incluso cuando no tienen preferencia por el pensamiento creacionista, al menos de acuerdo con los creacionistas sobre los hechos, y cuando las personas con diferentes puntos de vista están de acuerdo, podemos estar bastante seguros de cuáles son los hechos. También quiero mostrar que los científicos que no son creacionistas son capaces de ver que la creación es un concepto científico legítimo, cuyos méritos merecen ser comparados con los de la evolución.

En ese sentido, me gustaría llamar su atención sobre un libro fascinante y revolucionario, Evolución: una teoría en crisis, por un prominente biólogo molecular, el Dr. Michael Denton.14 En un programa de televisión que hicimos juntos, y en nuestras extensas conversaciones personales, el Dr. Denton se describe a sí mismo como un niño de la era secular que desea explicaciones naturalistas cuando puede encontrarlas. Cuando se trata del origen de la vida, el Dr. Denton explica con autoridad y absoluta claridad que los evolucionistas no están ni cerca de un naturalista explicación en la actualidad. Después de comparar los programas genéticos en los seres vivos con una biblioteca de mil volúmenes que codifican mil millones de bits de información y todos los algoritmos matemáticamente intrincados para coordinarlos, el Dr. Denton se refiere al escenario de la evolución química como "simplemente un a ff ront a la razón", es decir. , un insulto a la inteligencia! (pág.351).

Afirma abierta y francamente que la tesis de su libro es “anti-evolutiva” (p. 353), pero me parece que con cautela está dando un paso aún más allá. El primer capítulo de su libro se titula "Génesis Rejected", y reaccionaría muy fuertemente en contra de ser llamado creacionista, pero en su análisis honesto de la controversia creación-evolución a través de la historia, el Dr. Denton admite libremente que muchas de las opiniones científicas de los primeros creacionistas han sido reivindicados por los descubrimientos modernos de la ciencia.

Tomemos el argumento clásico de William Paley de que el diseño en los seres vivos implica un diseñador tan claramente como el diseño en un reloj implica un relojero. En El relojero ciego15 discutido más adelante, Richard Dawkins argumenta, incorrectamente, que Paley estaba equivocado. Denton afirma, “Paley no solo Derecha en afirmar una analogía entre la vida y una máquina, pero también notablemente profético al adivinar que el ingenio tecnológico realizado en los sistemas vivos supera con creces cualquier cosa que haya logrado el hombre ”(énfasis añadido). Luego, Denton continúa resumiendo su pensamiento sobre el origen de la vida (p. 341) de la siguiente manera:

La fuerza casi irresistible de la analogía ha socavado por completo la suposición complaciente, prevalente en los círculos biológicos durante la mayor parte del siglo pasado, de que la hipótesis del diseño puede excluirse sobre la base de que la noción es fundamentalmente metafísica. a priori concepto y, por tanto, científicamente erróneo. Por el contrario, la inferencia al diseño es puramente posteriormente inducción basada en una aplicación implacablemente consistente de la lógica de la analogía. La conclusión puede tener implicaciones religiosas, pero no depende de presuposiciones religiosas (énfasis añadido).

¡Eso sí que es una gran admisión! Aunque negaría cualquier inclinación hacia un concepto cristiano de la creación, este destacado biólogo molecular ve claramente que se puede construir un concepto científico de la creación, tal como he dicho, utilizando las herramientas ordinarias de la ciencia, la lógica y la observación. De hecho, Denton insinúa que los científicos de la creación han mostrado más respeto que los evolucionistas por la evidencia empírica y una aplicación de la lógica “despiadadamente consistente”.

También es cierto, como concluye Denton, que la creación puede tener implicaciones religiosas, pero también las tiene la evolución, y eso no debería impedir que evaluemos sus méritos científicos sobre la base de la lógica y la observación únicamente.

En un artículo breve pero que invita a la reflexión, el físico británico H.S. Lipson16 llegó a la misma conclusión. Primero expresó su interés en el origen de la vida, luego su sentimiento —aparte de cualquier preferencia por la creación— de que, “De hecho, la evolución se convirtió en un sentido en una religión científica que casi todos los científicos la han aceptado y muchos están preparados para 'doblar' sus creencias. observaciones que encajen con él ".

Después de preguntarse qué tan bien la evolución ha resistido las pruebas científicas, Lipson continúa: "En mi opinión, la teoría [evolución] no se sostiene en absoluto". Luego llega al meollo del problema: "Si la materia viva no es causada por la interacción de los átomos, las fuerzas naturales y la radiación [es decir, el tiempo, el azar y la química], ¿cómo ha surgido?" Después de descartar una especie de evolución dirigida, Lipson concluye: “Creo, sin embargo, que debemos ir más allá y admitir que la única explicación aceptable es creación" (énfasis suyo).

Al igual que Hoyle y Wickramasinghe, Lipson está un poco sorprendido y descontento con su propia conclusión. Escribe: "Sé que esta [creación] es un anatema para los físicos, como de hecho lo es para mí". Pero su sentido de honestidad e integridad científica lo obliga a concluir su oración así: “. . . pero no debemos rechazar una teoría que no nos guste si la evidencia experimental la respalda ".

Por cierto, déjame asegurarte que no todos ¡Quienes ven la evidencia de la creación están descontentos con ella! Testigo del Dr. Dean Kenyon. El Dr. Kenyon es un biólogo molecular cuya área de interés de investigación es específicamente el origen de la vida. Su libro sobre el origen de la vida, Predestinación bioquímica, abrió con elogios por la evolución darwiniana, y enseñó evolución en la Universidad Estatal de San Francisco durante muchos años.

Un par de estudiantes de la clase del Dr. Kenyon le pidieron una vez que leyera un libro del Dr. Duane Gish sobre ciencia de la creación. No quiso, pero gracias a su cortés persistencia (1 P. 3:15), resolvió leerlo y refutarlo, pero, como lo escuché decir, lo leyó y no pude refutarlo. En cambio, el Dr. Kenyon se interesó en la ciencia de la creación y comenzó una larga reevaluación de la evidencia científica, que finalmente lo llevó a la contento conclusión de que la vida, incluida la suya, es aquí como resultado de la creación, ¡el plan deliberado y el propósito de un Dios Creador personal! 17


Contenido

El ADN no suele existir como una sola hebra, sino como un par de hebras que se mantienen juntas. [9] [12] Estos dos largos hilos se enrollan uno alrededor del otro, en forma de doble hélice. El nucleótido contiene tanto un segmento de la columna vertebral de la molécula (que mantiene unida la cadena) como una nucleobase (que interactúa con la otra hebra de ADN en la hélice). Una nucleobase ligada a un azúcar se llama nucleósido, y una base ligada a un azúcar y a uno o más grupos fosfato se llama nucleótido. Un biopolímero que comprende múltiples nucleótidos enlazados (como en el ADN) se denomina polinucleótido. [13]

La columna vertebral de la cadena de ADN está formada por grupos alternos de fosfato y azúcar. [14] El azúcar en el ADN es 2-desoxirribosa, que es un azúcar pentosa (cinco carbonos). Los azúcares están unidos por grupos fosfato que forman enlaces fosfodiéster entre el tercer y quinto átomos de carbono de los anillos de azúcar adyacentes. Estos se conocen como carbonos del extremo 3 '(tres extremos principales) y del extremo 5' (cinco extremos principales), y el símbolo principal se utiliza para distinguir estos átomos de carbono de los de la base con la que la desoxirribosa forma un enlace glicosídico. . Por lo tanto, cualquier hebra de ADN normalmente tiene un extremo en el que hay un grupo fosfato unido al carbono 5 'de una ribosa (el 5' fosforilo) y otro extremo en el que hay un grupo hidroxilo libre unido al carbono 3 'de una ribosa. ribosa (el 3 'hidroxilo). La orientación de los carbonos 3 'y 5' a lo largo del esqueleto de azúcar-fosfato confiere direccionalidad (a veces llamada polaridad) a cada cadena de ADN. En una doble hélice de ácido nucleico, la dirección de los nucleótidos en una hebra es opuesta a su dirección en la otra hebra: las hebras son antiparalelas. Se dice que los extremos asimétricos de las cadenas de ADN tienen una direccionalidad de cinco extremos primarios (5 ′) y tres extremos primarios (3 ′), teniendo el extremo 5 ′ un grupo fosfato terminal y el extremo 3 ′ un grupo hidroxilo terminal. Una diferencia importante entre el ADN y el ARN es el azúcar, donde la 2-desoxirribosa en el ADN se reemplaza por la alternativa de azúcar pentosa ribosa en el ARN. [12]

Clasificación de nucleobase

Bases no canónicas

Las bases modificadas se encuentran en el ADN. El primero de ellos reconocido fue la 5-metilcitosina, que se encontró en el genoma de Tuberculosis micobacteriana en 1925. [20] La razón de la presencia de estas bases no canónicas en virus bacterianos (bacteriófagos) es evitar las enzimas de restricción presentes en las bacterias. Este sistema enzimático actúa, al menos en parte, como un sistema inmunológico molecular que protege a las bacterias de la infección por virus. [21] Las modificaciones de las bases citosina y adenina, las bases de ADN más comunes y modificadas, desempeñan funciones vitales en el control epigenético de la expresión génica en plantas y animales. [22]

Listado de bases no canónicas encontradas en el ADN

Se sabe que existen varias bases no canónicas en el ADN. [23] La mayoría de estos son modificaciones de las bases canónicas más uracilo.

  • Modificado Adenosina
    • N6-carbamoil-metiladenina
    • N6-metiadenina
    • 7-Deazaguanina
    • 7-metilguanina
    • N4-metilcitosina
    • 5-carboxilcitosina
    • 5-formilcitosina
    • 5-glicosilhidroximetilcitosina
    • 5-hidroxicitosina
    • 5-metilcitosina
    • α-glutamitimidina
    • α-putresciniltilina
    • Base J
    • Uracil
    • 5-dihidroxipentauracilo
    • 5-hidroximetildesoxiuracilo
    • Desoxiarqueosina
    • 2,6-diaminopurina (2-aminoadenina)

    Surcos

    Las hebras helicoidales gemelas forman la columna vertebral del ADN. Se puede encontrar otra doble hélice trazando los espacios, o ranuras, entre las hebras. Estos huecos son adyacentes a los pares de bases y pueden proporcionar un sitio de unión. Como las hebras no están ubicadas simétricamente entre sí, las ranuras tienen un tamaño desigual. Un surco, el surco principal, tiene 22 ångströms (2,2 nm) de ancho y el otro, el surco menor, tiene 12 Å (1,2 nm) de ancho. [24] El ancho del surco mayor significa que los bordes de las bases son más accesibles en el surco mayor que en el menor. Como resultado, las proteínas, como los factores de transcripción, que pueden unirse a secuencias específicas en el ADN de doble hebra, suelen entrar en contacto con los lados de las bases expuestas en el surco principal. [25] Esta situación varía en conformaciones inusuales de ADN dentro de la célula. (vea abajo), pero los surcos mayor y menor siempre se nombran para reflejar las diferencias de tamaño que se verían si el ADN se retorciera a la forma B ordinaria.

    Emparejamiento de bases

    SsDNA frente a dsDNA

    En el laboratorio, la fuerza de esta interacción se puede medir encontrando la temperatura necesaria para romper la mitad de los enlaces de hidrógeno, su temperatura de fusión (también llamada Tmetro valor). Cuando todos los pares de bases en una doble hélice de ADN se funden, las hebras se separan y existen en solución como dos moléculas completamente independientes. Estas moléculas de ADN monocatenario no tienen una forma común única, pero algunas conformaciones son más estables que otras. [30]

    Sentido y antisentido

    Una secuencia de ADN se denomina secuencia "con sentido" si es la misma que la de una copia de ARN mensajero que se traduce en proteína. [31] La secuencia en la hebra opuesta se llama secuencia "antisentido". Ambas secuencias sentido y antisentido pueden existir en diferentes partes de la misma hebra de ADN (es decir, ambas hebras pueden contener secuencias tanto sentido como antisentido). Tanto en procariotas como en eucariotas, se producen secuencias de ARN antisentido, pero las funciones de estos ARN no están del todo claras. [32] Una propuesta es que los ARN antisentido están involucrados en la regulación de la expresión génica a través del emparejamiento de bases ARN-ARN. [33]

    Algunas secuencias de ADN en procariotas y eucariotas, y más en plásmidos y virus, difuminan la distinción entre cadenas con sentido y antisentido al tener genes superpuestos. [34] En estos casos, algunas secuencias de ADN cumplen una doble función: codifican una proteína cuando se leen a lo largo de una hebra y una segunda proteína cuando se leen en la dirección opuesta a lo largo de la otra hebra. En las bacterias, esta superposición puede estar involucrada en la regulación de la transcripción de genes, [35] mientras que en los virus, la superposición de genes aumenta la cantidad de información que puede codificarse dentro del genoma viral pequeño. [36]

    Superenrollamiento

    El ADN se puede retorcer como una cuerda en un proceso llamado superenrollamiento del ADN. Con el ADN en su estado "relajado", una hebra generalmente rodea el eje de la doble hélice una vez cada 10,4 pares de bases, pero si el ADN se retuerce, las hebras se vuelven más apretadas o más flojas. [37] Si el ADN se tuerce en la dirección de la hélice, se trata de un superenrollamiento positivo y las bases se mantienen más juntas. Si se tuercen en la dirección opuesta, se trata de un superenrollamiento negativo y las bases se separan más fácilmente. En la naturaleza, la mayor parte del ADN tiene un superenrollamiento negativo leve que es introducido por enzimas llamadas topoisomerasas. [38] Estas enzimas también son necesarias para aliviar las tensiones de torsión introducidas en las cadenas de ADN durante procesos como la transcripción y la replicación del ADN. [39]

    Estructuras de ADN alternativas

    El ADN existe en muchas conformaciones posibles que incluyen las formas A-ADN, B-ADN y Z-ADN, aunque solo se han observado directamente B-ADN y Z-ADN en organismos funcionales. [14] La conformación que adopta el ADN depende del nivel de hidratación, la secuencia del ADN, la cantidad y dirección del superenrollamiento, las modificaciones químicas de las bases, el tipo y concentración de iones metálicos y la presencia de poliaminas en solución. [40]

    Los primeros informes publicados de patrones de difracción de rayos X de ADN-A (y también ADN-B) utilizaron análisis basados ​​en transformaciones de Patterson que proporcionaron solo una cantidad limitada de información estructural para las fibras orientadas de ADN. [41] [42] Luego, Wilkins propuso un análisis alternativo. et al., en 1953, para el en vivo Patrones de dispersión de difracción de rayos X de ADN B de fibras de ADN altamente hidratadas en términos de cuadrados de funciones de Bessel. [43] En la misma revista, James Watson y Francis Crick presentaron su análisis de modelado molecular de los patrones de difracción de rayos X del ADN para sugerir que la estructura era una doble hélice. [9]

    Aunque el Forma de B-DNA es más común en las condiciones que se encuentran en las células, [44] no es una conformación bien definida, sino una familia de conformaciones de ADN relacionadas [45] que ocurren a los altos niveles de hidratación presentes en las células. Sus correspondientes patrones de difracción y dispersión de rayos X son característicos de los paracristales moleculares con un grado significativo de desorden. [46] [47]

    En comparación con B-DNA, la forma A-DNA es una espiral derecha más ancha, con un surco menor ancho y poco profundo y un surco mayor más estrecho y profundo. La forma A se presenta en condiciones no fisiológicas en muestras de ADN parcialmente deshidratadas, mientras que en la célula puede producirse en pares híbridos de cadenas de ADN y ARN y en complejos enzima-ADN. [48] ​​[49] Los segmentos de ADN donde las bases han sido modificadas químicamente por metilación pueden sufrir un cambio mayor en la conformación y adoptar la forma Z. Aquí, las hebras giran alrededor del eje helicoidal en una espiral hacia la izquierda, lo opuesto a la forma B más común. [50] Estas estructuras inusuales pueden ser reconocidas por proteínas de unión al ADN-Z específicas y pueden estar involucradas en la regulación de la transcripción. [51]

    Química alternativa del ADN

    Durante muchos años, los exobiólogos han propuesto la existencia de una biosfera en la sombra, una biosfera microbiana postulada de la Tierra que utiliza procesos bioquímicos y moleculares radicalmente diferentes a los de la vida actualmente conocida. Una de las propuestas fue la existencia de formas de vida que utilizan arsénico en lugar de fósforo en el ADN. Se anunció un informe en 2010 sobre la posibilidad de la bacteria GFAJ-1, [52] [53] aunque la investigación fue cuestionada, [53] [54] y la evidencia sugiere que la bacteria previene activamente la incorporación de arsénico en la columna vertebral del ADN. y otras biomoléculas. [55]

    Estructuras cuádruplex

    En los extremos de los cromosomas lineales hay regiones especializadas de ADN llamadas telómeros. La función principal de estas regiones es permitir que la célula replique los extremos de los cromosomas utilizando la enzima telomerasa, ya que las enzimas que normalmente replican el ADN no pueden copiar los extremos 3 ′ de los cromosomas. [56] Estos casquetes cromosómicos especializados también ayudan a proteger los extremos del ADN y evitan que los sistemas de reparación del ADN en la célula los traten como daños a corregir. [57] En las células humanas, los telómeros suelen ser longitudes de ADN monocatenario que contienen varios miles de repeticiones de una secuencia TTAGGG simple. [58]

    Estas secuencias ricas en guanina pueden estabilizar los extremos de los cromosomas formando estructuras de conjuntos apilados de unidades de cuatro bases, en lugar de los pares de bases habituales que se encuentran en otras moléculas de ADN. Aquí, cuatro bases de guanina, conocidas como tétrada de guanina, forman una placa plana. Estas unidades planas de cuatro bases se apilan una encima de la otra para formar una estructura G-quadruplex estable. [60] Estas estructuras se estabilizan mediante enlaces de hidrógeno entre los bordes de las bases y la quelación de un ión metálico en el centro de cada unidad de cuatro bases. [61] También se pueden formar otras estructuras, con el conjunto central de cuatro bases provenientes de una sola hebra doblada alrededor de las bases, o de varias hebras paralelas diferentes, cada una aportando una base a la estructura central.

    Además de estas estructuras apiladas, los telómeros también forman grandes estructuras de bucle llamadas bucles de telómeros o bucles en T. Aquí, el ADN monocatenario se enrolla en un círculo largo estabilizado por proteínas de unión a telómeros. [62] Al final del bucle en T, el ADN del telómero monocatenario se mantiene en una región del ADN bicatenario mediante la cadena del telómero que interrumpe el ADN de doble hélice y el apareamiento de bases con una de las dos cadenas. Esta estructura de triple hebra se llama bucle de desplazamiento o bucle en D. [60]

    ADN ramificado

    En el ADN, el deshilachado ocurre cuando existen regiones no complementarias al final de una doble hebra de ADN que de otro modo sería complementaria. Sin embargo, puede producirse ADN ramificado si se introduce una tercera hebra de ADN y contiene regiones contiguas capaces de hibridar con las regiones deshilachadas de la doble hebra preexistente. Aunque el ejemplo más simple de ADN ramificado involucra solo tres cadenas de ADN, también son posibles complejos que involucran cadenas adicionales y múltiples ramas. [63] El ADN ramificado se puede utilizar en nanotecnología para construir formas geométricas; consulte la sección sobre usos en tecnología a continuación.

    Bases artificiales

    Se han sintetizado varias nucleobases artificiales y se han incorporado con éxito en el análogo de ADN de ocho bases llamado ADN de Hachimoji. Denominadas S, B, P y Z, estas bases artificiales son capaces de unirse entre sí de forma predecible (S – B y P – Z), mantener la estructura de doble hélice del ADN y transcribirse a ARN. Su existencia podría verse como una indicación de que no hay nada especial en las cuatro nucleobases naturales que evolucionaron en la Tierra. [64] [65] Por otro lado, el ADN está estrechamente relacionado con el ARN, que no solo actúa como una transcripción del ADN, sino que también realiza muchas tareas en las células como máquinas moleculares. Para ello, tiene que plegarse formando una estructura. Se ha demostrado que para permitir la creación de todas las estructuras posibles se requieren al menos cuatro bases para el ARN correspondiente, [66] mientras que también es posible un número mayor, pero esto iría en contra del Principio natural del mínimo esfuerzo.

    Modificaciones de base y empaquetado de ADN

    La expresión de los genes está influenciada por cómo se empaqueta el ADN en los cromosomas, en una estructura llamada cromatina. Las modificaciones de las bases pueden estar implicadas en el empaquetamiento, con regiones que tienen una expresión génica baja o nula que normalmente contienen altos niveles de metilación de bases de citosina. El empaquetamiento de ADN y su influencia en la expresión génica también puede ocurrir por modificaciones covalentes del núcleo de la proteína histona alrededor del cual el ADN está envuelto en la estructura de la cromatina o bien por remodelación llevada a cabo por complejos de remodelación de cromatina (ver Remodelación de cromatina). Además, existe una diafonía entre la metilación del ADN y la modificación de histonas, por lo que pueden afectar de manera coordinada la cromatina y la expresión génica. [67]

    Por ejemplo, la metilación de citosina produce 5-metilcitosina, que es importante para la inactivación X de los cromosomas. [68] El nivel medio de metilación varía entre organismos: el gusano Caenorhabditis elegans carece de metilación de citosina, mientras que los vertebrados tienen niveles más altos, con hasta un 1% de su ADN que contiene 5-metilcitosina. [69] A pesar de la importancia de la 5-metilcitosina, puede desaminarse para dejar una base de timina, por lo que las citosinas metiladas son particularmente propensas a mutaciones. [70] Otras modificaciones de bases incluyen la metilación de adenina en bacterias, la presencia de 5-hidroximetilcitosina en el cerebro, [71] y la glicosilación de uracilo para producir la "base J" en cinetoplastidos. [72] [73]

    Daño

    El ADN puede resultar dañado por muchos tipos de mutágenos, que cambian la secuencia del ADN. Los mutágenos incluyen agentes oxidantes, agentes alquilantes y también radiación electromagnética de alta energía como la luz ultravioleta y los rayos X. El tipo de daño del ADN producido depende del tipo de mutágeno. Por ejemplo, la luz ultravioleta puede dañar el ADN al producir dímeros de timina, que son enlaces cruzados entre las bases de pirimidina. [75] Por otro lado, los oxidantes como los radicales libres o el peróxido de hidrógeno producen múltiples formas de daño, incluidas modificaciones de bases, particularmente de guanosina, y roturas de doble hebra. [76] Una célula humana típica contiene alrededor de 150.000 bases que han sufrido daño oxidativo. [77] De estas lesiones oxidativas, las más peligrosas son las roturas de doble hebra, ya que son difíciles de reparar y pueden producir mutaciones puntuales, inserciones, deleciones de la secuencia de ADN y translocaciones cromosómicas. [78] Estas mutaciones pueden causar cáncer. Debido a los límites inherentes a los mecanismos de reparación del ADN, si los humanos vivieran lo suficiente, eventualmente todos desarrollarían cáncer. [79] [80] Los daños en el ADN que ocurren naturalmente, debido a procesos celulares normales que producen especies reactivas de oxígeno, las actividades hidrolíticas del agua celular, etc., también ocurren con frecuencia. Aunque la mayoría de estos daños se reparan, en cualquier célula puede quedar algo de daño en el ADN a pesar de la acción de los procesos de reparación. Estos daños restantes en el ADN se acumulan con la edad en los tejidos postmitóticos de los mamíferos. Esta acumulación parece ser una importante causa subyacente del envejecimiento. [81] [82] [83]

    Muchos mutágenos caben en el espacio entre dos pares de bases adyacentes, esto se llama intercalación. La mayoría de los intercaladores son moléculas aromáticas y planas. Los ejemplos incluyen bromuro de etidio, acridinas, daunomicina y doxorrubicina. Para que un intercalador encaje entre pares de bases, las bases deben separarse, distorsionando las hebras de ADN al desenrollar la doble hélice. Esto inhibe tanto la transcripción como la replicación del ADN, provocando toxicidad y mutaciones. [84] Como resultado, los intercaladores de ADN pueden ser carcinógenos y, en el caso de la talidomida, un teratógeno. [85] Otros como el benzo [a] pireno diol epóxido y aflatoxina forman aductos de ADN que inducen errores en la replicación. [86] No obstante, debido a su capacidad para inhibir la transcripción y replicación del ADN, también se utilizan otras toxinas similares en quimioterapia para inhibir las células cancerosas de crecimiento rápido. [87]

    El ADN generalmente se presenta como cromosomas lineales en eucariotas y cromosomas circulares en procariotas. El conjunto de cromosomas de una célula constituye su genoma; el genoma humano tiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases de ADN dispuestos en 46 cromosomas. [88] La información transportada por el ADN se mantiene en la secuencia de fragmentos de ADN llamados genes. La transmisión de información genética en genes se logra mediante el apareamiento de bases complementarias. Por ejemplo, en la transcripción, cuando una célula usa la información de un gen, la secuencia de ADN se copia en una secuencia de ARN complementaria mediante la atracción entre el ADN y los nucleótidos de ARN correctos. Por lo general, esta copia de ARN se usa para hacer una secuencia de proteína coincidente en un proceso llamado traducción, que depende de la misma interacción entre los nucleótidos de ARN. De manera alternativa, una célula puede simplemente copiar su información genética en un proceso llamado replicación del ADN. Los detalles de estas funciones se tratan en otros artículos, aquí el foco está en las interacciones entre el ADN y otras moléculas que median la función del genoma.

    Genes y genomas

    El ADN genómico se empaqueta de manera apretada y ordenada en el proceso llamado condensación de ADN, para adaptarse a los pequeños volúmenes disponibles de la célula. En eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo celular, con pequeñas cantidades en mitocondrias y cloroplastos. En los procariotas, el ADN se mantiene dentro de un cuerpo de forma irregular en el citoplasma llamado nucleoide. [89] La información genética de un genoma se encuentra dentro de los genes, y el conjunto completo de esta información en un organismo se denomina genotipo. Un gen es una unidad hereditaria y es una región del ADN que influye en una característica particular de un organismo. Los genes contienen un marco de lectura abierto que se puede transcribir y secuencias reguladoras, como promotores y potenciadores, que controlan la transcripción del marco de lectura abierto.

    En muchas especies, solo una pequeña fracción de la secuencia total del genoma codifica proteínas. Por ejemplo, solo alrededor del 1,5% del genoma humano consiste en exones que codifican proteínas, y más del 50% del ADN humano consiste en secuencias repetitivas no codificantes. [90] Las razones de la presencia de tanto ADN no codificante en los genomas eucariotas y las extraordinarias diferencias en el tamaño del genoma, o Valor C, entre especies, representan un enigma de larga data conocido como el "enigma del valor C". [91] Sin embargo, algunas secuencias de ADN que no codifican proteínas aún pueden codificar moléculas de ARN no codificantes funcionales, que participan en la regulación de la expresión génica. [92]

    Algunas secuencias de ADN no codificantes desempeñan funciones estructurales en los cromosomas. Los telómeros y centrómeros suelen contener pocos genes, pero son importantes para la función y estabilidad de los cromosomas. [57] [94] Una forma abundante de ADN no codificante en humanos son los pseudogenes, que son copias de genes que han sido desactivados por mutación. [95] Estas secuencias suelen ser sólo fósiles moleculares, aunque ocasionalmente pueden servir como material genético en bruto para la creación de nuevos genes a través del proceso de duplicación y divergencia de genes. [96]

    Transcripción y traducción

    Un gen es una secuencia de ADN que contiene información genética y puede influir en el fenotipo de un organismo. Dentro de un gen, la secuencia de bases a lo largo de una hebra de ADN define una secuencia de ARN mensajero, que luego define una o más secuencias de proteínas. La relación entre las secuencias de nucleótidos de los genes y las secuencias de aminoácidos de las proteínas está determinada por las reglas de traducción, conocidas colectivamente como código genético. El código genético consta de 'palabras' de tres letras llamadas codones formado a partir de una secuencia de tres nucleótidos (por ejemplo, ACT, CAG, TTT).

    En la transcripción, los codones de un gen se copian en el ARN mensajero por la ARN polimerasa. Luego, esta copia de ARN es decodificada por un ribosoma que lee la secuencia de ARN emparejando las bases del ARN mensajero para transferir ARN, que transporta aminoácidos. Dado que hay 4 bases en combinaciones de 3 letras, hay 64 codones posibles (4 3 combinaciones). Estos codifican los veinte aminoácidos estándar, dando a la mayoría de los aminoácidos más de un codón posible. También hay tres codones "de parada" o "sin sentido" que significan el final de la región codificante, estos son los codones TAA, TGA y TAG.

    Replicación

    La división celular es esencial para que un organismo crezca, pero cuando una célula se divide, debe replicar el ADN en su genoma para que las dos células hijas tengan la misma información genética que su progenitor. La estructura bicatenaria del ADN proporciona un mecanismo simple para la replicación del ADN. Aquí, las dos hebras se separan y luego la secuencia de ADN complementaria de cada hebra es recreada por una enzima llamada ADN polimerasa. Esta enzima produce la hebra complementaria al encontrar la base correcta a través del emparejamiento de bases complementarias y unirla a la hebra original. Como las ADN polimerasas solo pueden extender una hebra de ADN en una dirección de 5 'a 3', se utilizan diferentes mecanismos para copiar las hebras antiparalelas de la doble hélice. [97] De esta manera, la base de la cadena antigua dicta qué base aparece en la nueva cadena, y la célula termina con una copia perfecta de su ADN.

    Ácidos nucleicos extracelulares

    El ADN extracelular desnudo (eDNA), la mayor parte liberado por la muerte celular, es casi omnipresente en el medio ambiente. Su concentración en el suelo puede ser tan alta como 2 μg / L, y su concentración en ambientes acuáticos naturales puede ser tan alta como 88 μg / L. [98] Se han propuesto varias funciones posibles para el eDNA: puede estar involucrado en la transferencia horizontal de genes [99] puede proporcionar nutrientes [100] y puede actuar como un amortiguador para reclutar o valorar iones o antibióticos. [101] El ADN extracelular actúa como un componente funcional de la matriz extracelular en las biopelículas de varias especies bacterianas. Puede actuar como un factor de reconocimiento para regular la unión y dispersión de tipos celulares específicos en el biofilm [102], puede contribuir a la formación del biofilm [103] y puede contribuir a la fuerza física del biofilm y la resistencia al estrés biológico. [104]

    El ADN fetal libre de células se encuentra en la sangre de la madre y se puede secuenciar para determinar una gran cantidad de información sobre el feto en desarrollo. [105]

    Bajo el nombre de ADN ambiental, el ADN electrónico se ha visto cada vez más utilizado en las ciencias naturales como una herramienta de estudio para la ecología, monitoreando los movimientos y la presencia de especies en el agua, el aire o la tierra, y evaluando la biodiversidad de un área. [106] [107]

    Todas las funciones del ADN dependen de las interacciones con las proteínas. Estas interacciones de proteínas pueden ser inespecíficas o la proteína puede unirse específicamente a una única secuencia de ADN. Las enzimas también pueden unirse al ADN y, de estos, las polimerasas que copian la secuencia de bases del ADN en la transcripción y replicación del ADN son particularmente importantes.

    Proteínas de unión al ADN

    Las proteínas estructurales que se unen al ADN son ejemplos bien conocidos de interacciones ADN-proteína no específicas. Dentro de los cromosomas, el ADN se mantiene en complejos con proteínas estructurales. Estas proteínas organizan el ADN en una estructura compacta llamada cromatina. En eucariotas, esta estructura implica la unión del ADN a un complejo de pequeñas proteínas básicas llamadas histonas, mientras que en los procariotas participan múltiples tipos de proteínas. [108] [109] Las histonas forman un complejo en forma de disco llamado nucleosoma, que contiene dos vueltas completas de ADN bicatenario envuelto alrededor de su superficie. Estas interacciones inespecíficas se forman a través de residuos básicos en las histonas, que forman enlaces iónicos con la estructura ácida de azúcar-fosfato del ADN y, por lo tanto, son en gran medida independientes de la secuencia de bases. [110] Las modificaciones químicas de estos residuos de aminoácidos básicos incluyen metilación, fosforilación y acetilación. [111] Estos cambios químicos alteran la fuerza de la interacción entre el ADN y las histonas, haciendo que el ADN sea más o menos accesible a los factores de transcripción y cambiando la tasa de transcripción. [112] Otras proteínas de unión al ADN no específicas en la cromatina incluyen las proteínas del grupo de alta movilidad, que se unen al ADN doblado o distorsionado. [113] Estas proteínas son importantes para doblar matrices de nucleosomas y organizarlas en las estructuras más grandes que forman los cromosomas. [114]

    Un grupo distinto de proteínas de unión al ADN son las proteínas de unión al ADN que se unen específicamente al ADN monocatenario. En los seres humanos, la proteína de replicación A es el miembro mejor entendido de esta familia y se usa en procesos en los que se separa la doble hélice, incluida la replicación, recombinación y reparación del ADN. [115] Estas proteínas de unión parecen estabilizar el ADN monocatenario y protegerlo de la formación de bucles madre o de ser degradado por nucleasas.

    Por el contrario, otras proteínas han evolucionado para unirse a secuencias de ADN particulares. El más estudiado de estos son los diversos factores de transcripción, que son proteínas que regulan la transcripción. Cada factor de transcripción se une a un conjunto particular de secuencias de ADN y activa o inhibe la transcripción de genes que tienen estas secuencias cercanas a sus promotores. Los factores de transcripción hacen esto de dos formas. En primer lugar, pueden unirse a la ARN polimerasa responsable de la transcripción, ya sea directamente oa través de otras proteínas mediadoras, lo que ubica a la polimerasa en el promotor y le permite comenzar la transcripción. [117] Alternativamente, los factores de transcripción pueden unirse a enzimas que modifican las histonas en el promotor. Esto cambia la accesibilidad de la plantilla de ADN a la polimerasa. [118]

    Como estos objetivos de ADN pueden ocurrir en todo el genoma de un organismo, los cambios en la actividad de un tipo de factor de transcripción pueden afectar a miles de genes. [119] En consecuencia, estas proteínas son a menudo los objetivos de los procesos de transducción de señales que controlan las respuestas a los cambios ambientales o la diferenciación y el desarrollo celular. La especificidad de las interacciones de estos factores de transcripción con el ADN proviene de las proteínas que hacen múltiples contactos con los bordes de las bases del ADN, lo que les permite "leer" la secuencia de ADN. La mayoría de estas interacciones de bases se realizan en el surco principal, donde las bases son más accesibles. [25]

    Enzimas modificadoras de ADN

    Nucleasas y ligasas

    Las nucleasas son enzimas que cortan las cadenas de ADN catalizando la hidrólisis de los enlaces fosfodiéster. Las nucleasas que hidrolizan los nucleótidos de los extremos de las cadenas de ADN se denominan exonucleasas, mientras que las endonucleasas cortan dentro de las cadenas. Las nucleasas más utilizadas en biología molecular son las endonucleasas de restricción, que cortan el ADN en secuencias específicas. Por ejemplo, la enzima EcoRV que se muestra a la izquierda reconoce la secuencia de 6 bases 5′-GATATC-3 ′ y hace un corte en la línea horizontal. En la naturaleza, estas enzimas protegen a las bacterias contra la infección por fagos al digerir el ADN del fago cuando ingresa a la célula bacteriana, actuando como parte del sistema de modificación de restricción. [121] En tecnología, estas nucleasas específicas de secuencia se utilizan en la clonación molecular y la toma de huellas dactilares de ADN.

    Las enzimas llamadas ADN ligasas pueden volver a unirse a las hebras de ADN cortadas o rotas. [122] Las ligasas son particularmente importantes en la replicación del ADN de la hebra rezagada, ya que unen los segmentos cortos de ADN producidos en la bifurcación de replicación en una copia completa de la plantilla de ADN. También se utilizan en la reparación del ADN y la recombinación genética. [122]

    Topoisomerasas y helicasas

    Las topoisomerasas son enzimas con actividad tanto nucleasa como ligasa. Estas proteínas cambian la cantidad de superenrollamiento del ADN. Algunas de estas enzimas funcionan cortando la hélice de ADN y permitiendo que una sección gire, lo que reduce su nivel de superenrollamiento de la enzima y luego sella la ruptura del ADN. [38] Otros tipos de estas enzimas son capaces de cortar una hélice de ADN y luego pasar una segunda hebra de ADN a través de esta ruptura, antes de volver a unirse a la hélice. [123] Las topoisomerasas son necesarias para muchos procesos que involucran al ADN, como la replicación y la transcripción del ADN. [39]

    Las helicasas son proteínas que son un tipo de motor molecular. Utilizan la energía química de los nucleósidos trifosfatos, predominantemente trifosfato de adenosina (ATP), para romper los enlaces de hidrógeno entre las bases y desenrollar la doble hélice del ADN en hebras simples. [124] Estas enzimas son esenciales para la mayoría de los procesos en los que las enzimas necesitan acceder a las bases del ADN.

    Polimerasas

    Las polimerasas son enzimas que sintetizan cadenas de polinucleótidos a partir de nucleósidos trifosfatos. La secuencia de sus productos se crea en función de las cadenas de polinucleótidos existentes, que se denominan plantillas. Estas enzimas funcionan agregando repetidamente un nucleótido al grupo hidroxilo 3 'al final de la cadena polinucleotídica en crecimiento. Como consecuencia, todas las polimerasas funcionan en una dirección de 5 ′ a 3 ′. [125] En el sitio activo de estas enzimas, los pares de bases de nucleósido trifosfato entrantes a la plantilla: esto permite que las polimerasas sinteticen con precisión la hebra complementaria de su plantilla. Las polimerasas se clasifican según el tipo de plantilla que utilizan.

    En la replicación del ADN, las ADN polimerasas dependientes de ADN hacen copias de cadenas polinucleotídicas de ADN. Para preservar la información biológica, es esencial que la secuencia de bases en cada copia sea precisamente complementaria a la secuencia de bases en la hebra molde. Muchas ADN polimerasas tienen actividad de corrección de pruebas. Aquí, la polimerasa reconoce los errores ocasionales en la reacción de síntesis por la falta de apareamiento de bases entre los nucleótidos mal emparejados. Si se detecta un desajuste, se activa una actividad exonucleasa de 3 'a 5' y se elimina la base incorrecta. [126] En la mayoría de los organismos, las ADN polimerasas funcionan en un gran complejo llamado replisoma que contiene múltiples subunidades accesorias, como la pinza de ADN o las helicasas. [127]

    Las ADN polimerasas dependientes de ARN son una clase especializada de polimerasas que copian la secuencia de una cadena de ARN en el ADN. Incluyen la transcriptasa inversa, que es una enzima viral involucrada en la infección de las células por retrovirus, y la telomerasa, que es necesaria para la replicación de los telómeros. [56] [128] Por ejemplo, la transcriptasa inversa del VIH es una enzima para la replicación del virus del SIDA. [128] La telomerasa es una polimerasa inusual porque contiene su propia plantilla de ARN como parte de su estructura. Sintetiza telómeros en los extremos de los cromosomas. Los telómeros evitan la fusión de los extremos de los cromosomas vecinos y protegen los extremos de los cromosomas del daño. [57]

    La transcripción se lleva a cabo mediante una ARN polimerasa dependiente de ADN que copia la secuencia de una hebra de ADN en ARN. Para comenzar a transcribir un gen, la ARN polimerasa se une a una secuencia de ADN llamada promotor y separa las hebras de ADN. Luego copia la secuencia del gen en una transcripción de ARN mensajero hasta que alcanza una región de ADN llamada terminador, donde se detiene y se separa del ADN. Al igual que con las ADN polimerasas dependientes del ADN humano, la ARN polimerasa II, la enzima que transcribe la mayoría de los genes en el genoma humano, opera como parte de un gran complejo de proteínas con múltiples subunidades reguladoras y accesorias. [129]

    Una hélice de ADN generalmente no interactúa con otros segmentos de ADN, y en las células humanas, los diferentes cromosomas incluso ocupan áreas separadas en el núcleo llamadas "territorios cromosómicos". [131] Esta separación física de diferentes cromosomas es importante para que el ADN funcione como un depósito estable de información, ya que una de las pocas veces que los cromosomas interactúan es en el cruce cromosómico que ocurre durante la reproducción sexual, cuando ocurre la recombinación genética. El cruce cromosómico es cuando dos hélices de ADN se rompen, intercambian una sección y luego se vuelven a unir.

    La recombinación permite que los cromosomas intercambien información genética y produce nuevas combinaciones de genes, lo que aumenta la eficiencia de la selección natural y puede ser importante en la rápida evolución de nuevas proteínas. [132] La recombinación genética también puede estar involucrada en la reparación del ADN, particularmente en la respuesta de la célula a las roturas de doble hebra. [133]

    La forma más común de cruce cromosómico es la recombinación homóloga, donde los dos cromosomas involucrados comparten secuencias muy similares. La recombinación no homóloga puede dañar las células, ya que puede producir translocaciones cromosómicas y anomalías genéticas. La reacción de recombinación es catalizada por enzimas conocidas como recombinasas, como RAD51. [134] El primer paso en la recombinación es una ruptura de doble hebra causada por una endonucleasa o daño al ADN. [135] Una serie de pasos catalizados en parte por la recombinasa conduce a la unión de las dos hélices por al menos una unión Holliday, en la que un segmento de una sola hebra en cada hélice se hibrida con la hebra complementaria en la otra hélice. La unión de Holliday es una estructura de unión tetraédrica que se puede mover a lo largo del par de cromosomas, intercambiando una hebra por otra. A continuación, la reacción de recombinación se detiene mediante la escisión de la unión y el reenlace del ADN liberado. [136] Solo hebras de ADN de intercambio de polaridad similar durante la recombinación. Hay dos tipos de hendidura: hendidura este-oeste y hendidura norte-sur. La división norte-sur corta ambas cadenas de ADN, mientras que la división este-oeste tiene una cadena de ADN intacta. La formación de una unión de Holliday durante la recombinación hace posible que la diversidad genética, el intercambio de genes en los cromosomas y la expresión de genomas virales de tipo salvaje.

    El ADN contiene la información genética que permite que todas las formas de vida funcionen, crezcan y se reproduzcan. Sin embargo, no está claro cuánto tiempo en los 4 mil millones de años de historia de la vida, el ADN ha realizado esta función, ya que se ha propuesto que las primeras formas de vida pueden haber utilizado ARN como su material genético. [137] [138] El ARN puede haber actuado como la parte central del metabolismo celular temprano, ya que puede transmitir información genética y llevar a cabo catálisis como parte de las ribozimas. [139] Este antiguo mundo de ARN donde el ácido nucleico se habría utilizado tanto para la catálisis como para la genética puede haber influido en la evolución del código genético actual basado en cuatro bases de nucleótidos. Esto ocurriría, ya que el número de bases diferentes en tal organismo es un compromiso entre un pequeño número de bases que aumentan la precisión de la replicación y un gran número de bases que aumentan la eficacia catalítica de las ribozimas. [140] Sin embargo, no hay evidencia directa de sistemas genéticos antiguos, ya que la recuperación del ADN de la mayoría de los fósiles es imposible porque el ADN sobrevive en el medio ambiente durante menos de un millón de años y se degrada lentamente en pequeños fragmentos en solución. [141] Se han hecho afirmaciones de ADN más antiguo, sobre todo un informe del aislamiento de una bacteria viable a partir de un cristal de sal de 250 millones de años, [142] pero estas afirmaciones son controvertidas. [143] [144]

    Los bloques de construcción de ADN (adenina, guanina y moléculas orgánicas relacionadas) pueden haberse formado extraterrestre en el espacio exterior. [145] [146] [147] Los compuestos orgánicos complejos de ADN y ARN de la vida, incluidos uracilo, citosina y timina, también se han formado en el laboratorio en condiciones que imitan las que se encuentran en el espacio exterior, utilizando sustancias químicas iniciales, como pirimidina, encontrado en meteoritos. La pirimidina, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), la sustancia química más rica en carbono que se encuentra en el universo, puede haberse formado en gigantes rojas o en nubes de gas y polvo cósmico interestelar. [148]

    En febrero de 2021, los científicos informaron, por primera vez, de la secuenciación de ADN de restos de animales, un mamut en este caso de más de un millón de años, el ADN más antiguo secuenciado hasta la fecha. [149] [150]

    Ingeniería genética

    Se han desarrollado métodos para purificar el ADN de organismos, como la extracción con fenol-cloroformo, y para manipularlo en el laboratorio, como la digestión de restricción y la reacción en cadena de la polimerasa. La biología y la bioquímica modernas hacen un uso intensivo de estas técnicas en la tecnología del ADN recombinante. El ADN recombinante es una secuencia de ADN artificial que se ha ensamblado a partir de otras secuencias de ADN. Pueden transformarse en organismos en forma de plásmidos o en el formato apropiado, utilizando un vector viral. [151] Los organismos modificados genéticamente producidos pueden utilizarse para producir productos como proteínas recombinantes, utilizarse en investigación médica [152] o cultivarse en la agricultura. [153] [154]

    Perfil de ADN

    Los científicos forenses pueden usar el ADN de la sangre, el semen, la piel, la saliva o el cabello que se encuentran en la escena del crimen para identificar un ADN coincidente de un individuo, como un perpetrador. [155] Este proceso se denomina formalmente perfil de ADN, también llamado huella de ADN. En la elaboración de perfiles de ADN, las longitudes de secciones variables de ADN repetitivo, como las repeticiones cortas en tándem y los minisatélites, se comparan entre personas. Este método suele ser una técnica extremadamente confiable para identificar un ADN coincidente. [156] Sin embargo, la identificación puede ser complicada si la escena está contaminada con ADN de varias personas. [157] La ​​elaboración de perfiles de ADN fue desarrollada en 1984 por el genetista británico Sir Alec Jeffreys, [158] y se utilizó por primera vez en la ciencia forense para condenar a Colin Pitchfork en el caso de asesinatos de Enderby de 1988. [159]

    El desarrollo de la ciencia forense y la capacidad de obtener ahora compatibilidad genética en muestras diminutas de sangre, piel, saliva o cabello ha llevado a volver a examinar muchos casos. Ahora se pueden descubrir pruebas que eran científicamente imposibles en el momento del examen original. Combinado con la eliminación de la ley de doble incriminación en algunos lugares, esto puede permitir la reapertura de casos en los que los juicios anteriores no han producido pruebas suficientes para convencer a un jurado. Es posible que se solicite a las personas acusadas de delitos graves que proporcionen una muestra de ADN para fines de comparación. La defensa más obvia para las coincidencias de ADN obtenidas de forma forense es afirmar que se ha producido una contaminación cruzada de las pruebas. Esto ha resultado en procedimientos meticulosos y estrictos de manejo con nuevos casos de delitos graves.

    La elaboración de perfiles de ADN también se utiliza con éxito para identificar positivamente a las víctimas de incidentes con víctimas en masa, [160] cuerpos o partes de cuerpos en accidentes graves y víctimas individuales en fosas comunes de guerra, mediante el emparejamiento con miembros de la familia.

    El perfil de ADN también se usa en las pruebas de paternidad de ADN para determinar si alguien es el padre biológico o el abuelo de un niño con la probabilidad de que la paternidad sea típicamente del 99,99% cuando el presunto padre está relacionado biológicamente con el niño. Los métodos normales de secuenciación del ADN ocurren después del nacimiento, pero existen nuevos métodos para probar la paternidad mientras la madre aún está embarazada. [161]

    Enzimas de ADN o ADN catalítico

    Las desoxirribozimas, también llamadas ADNzimas o ADN catalítico, se descubrieron por primera vez en 1994. [162] En su mayoría son secuencias de ADN monocatenarias aisladas de un gran conjunto de secuencias de ADN aleatorias mediante un enfoque combinatorio llamado selección in vitro o evolución sistemática de ligandos por enriquecimiento exponencial. (SELEX). Las ADNzimas catalizan una variedad de reacciones químicas, incluida la escisión de ARN-ADN, la ligadura de ARN-ADN, la fosforilación-desfosforilación de aminoácidos, la formación de enlaces carbono-carbono, etc. Las ADNzimas pueden mejorar la velocidad catalítica de las reacciones químicas hasta 100.000.000.000 veces más que la reacción no catalizada. [163] La clase de ADNzimas más estudiada son los tipos de escisión de ARN que se han utilizado para detectar diferentes iones metálicos y diseñar agentes terapéuticos. Se han informado varias ADNzimas específicas de metales, incluida la ADNzima GR-5 (específica del plomo), [162] las ADNzimas CA1-3 (específicas del cobre), [164] la ADNzima 39E (específica de uranilo) y la ADNzima NaA43 ( específico de sodio). [165] La ADNzima NaA43, que se informa que es más de 10.000 veces selectiva para el sodio sobre otros iones metálicos, se utilizó para fabricar un sensor de sodio en tiempo real en las células.

    Bioinformática

    La bioinformática implica el desarrollo de técnicas para almacenar, extraer datos, buscar y manipular datos biológicos, incluidos los datos de la secuencia de ácidos nucleicos del ADN. Estos han llevado a avances ampliamente aplicados en informática, especialmente algoritmos de búsqueda de cadenas, aprendizaje automático y teoría de bases de datos. [166] Se desarrollaron algoritmos de búsqueda o coincidencia de cadenas, que encuentran una ocurrencia de una secuencia de letras dentro de una secuencia de letras más grande, para buscar secuencias específicas de nucleótidos. [167] La ​​secuencia de ADN puede alinearse con otras secuencias de ADN para identificar secuencias homólogas y localizar las mutaciones específicas que las hacen distintas. Estas técnicas, especialmente la alineación de secuencias múltiples, se utilizan para estudiar las relaciones filogenéticas y la función de las proteínas. [168] Los conjuntos de datos que representan el valor de secuencias de ADN de genomas completos, como los producidos por el Proyecto del Genoma Humano, son difíciles de usar sin las anotaciones que identifican la ubicación de los genes y los elementos reguladores en cada cromosoma. Las regiones de la secuencia de ADN que tienen los patrones característicos asociados con genes que codifican proteínas o ARN pueden identificarse mediante algoritmos de búsqueda de genes, que permiten a los investigadores predecir la presencia de productos genéticos particulares y sus posibles funciones en un organismo incluso antes de que hayan sido aislados. experimentalmente. [169] También se pueden comparar genomas completos, lo que puede arrojar luz sobre la historia evolutiva de un organismo en particular y permitir el examen de eventos evolutivos complejos.

    Nanotecnología de ADN

    La nanotecnología del ADN utiliza las propiedades únicas de reconocimiento molecular del ADN y otros ácidos nucleicos para crear complejos de ADN ramificado autoensamblados con propiedades útiles. [170] Por tanto, el ADN se utiliza como material estructural más que como portador de información biológica. Esto ha llevado a la creación de celosías periódicas bidimensionales (tanto basadas en mosaicos como utilizando el Origami de ADN método) y estructuras tridimensionales en forma de poliedros. [171] También se han demostrado dispositivos nanomecánicos y autoensamblaje algorítmico, [172] y estas estructuras de ADN se han utilizado para moldear la disposición de otras moléculas, como nanopartículas de oro y proteínas de estreptavidina. [173]

    Historia y antropología

    Debido a que el ADN recopila mutaciones a lo largo del tiempo, que luego se heredan, contiene información histórica y, al comparar las secuencias de ADN, los genetistas pueden inferir la historia evolutiva de los organismos, su filogenia. [174] Este campo de la filogenética es una herramienta poderosa en biología evolutiva. Si se comparan las secuencias de ADN dentro de una especie, los genetistas de poblaciones pueden aprender la historia de poblaciones particulares. Esto se puede utilizar en estudios que van desde la genética ecológica hasta la antropología.

    Almacenamiento de informacion

    El ADN como dispositivo de almacenamiento de información tiene un potencial enorme, ya que tiene una densidad de almacenamiento mucho mayor en comparación con los dispositivos electrónicos. Sin embargo, los altos costos, los tiempos de lectura y escritura lentos (latencia de la memoria) y la confiabilidad insuficiente han impedido su uso práctico. [175] [176]

    El ADN fue aislado por primera vez por el médico suizo Friedrich Miescher, quien, en 1869, descubrió una sustancia microscópica en el pus de los vendajes quirúrgicos desechados. Como residía en los núcleos de las células, lo llamó "nucleína". [177] [178] En 1878, Albrecht Kossel aisló el componente no proteico de "nucleína", el ácido nucleico, y luego aisló sus cinco nucleobases primarias. [179] [180]

    En 1909, Phoebus Levene identificó la unidad de nucleótidos base, azúcar y fosfato del ARN (entonces llamado "ácido nucleico de levadura"). [181] [182] [183] ​​En 1929, Levene identificó el azúcar desoxirribosa en el "ácido nucleico del timo" (ADN).[184] Levene sugirió que el ADN consistía en una cadena de cuatro unidades de nucleótidos unidas entre sí a través de los grupos fosfato ("hipótesis del tetranucleótido"). Levene pensó que la cadena era corta y las bases se repetían en un orden fijo. En 1927, Nikolai Koltsov propuso que los rasgos heredados se heredarían a través de una "molécula hereditaria gigante" formada por "dos hebras de espejo que se replicarían de forma semiconservadora utilizando cada hebra como plantilla". [185] [186] En 1928, Frederick Griffith en su experimento descubrió que los rasgos de la forma "suave" de Neumococo podría transferirse a la forma "rugosa" de la misma bacteria mezclando bacterias "lisas" muertas con la forma viva "rugosa". [187] [188] Este sistema proporcionó la primera sugerencia clara de que el ADN transporta información genética.

    En 1933, mientras estudiaba huevos vírgenes de erizo de mar, Jean Brachet sugirió que el ADN se encuentra en el núcleo celular y que el ARN está presente exclusivamente en el citoplasma. En ese momento, se pensaba que el "ácido nucleico de levadura" (ARN) se producía solo en plantas, mientras que el "ácido nucleico del timo" (ADN) solo en animales. Se pensaba que este último era un tetrámero, con la función de amortiguar el pH celular. [189] [190]

    En 1937, William Astbury produjo los primeros patrones de difracción de rayos X que mostraron que el ADN tenía una estructura regular. [191]

    En 1943, Oswald Avery, junto con sus colaboradores Colin MacLeod y Maclyn McCarty, identificaron el ADN como el principio transformador, apoyando la sugerencia de Griffith (experimento de Avery-MacLeod-McCarty). [192] A fines de 1951, Francis Crick comenzó a trabajar con James Watson en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. El papel del ADN en la herencia se confirmó en 1952 cuando Alfred Hershey y Martha Chase en el experimento Hershey-Chase mostraron que el ADN es el material genético del fago T2 de las enterobacterias. [193]

    En mayo de 1952, Raymond Gosling, un estudiante graduado que trabajaba bajo la supervisión de Rosalind Franklin, tomó una imagen de difracción de rayos X, etiquetada como "Foto 51", [194] con altos niveles de hidratación del ADN. Esta foto fue entregada a Watson y Crick por Maurice Wilkins y fue fundamental para que obtengan la estructura correcta del ADN. Franklin les dijo a Crick y Watson que la columna vertebral tenía que estar en el exterior. Antes de eso, Linus Pauling, Watson y Crick, tenían modelos erróneos con las cadenas adentro y las bases apuntando hacia afuera. Su identificación del grupo espacial para los cristales de ADN le reveló a Crick que las dos cadenas de ADN eran antiparalelas. [195]

    En febrero de 1953, Linus Pauling y Robert Corey propusieron un modelo para ácidos nucleicos que contiene tres cadenas entrelazadas, con los fosfatos cerca del eje y las bases en el exterior. [196] Watson y Crick completaron su modelo, que ahora se acepta como el primer modelo correcto de la doble hélice del ADN. El 28 de febrero de 1953, Crick interrumpió la hora del almuerzo de los clientes en el pub The Eagle en Cambridge para anunciar que él y Watson habían "descubierto el secreto de la vida". [197]

    El número de la revista del 25 de abril de 1953 Naturaleza publicó una serie de cinco artículos que proporcionan el ADN de estructura de doble hélice de Watson y Crick y la evidencia que lo respalda. [198] La estructura se informó en una carta titulada "ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Una estructura para el ácido nucleico desoxirribosa", en el que dijeron:" No ha pasado desapercibido que el emparejamiento específico que hemos postulado sugiere inmediatamente un posible mecanismo de copia del material genético ". [9] Esta carta fue seguida por una carta de Franklin y Gosling, que fue la primera publicación de sus propios datos de difracción de rayos X y de su método de análisis original. [42] [199] Luego siguió una carta de Wilkins y dos de sus colegas, que contenía un análisis de en vivo Patrones de rayos X de ADN-B, y que respaldaron la presencia en vivo de la estructura de Watson y Crick. [43]

    En 1962, después de la muerte de Franklin, Watson, Crick y Wilkins recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina. [200] Los premios Nobel se otorgan solo a los beneficiarios vivos. Continúa el debate sobre quién debería recibir crédito por el descubrimiento. [201]

    En una influyente presentación en 1957, Crick expuso el dogma central de la biología molecular, que predijo la relación entre el ADN, el ARN y las proteínas, y articuló la "hipótesis del adaptador". [202] La confirmación final del mecanismo de replicación que estaba implícito en la estructura de doble hélice siguió en 1958 a través del experimento Meselson-Stahl. [203] El trabajo adicional de Crick y colaboradores mostró que el código genético se basaba en tripletes de bases que no se superponen, llamados codones, lo que permite a Har Gobind Khorana, Robert W. Holley y Marshall Warren Nirenberg descifrar el código genético. [204] Estos hallazgos representan el nacimiento de la biología molecular. [205]


    Breve historia

    Breve historia de la elaboración de perfiles de ADN basada en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en el trabajo de casos forenses

    A principios de la década de 1990, la ciencia forense comenzó a alejarse de marcadores como el D1S80, que consiste en unidades de repetición de núcleos grandes y un tamaño de amplicón grande general [1-4] a repeticiones en tándem cortas (STR) [5-12]. Los primeros kits comerciales ampliamente utilizados diseñados para la tipificación de múltiples STR en una sola reacción estuvieron disponibles a fines de la década de 1990 y principios de la de 2000 [13-18]. La PCR permitió la generación de información genética a partir de cantidades diminutas de ADN, la multiplexación de cebadores permitió la generación de datos genéticos de múltiples sitios a partir de la misma alícuota de ADN, lo que redujo el consumo de muestras, los cebadores fluorescentes asistieron a la multiplexación y los nuevos sistemas de tipificación automatizados y el uso de STR mejoraron la posibilidades de perfilar muestras de mala calidad. A medida que surgió el deseo de un mayor poder de discriminación entre individuos, aumentó el número de loci objetivo de un único múltiplex y ahora hay varios kits comercialmente disponibles y bien validados, que incorporan 15-16 loci STR altamente variables (más amelogenina), tales como como sistemas PowerPlex ® ESX y ESI [19-21] y AmpFl STR ® NGM [22]. Estos nuevos kits también incluyen mejoras en el diseño de los cebadores, la composición del tampón y las condiciones de amplificación que mejoran el análisis de trazas de muestras [19-22].

    El deseo de comparar perfiles de ADN entre casos a lo largo del tiempo y entre jurisdicciones (y las legislaciones asociadas en muchos países de todo el mundo que apoyan el establecimiento de bases de datos nacionales de ADN) dictaba que la comunidad forense seleccionara un conjunto básico de loci para la generación de perfiles de ADN. La comunidad forense internacional identificó un pequeño conjunto de loci centrales que consisten principalmente en loci de repetición en tándem de tetranucleótidos [23, 24]. Aunque los loci utilizados por cada jurisdicción no son siempre los mismos, existe una cantidad considerable de superposición en los loci utilizados entre las jurisdicciones.

    Si bien el establecimiento de un conjunto consensuado de loci STR centrales permite comparar perfiles entre jurisdicciones y a lo largo del tiempo mediante el uso de bases de datos nacionales, también puede estar sofocando simultáneamente oportunidades para mejorar la calidad y eficiencia del servicio prestado. Cambiar el tipo de marcadores utilizados, de STR a polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), puede resultar en un mayor éxito de más muestras forenses y ser más adaptable a sistemas de tipificación miniaturizados y / o de alto rendimiento. En teoría, los tamaños de amplicón más pequeños de los SNP se prestan bien a la producción de perfiles genéticos a partir de ADN degradado y traza. Sin embargo, su reducido nivel de polimorfismo en relación con los STR utilizados habitualmente es una desventaja. Esto puede superarse con números suficientes, aunque puede dificultar la resolución de la mezcla. Aunque se dispone de sistemas sensibles de elaboración de perfiles de individualización basados ​​en SNP [25, 26], no se utilizan de forma rutinaria.

    Una mejora importante que la comunidad forense ha desarrollado para ayudar en la tipificación de ADN degradado y traza ha sido la reciente reingeniería de los cebadores de los sistemas STR centrales, de modo que se colocan más cerca de las unidades repetidas para reducir la longitud. de las regiones flanqueantes amplificadas [27-36]. El uso de cambiadores de movilidad (enlazadores no nucleotídicos, Applied Biosystems, CA, EE. UU.) Y nuevas estrategias de diseño de múltiplex [como los kits ESI y ESX de Promega (WI, EE. UU.)] Han permitido que todos los CODIS (sistemas combinados de índice de ADN) y un conjunto europeo de loci que se amplificará como loci 'miniSTR', aumentando así la tasa de éxito en la elaboración de perfiles a partir de muestras difíciles [19, 35, 37].

    Breve historia de los tipos de muestras biológicas recopiladas y mecanografiadas para investigaciones forenses

    Las metodologías basadas en la PCR permitieron la generación de perfiles a partir de tipos de muestras no examinadas previamente, como colillas de cigarrillos [38], cabellos humanos individuales [39], orina [40], raspaduras de uñas [41] y marcas de mordeduras [42] - y también mejoró el éxito en la generación de perfiles útiles a partir de muestras de huesos y tejidos viejos, quemados y degradados [34, 43-50].

    En 1997 se informó que se podían generar perfiles de ADN a partir de objetos tocados [51]. Esto abrió posibilidades y condujo a la recolección de ADN de una gama más amplia de exhibiciones (que incluyen: herramientas, cuchillos para ropa, vehículos, armas de fuego, comida, ropa de cama, condones, cosméticos para labios, billeteras, joyas, vidrio, piel, papel, cables, etc.). ventanas, puertas y piedras) [52-69]. Un aumento concomitante en la aplicación de perfiles de ADN en investigaciones de una gama más amplia de delitos, incluidos robo, homicidio, laboratorios clandestinos, robo a mano armada, asaltos, delitos sexuales y delitos de volumen, acompañó al aumento en los tipos de exhibiciones. La disponibilidad inmediata de ADN de objetos tocados también ha contribuido al éxito de muchas bases de datos nacionales de ADN de delincuentes [70–76], ya que muchas se centraron en incluir perfiles de autores de delitos de volumen (como robos, delitos de vehículos, robos callejeros y casos de drogas) . Las sustancias biológicas tradicionales de relevancia forense, como la sangre y el semen, no se encuentran comúnmente en este tipo de escenas del crimen, pero los objetos tocados brindan un amplio margen para revelar el perfil de ADN del delincuente, y la frecuencia de reincidencia en estos delitos aumenta la probabilidad de múltiples hits en bases de datos.

    En los primeros años de la elaboración de perfiles de ADN, había varios escépticos dentro de la comunidad forense sobre la posibilidad de obtener perfiles de ADN a partir de objetos tocados. Sin embargo, después de realizar su propia investigación, revisaron sus puntos de vista sobre las trazas de ADN. Además de los escépticos, había directores de laboratorios forenses a quienes no les agradaban las posibles dificultades que traía el rastreo de ADN, ya que preveían un aumento significativo en las presentaciones de muestras que no tenían los recursos necesarios para procesar. Sin embargo, muchos más tarde utilizaron la perspectiva favorable de las trazas de ADN para abogar por un mayor personal y presupuestos y mejores instalaciones de laboratorio. La aplicación posterior de metodologías diseñadas para aumentar la probabilidad de obtener perfiles útiles, específicamente a partir de muestras muy diminutas, como la metodología de bajo número de copias (LCN) con ciclos adicionales o los métodos de ADN de plantilla baja (LTDNA), ha aumentado aún más la oportunidad de generar perfiles. a partir de muestras de trazas de la escena del crimen [77-81]. Sin embargo, estas aplicaciones pueden traer sus propios desafíos [82], que han reavivado el debate sobre el uso de trazas de ADN en el campo forense [83-87].

    Lo que en la actualidad se denomina comúnmente "ADN traza" o "ADN táctil" se ha denominado anteriormente como copia baja [77, 88] o plantilla baja [82, 89]. En nuestra opinión, la aplicación de un solo término, como trazas de ADN o LTDNA, puede ser una simplificación engañosa de una serie de procesos complejos. Trazar o tocar ADN puede ser el término apropiado cuando se refiere a la recolección de muestras biológicas diminutas en la escena del crimen o al proceso de recolección y extracción de pequeñas cantidades de material dentro de la muestra en el laboratorio forense. La plantilla baja se utiliza como descriptor para la fase de amplificación, donde es probable que el uso de pequeñas cantidades de material genere efectos estocásticos. Si bien el término LCN también se refiere a una plantilla baja, tiende a usarse para describir el proceso de aumento del número de ciclos en lugar de la cantidad presente. El perfil también podría denominarse "nivel bajo" en la fase de interpretación, lo que refleja que las alturas de los picos están por debajo de un nivel de umbral validado. En aras de la coherencia, en esta revisión utilizaremos el término "trazas de ADN" para referirnos a cualquier muestra que pueda caer por debajo de los umbrales recomendados en cualquier etapa del proceso: detección, recolección, extracción, amplificación e interpretación.

    Las trazas de ADN se refieren típicamente a muestras biológicas muy limitadas y / o invisibles y / o cantidades de ADN inferiores a 100 pg [88]. Sin embargo, algunos laboratorios utilizan un límite de 200 pg como límite umbral [82, 90]. Recientemente, se ha debatido la posibilidad de eliminar por completo los umbrales de plantilla de la definición, ya que representan un límite artificial para un fenómeno que es continuo. En cambio, se puede utilizar una evaluación del riesgo basada en las alturas de los picos del perfil de ADN resultante para determinar si estaba presente una cantidad adecuada de ADN y si los factores estocásticos afectaron o no al resultado del genotipo [91]. Debe reconocerse que una muestra de ADN con trazas aparentes en una fase de procesamiento en particular no significa necesariamente que ella, o los perfiles generados a partir de ella, seguirán considerándose una muestra de ADN con trazas en las fases posteriores. También debe entenderse que, a medida que cambian los métodos, es probable que también cambie cualquier cantidad umbral definida para trazas de ADN. Animamos a cualquier biólogo que trabaje con trazas de ADN a considerar todos los aspectos del proceso, en lugar de centrarse simplemente en la fase de interpretación. Para trabajar de manera eficaz con trazas de ADN, es necesario comprender los factores relacionados con su recolección, extracción, amplificación e interpretación, así como los problemas relacionados con la contaminación y la transferencia.


    Migración de homínidos

    Hace unos 2 millones de años, algunos homínidos emigraron de África. Se han asignado varios nombres a estos primeros homínidos, por ejemplo Homo heidelbergensis para reflejar el sitio original de su descubrimiento en Alemania. Eran bajos y robustos y construían refugios y usaban el fuego para mantenerse calientes en los climas más fríos y usaban lanzas de madera para cazar animales grandes. Una de estas especies de homínidos, los neandertales, se extendió rápidamente por Europa y prosperó durante cientos de miles de años. La evidencia antropológica y fósil puede interpretarse a favor de una serie de diferentes opciones para el proceso migratorio con mestizaje de diferentes ramas. Por ejemplo, los homínidos arcaicos que emigraron a Asia y cuyos artefactos se encontraron recientemente en Siberia se llaman denisovanos y estaban relacionados con los neandertales pero claramente diferentes genéticamente 9. El mestizaje humano también ocurrió con los neandertales, de modo que los genomas humanos modernos tienen aproximadamente un 1,2% de ascendencia neandertal, pero estas secuencias se observan muy raramente en africanos y muestran heterogeneidad en todo el genoma, ya que el cromosoma X tiene solo aproximadamente una quinta parte de la ascendencia neandertal de los autosomas. 10. Mientras tanto, los denisovanos se cruzaron con los antepasados ​​de los grupos oceánicos de humanos modernos. Actualmente, los habitantes de Nueva Guinea y los australianos tienen más del 3% de ascendencia denisovana, mientras que los otros grupos oceánicos más allá del estrecho de Makassar en Asia tienen de 0,9% a 3% de ascendencia denisovana. Los nativos norteamericanos tienen cantidades similares a los siberianos y los asiáticos orientales; esto es consistente con los modelos actuales de dispersión humana 11. Por lo tanto, diferentes grupos étnicos tienen diferentes cantidades de secuencia de ADN de homínido arcaico.

    Los datos africanos también sugieren que hubo algunos cruces con homínidos antiguos que continuaron existiendo en África hasta hace unos 35 000 años, con un 2-5% del ADN africano actual derivado de estos homínidos arcaicos con los que existe una ascendencia común de 1,2 a 1,3 millones. hace años que.

    Los descubrimientos recientes y la genética moderna enfatizan que Homo sapiens surgió como una entidad discreta en África hace más de 300 000 años. Esta observación se basa principalmente en nuevos hallazgos en una cueva marroquí 12, 13. Los grupos dominantes de Homo sapiens se estaban desarrollando en África, y estudios genéticos más recientes de Tishkoff et al. 14 enfatizan cómo los diferentes grupos aumentaron notablemente con más migraciones y adaptaciones a los notablemente diferentes ecosistemas de África. La división antropológica actual de los múltiples grupos o tribus africanas en cuatro grupos principales se basa en el uso de diferentes tipos de lenguaje que son consistentes con análisis genéticos, enfatizando la diversidad de formas de Homo sapiens en diferentes ambientes 15 (Fig. 1). Los estudios sugieren que todavía se utilizan más de 2000 idiomas en África. La evolución, migración y especialización de diferentes poblaciones continuó durante 2-3 millones de años mientras las poblaciones africanas estuvieron expuestas a ambientes notablemente diferentes en términos de dieta, diferentes cargas de patógenos en ambientes variados y diferencias de altitud. De hecho, las sorprendentes diferencias en el medio ambiente y la disponibilidad de alimentos han continuado durante milenios y persisten hasta el día de hoy, como lo ilustra una imagen general de los sistemas terrestres actuales en África 16 (Fig. 2). Hay paisajes africanos muy diferentes, y solo una pequeña parte de la masa terrestre tiene ríos importantes o una zona costera que permite el acceso a los peces. Fuera de África, el entorno terrestre, alimentario y patógeno también es muy diferente. El comercio importante de existencias de alimentos es solo una característica relativamente reciente en la mayor parte del mundo. Muchas poblaciones todavía viven en un entorno en el que dependen en gran medida de los cultivos locales y muchas también están sujetas a importantes cambios estacionales en los tipos de alimentos disponibles.

    A medida que los diferentes grupos africanos evolucionaron en respuesta a estas presiones externas, emigraron a través de África, por lo que surgió una mezcla sustancial de las diferentes poblaciones africanas, particularmente influenciadas por la migración bantú más reciente de África occidental al África subsahariana durante los últimos 4000 años. Por tanto, no es de extrañar que dentro de las muy grandes poblaciones africanas exista una gran diversidad genética.

    La disponibilidad de diferentes alimentos parece haber contribuido a algunas adaptaciones locales, por ejemplo, en la variación del número de copias de amilasa, la persistencia de la lactasa, la percepción del sabor amargo y, de hecho, la propensión a algunas hemoglobinopatías 17. También hay evidencia de amplificación local de los genes FADS 6, que aumentan la síntesis de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC PUFA) a partir de ácidos grasos de cadena media de origen vegetal.Estos pueden haber desempeñado un papel importante al permitir que las poblaciones africanas en un entorno predominantemente basado en plantas se expandieran rápidamente por todo el continente africano hace 60 000–80 000 años. La adaptación en el gen FADS ha involucrado diferentes alelos en diferentes ambientes, por ejemplo en Europa, donde nuevamente parece reflejar circunstancias ambientales cambiantes, por ejemplo el desarrollo de la agricultura 18. El riesgo predominante de infecciones también significa que los genes relacionados con el sistema inmunológico también han sido objetivos importantes para la selección. Los pigmeos evolucionaron en los bosques de África occidental, donde las fuentes de carne eran más escasas, mientras que los masai altos y delgados surgieron en África oriental sostenidos por su dieta alta en proteínas de leche, sangre y carne 19. Ahora se están haciendo intentos para vincular la amplia variación en la forma y apariencia humana, que es el fenotipo de Homo sapiens, con nuestra comprensión genética del papel y las interacciones de diferentes genes, pero esto está lejos de ser sencillo en la actualidad.


    Contenido

    Ludwik Hirszfeld (1884-1954) Editar

    Ludwik Hirszfeld fue un microbiólogo y serólogo polaco que fue presidente de la Sección de Grupos Sanguíneos del Segundo Congreso Internacional de Transfusión Sanguínea. Fundó la herencia de grupos sanguíneos con Erich von Dungern en 1910, y contribuyó enormemente a ella a lo largo de su vida. [8] Estudió los grupos sanguíneos ABO. En uno de sus estudios en 1919, Hirszfeld documentó los grupos sanguíneos ABO y el color del cabello de las personas en el frente macedonio, lo que lo llevó a descubrir que el color del cabello y el tipo de sangre no tenían correlación. Además de eso, observó que había una disminución del grupo sanguíneo A desde Europa occidental a la India y lo contrario para el grupo sanguíneo B. Él planteó la hipótesis de que la proporción de grupos sanguíneos de este a oeste provenía de dos grupos sanguíneos que consistían principalmente en A o B mutando del grupo sanguíneo O y mezclándose por migración o entremezclado. La mayor parte de su trabajo fue investigar los vínculos de los tipos de sangre con el sexo, la enfermedad, el clima, la edad, la clase social y la raza. Su trabajo lo llevó a descubrir que la úlcera péptica era más dominante en el grupo sanguíneo O, y que las madres de tipo sanguíneo AB tenían una alta proporción de nacimientos entre hombres y mujeres. [9]

    Arthur Mourant (1904-1994) Editar

    Arthur Mourant fue un hematólogo y químico británico. Recibió muchos premios, entre los que destaca el de Beca de la Royal Society. Su trabajo incluyó organizar los datos existentes sobre las frecuencias de los genes de los grupos sanguíneos y contribuir en gran medida al mapa genético del mundo a través de su investigación de los grupos sanguíneos en muchas poblaciones. Mourant descubrió los nuevos antígenos de los grupos sanguíneos de los sistemas Lewis, Henshaw, Kell y Rhesus, y analizó la asociación de grupos sanguíneos y varias otras enfermedades. También se centró en el significado biológico de los polimorfismos. Su trabajo proporcionó la base para la arqueogenética porque facilitó la separación de la evidencia genética de las relaciones biológicas entre las personas. Esta evidencia genética se utilizó previamente para ese propósito. También proporcionó material que podría utilizarse para evaluar las teorías de la genética de poblaciones. [10]

    William Boyd (1903-1983) Editar

    William Boyd fue un inmunoquímico y bioquímico estadounidense que se hizo famoso por su investigación sobre la genética de la raza en la década de 1950. [11] Durante la década de 1940, Boyd y Karl O. Renkonen descubrieron de forma independiente que las lectinas reaccionan de manera diferente a varios tipos de sangre, después de descubrir que los extractos crudos del frijol de lima y la arveja copetuda aglutinaban los glóbulos rojos del grupo sanguíneo A pero no los tipos sanguíneos. B u O. Esto finalmente condujo a la divulgación de miles de plantas que contenían estas proteínas. [12] Con el fin de examinar las diferencias raciales y los patrones de distribución y migración de varios grupos raciales, Boyd recogió y clasificó sistemáticamente muestras de sangre de todo el mundo, lo que llevó a su descubrimiento de que los grupos sanguíneos no están influenciados por el medio ambiente y se heredan. En su libro Genética y las razas del hombre (1950), Boyd categorizó la población mundial en 13 razas distintas, basándose en sus diferentes perfiles de tipo sanguíneo y su idea de que las razas humanas son poblaciones con diferentes alelos. [13] [14] Una de las fuentes de información más abundantes con respecto a los rasgos hereditarios relacionados con la raza sigue siendo el estudio de los grupos sanguíneos. [14]

    Preservación del ADN fósil Editar

    La recuperación de fósiles comienza con la selección de un sitio de excavación. Los sitios potenciales de excavación generalmente se identifican con la mineralogía de la ubicación y la detección visual de huesos en el área. Sin embargo, hay más formas de descubrir zonas de excavación utilizando tecnología como la fluorescencia de rayos X portátil de campo [15] y la reconstrucción estéreo densa. [16] Las herramientas utilizadas incluyen cuchillos, cepillos y paletas puntiagudas que ayudan en la remoción de fósiles de la tierra. [17]

    Para evitar contaminar el ADN antiguo, las muestras se manipulan con guantes y se almacenan a -20 ° C inmediatamente después de ser desenterradas. Asegurarse de que la muestra fósil se analice en un laboratorio que no se haya utilizado para otros análisis de ADN también podría prevenir la contaminación. [17] [18] Los huesos se muelen hasta obtener un polvo y se tratan con una solución antes del proceso de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). [18] Las muestras para la amplificación de ADN pueden no ser necesariamente huesos fósiles. La piel preservada, en sal o secada al aire, también se puede utilizar en determinadas situaciones. [19]

    La preservación del ADN es difícil porque la fosilización ósea se degrada y el ADN es modificado químicamente, generalmente por bacterias y hongos en el suelo. El mejor momento para extraer ADN de un fósil es cuando está recién sacado del suelo, ya que contiene seis veces más ADN en comparación con los huesos almacenados. La temperatura del sitio de extracción también afecta la cantidad de ADN obtenible, evidente por una disminución en la tasa de éxito de la amplificación del ADN si el fósil se encuentra en regiones más cálidas. Un cambio drástico del entorno de un fósil también afecta la preservación del ADN. Dado que la excavación provoca un cambio abrupto en el entorno del fósil, puede provocar un cambio fisicoquímico en la molécula de ADN. Además, la preservación del ADN también se ve afectada por otros factores, como el tratamiento del fósil desenterrado (por ejemplo, lavado, cepillado y secado al sol), el pH, la irradiación, la composición química de los huesos y el suelo, y la hidrología. Hay tres fases diagenéticas de perseveración. La primera fase es la putrefacción bacteriana, que se estima que causa una degradación del ADN de 15 veces. La fase 2 es cuando el hueso se degrada químicamente, principalmente por depurificación. La tercera fase diagenética ocurre después de que el fósil es excavado y almacenado, en la cual la degradación del ADN óseo ocurre más rápidamente. [18]

    Métodos de extracción de ADN Editar

    Una vez que se recolecta un espécimen de un sitio arqueológico, el ADN se puede extraer mediante una serie de procesos. [20] Uno de los métodos más comunes utiliza sílice y aprovecha las reacciones en cadena de la polimerasa para recolectar ADN antiguo de muestras de huesos. [21]

    Hay varios desafíos que se suman a la dificultad al intentar extraer ADN antiguo de fósiles y prepararlo para su análisis. El ADN se está dividiendo continuamente. Mientras el organismo está vivo, estas divisiones se reparan, sin embargo, una vez que un organismo ha muerto, el ADN comenzará a deteriorarse sin reparación. Esto da como resultado muestras que tienen hebras de ADN que miden alrededor de 100 pares de bases de longitud. La contaminación es otro desafío importante en múltiples pasos a lo largo del proceso. A menudo, otro ADN, como el ADN bacteriano, estará presente en la muestra original. Para evitar la contaminación, es necesario tomar muchas precauciones, como sistemas de ventilación separados y espacios de trabajo para trabajos de extracción de ADN antiguo. [22] Las mejores muestras para usar son fósiles frescos, ya que un lavado descuidado puede provocar el crecimiento de moho. [20] El ADN procedente de fósiles también contiene ocasionalmente un compuesto que inhibe la replicación del ADN. [23] También es difícil llegar a un consenso sobre qué métodos son mejores para mitigar los desafíos debido a la falta de repetibilidad causada por la singularidad de las muestras. [22]

    La extracción de ADN a base de sílice es un método utilizado como paso de purificación para extraer ADN de artefactos óseos arqueológicos y producir ADN que se puede amplificar mediante técnicas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). [23] Este proceso funciona utilizando sílice como un medio para unir el ADN y separarlo de otros componentes del proceso fósil que inhiben la amplificación por PCR. Sin embargo, la sílice en sí también es un fuerte inhibidor de la PCR, por lo que se deben tomar medidas cuidadosas para garantizar que la sílice se elimine del ADN después de la extracción. [24] El proceso general para la extracción de ADN utilizando el método basado en sílice se describe a continuación: [21]

    1. La muestra de hueso se limpia y la capa exterior se raspa
    2. La muestra se toma de una sección preferiblemente compacta
    3. La muestra se muele hasta obtener un polvo fino y se agrega a una solución de extracción para liberar el ADN.
    4. La solución de sílice se agrega y se centrifuga para facilitar la unión del ADN.
    5. Se elimina la solución de unión y se agrega un tampón a la solución para liberar el ADN de la sílice.

    Una de las principales ventajas de la extracción de ADN a base de sílice es que es relativamente rápida y eficiente, y solo requiere una configuración de laboratorio básica y productos químicos. También es independiente del tamaño de la muestra, ya que el proceso se puede escalar para adaptarse a cantidades mayores o menores. Otro beneficio es que el proceso se puede ejecutar a temperatura ambiente. Sin embargo, este método tiene algunos inconvenientes. Básicamente, la extracción de ADN a base de sílice solo se puede aplicar a muestras de huesos y dientes, no se pueden usar en tejidos blandos. Si bien funcionan bien con una variedad de fósiles diferentes, pueden ser menos efectivos en fósiles que no son frescos (por ejemplo, fósiles tratados para museos). Además, la contaminación representa un riesgo para toda la replicación del ADN en general, y este método puede dar lugar a resultados engañosos si se aplica a material contaminado. [21]

    La reacción en cadena de la polimerasa es un proceso que puede amplificar segmentos de ADN y se utiliza a menudo en ADN antiguo extraído. Tiene tres pasos principales: desnaturalización, recocido y extensión. La desnaturalización divide el ADN en dos hebras simples a altas temperaturas. El recocido implica unir las cadenas de cebadores de ADN a las cadenas simples que permiten que la polimerasa Taq se una al ADN. La extensión ocurre cuando la polimerasa Taq se agrega a la muestra y hace coincidir los pares de bases para convertir las dos hebras simples en dos hebras dobles completas. [20] Este proceso se repite muchas veces y, por lo general, se repite un mayor número de veces cuando se utiliza con ADN antiguo. [25] Algunos problemas con la PCR es que requiere pares de cebadores superpuestos para el ADN antiguo debido a las secuencias cortas. También puede haber una "PCR de salto" que provoca la recombinación durante el proceso de PCR, lo que puede dificultar el análisis del ADN en muestras no homogéneas.

    Métodos de análisis de ADN Editar

    El ADN extraído de restos fósiles se secuencia principalmente mediante secuenciación paralela masiva, [26] que permite la amplificación y secuenciación simultáneas de todos los segmentos de ADN en una muestra, incluso cuando está muy fragmentada y de baja concentración. [25] Implica adjuntar una secuencia genérica a cada hebra a la que se pueden unir los cebadores genéricos y, por lo tanto, se amplifica todo el ADN presente. Por lo general, esto es más costoso y requiere más tiempo que la PCR, pero debido a las dificultades involucradas en la amplificación del ADN antiguo, es más barato y más eficiente. [25] Un método de secuenciación paralela masiva, desarrollado por Margulies et al., Emplea PCR en emulsión basada en perlas y pirosecuenciación, [27] y se encontró que es poderoso en análisis de ADNa porque evita la pérdida potencial de muestra, competencia de sustrato para plantillas y propagación de errores en la replicación. [28]

    La forma más común de analizar una secuencia de ADN es compararla con una secuencia conocida de otras fuentes, y esto podría hacerse de diferentes maneras para diferentes propósitos.

    La identidad del fósil que queda se puede descubrir comparando su secuencia de ADN con la de especies conocidas utilizando software como BLASTN. [28] Este enfoque arqueogenético es especialmente útil cuando la morfología del fósil es ambigua. [29] Aparte de eso, la identificación de especies también se puede realizar mediante la búsqueda de marcadores genéticos específicos en una secuencia de ADNa. Por ejemplo, la población indígena estadounidense se caracteriza por RFLP mitocondriales específicas y deleciones definidas por Wallace et al. [30]

    Un estudio de comparación de ADN también puede revelar la relación evolutiva entre dos especies. El número de diferencias de base entre el ADN de una especie antigua y el de una especie existente estrechamente relacionada se puede utilizar para estimar el tiempo de divergencia de esas dos especies con respecto a su último antepasado común. [26] La filogenia de algunas especies extintas, como los lobos marsupiales australianos y los perezosos terrestres estadounidenses, se ha construido mediante este método. [26] El ADN mitocondrial en animales y el ADN de cloroplasto en plantas se usan generalmente para este propósito porque tienen cientos de copias por célula y, por lo tanto, son más fácilmente accesibles en fósiles antiguos. [26]

    Otro método para investigar la relación entre dos especies es mediante la hibridación de ADN. Se permite que los segmentos de ADN monocatenario de ambas especies formen enlaces de pares complementarios entre sí. Las especies más estrechamente relacionadas tienen una estructura genética más similar y, por lo tanto, una señal de hibridación más fuerte. Scholz y col. llevó a cabo la hibridación de transferencia del sur en aDNA de Neandertal (extraído del fósil W-NW y Krapina). Los resultados mostraron una débil hibridación humano-neandertal antiguo y una fuerte hibridación humano antiguo-humano moderno. La hibridación humano-chimpancé y neandertal-chimpancé son igualmente débiles. Esto sugiere que los humanos y los neandertales no están tan estrechamente relacionados como dos individuos de la misma especie, pero están más relacionados entre sí que con los chimpancés. [18]

    También ha habido algunos intentos de descifrar aDNA para proporcionar información fenotípica valiosa de especies antiguas. Esto siempre se hace mapeando una secuencia de ADN en el cariotipo de una especie estrechamente relacionada bien estudiada, que comparte muchos rasgos fenotípicos similares. [28] Por ejemplo, Green et al. compararon la secuencia de ADNa del fósil de Neanderthal Vi-80 con la secuencia de cromosomas X e Y humanos modernos, y encontraron una similitud en 2,18 y 1,62 bases por 10.000 respectivamente, lo que sugiere que la muestra de Vi-80 era de un individuo masculino. [28] Otros estudios similares incluyen el hallazgo de una mutación asociada con enanismo en Arabidopsis en el antiguo algodón de Nubia, [29] e investigación sobre el lugar de percepción del sabor amargo en los neandertales. [31]

    Arqueología humana Editar

    África Editar

    Se cree que los humanos modernos evolucionaron en África al menos 200 kya (hace miles de años), [32] con alguna evidencia que sugiere una fecha de más de 300 kya. [33] El examen del ADN mitocondrial (ADNmt), el ADN del cromosoma Y y el ADN del cromosoma X indica que la población más temprana que abandonó África consistió en aproximadamente 1500 hombres y mujeres. [32] Varios estudios han sugerido que las poblaciones estaban "estructuradas" geográficamente hasta cierto punto antes de la expansión fuera de África, lo que sugiere la antigüedad de los linajes de ADNmt compartidos. [32] Un estudio de 121 poblaciones de varios lugares del continente encontró 14 "grupos" genéticos y lingüísticos, lo que sugiere una estructura geográfica antigua para las poblaciones africanas. [32] En general, los análisis genotípicos y fenotípicos han mostrado "grandes y subdivididos a lo largo de gran parte de su historia evolutiva". [32]

    El análisis genético ha respaldado las hipótesis arqueológicas de una migración a gran escala de hablantes de bantú hacia el sur de África de aproximadamente 5 kya. [32] El ADN microsatélite, los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) y los polimorfismos de inserción / deleción (INDELS) han demostrado que las poblaciones de habla nilosahariana se originan en Sudán. [32] Además, existe evidencia genética de que los descendientes de hablantes de Nilo-Sahara que hablan Chad emigraron de Sudán al lago Chad alrededor de 8 kya. [32] La evidencia genética también ha indicado que las poblaciones no africanas hicieron contribuciones significativas al acervo genético africano. [32] Por ejemplo, el pueblo beja del África sahariana tiene altos niveles de ADN cushítico del Medio Oriente y del este de África. [32]

    Europa Editar

    El análisis del ADNmt muestra que Eurasia estuvo ocupada en un solo evento migratorio entre 60 y 70 kya. [1] La evidencia genética muestra que la ocupación del Cercano Oriente y Europa no ocurrió antes de los 50 kya. [1] El estudio del haplogrupo U ha mostrado dispersiones separadas del Cercano Oriente tanto en Europa como en el norte de África. [1]

    Gran parte del trabajo realizado en arqueogenética se centra en la transición neolítica en Europa. [34] El análisis de Cavalli-Svorza de los patrones genético-geográficos lo llevó a concluir que hubo una afluencia masiva de poblaciones del Cercano Oriente a Europa al comienzo del Neolítico. [34] Este punto de vista lo llevó a "enfatizar fuertemente la expansión de los primeros agricultores a expensas de las poblaciones de forrajeo indígenas del Mesolítico". [34] El análisis de ADNmt en la década de 1990, sin embargo, contradecía este punto de vista. MEGABYTE. Richards estimó que entre el 10 y el 22% de los ADNmt europeos existentes procedían de poblaciones del Cercano Oriente durante el Neolítico. [34] La mayoría de los ADNmt estaban "ya establecidos" entre los grupos mesolíticos y paleolíticos existentes. [34] La mayoría de los "linajes de la región de control" del ADNmt europeo moderno se remontan a un evento fundador de la reocupación del norte de Europa hacia el final del Último Máximo Glacial (LGM). [1] Un estudio de ADNmt europeo existente sugiere que esta reocupación ocurrió después del final del LGM, aunque otro sugiere que ocurrió antes. [1] [34] El análisis de los haplogrupos V, H y U5 respalda un modelo de “colonización pionera” de la ocupación europea, con la incorporación de poblaciones forrajeras en las poblaciones neolíticas que llegan. [34] Además, el análisis de ADN antiguo, no solo el ADN existente, está arrojando luz sobre algunas cuestiones. Por ejemplo, la comparación del ADN neolítico y mesolítico ha indicado que el desarrollo de la lechería precedió a la tolerancia generalizada a la lactosa. [34]

    Asia meridional Editar

    El sur de Asia ha servido como el principal corredor temprano para la dispersión geográfica de los humanos modernos desde fuera de África. [35] Con base en estudios de la línea M de ADNmt, algunos han sugerido que los primeros ocupantes de la India fueron hablantes austroasiáticos que ingresaron entre 45 y 60 kya. [35] El acervo genético indio tiene contribuciones de los primeros colonos, así como poblaciones de Asia occidental y Asia central de migraciones no anteriores a 8 kya.[35] La falta de variación en los linajes de ADNmt en comparación con los linajes del cromosoma Y indica que principalmente los hombres participaron en estas migraciones. [35] El descubrimiento de dos subramas U2i y U2e del linaje U mtDNA, que surgió en Asia Central, ha "modulado" la visión de una gran migración desde Asia Central a la India, ya que las dos ramas divergieron 50 kya. [35] Además, U2e se encuentra en grandes porcentajes en Europa pero no en India, y viceversa para U2i, lo que implica que U2i es originario de India. [35]

    Este de Asia Editar

    El análisis de las secuencias de ADNmt y NRY (región no recombinante del cromosoma Y) ha indicado que la primera gran dispersión fuera de África pasó por Arabia Saudita y la costa de la India entre 50 y 100 kya, y una segunda gran dispersión ocurrió entre 15 y 50 kya al norte de el Himalaya. [36]

    Se ha trabajado mucho para descubrir el alcance de las migraciones de norte a sur y de sur a norte dentro de Asia oriental. [36] La comparación de la diversidad genética de los grupos del noreste con los del sureste ha permitido a los arqueólogos concluir que muchos de los grupos del noreste de Asia procedían del sureste. [36] El estudio Pan-Asian SNP (polimorfismo de un solo nucleótido) encontró "una correlación fuerte y altamente significativa entre la diversidad de haplotipos y la latitud", que, cuando se combina con el análisis demográfico, apoya el caso de una ocupación principalmente de sur a norte de Este de Asia. [36] La arqueogenética también se ha utilizado para estudiar las poblaciones de cazadores-recolectores en la región, como los Ainu de Japón y los grupos Negrito en Filipinas. [36] Por ejemplo, el estudio Pan-Asian SNP encontró que las poblaciones Negrito en Malasia y las poblaciones Negrito en Filipinas estaban más estrechamente relacionadas con poblaciones locales no Negrito que entre sí, lo que sugiere que las poblaciones Negrito y no Negrito están vinculadas por un evento de entrada en el este de Asia, aunque otros grupos Negrito comparten afinidades, incluso con los aborígenes australianos. [36] Una posible explicación de esto es una mezcla reciente de algunos grupos Negrito con sus poblaciones locales.

    Américas Editar

    La arqueogenética se ha utilizado para comprender mejor la población de las Américas desde Asia. [37] Se ha estimado que los haplogrupos de ADNmt de los nativos americanos están entre 15 y 20 kya, aunque hay alguna variación en estas estimaciones. [37] Los datos genéticos se han utilizado para proponer varias teorías sobre cómo se colonizó América. [37] Aunque la teoría más extendida sugiere "tres oleadas" de migración después de la LGM a través del Estrecho de Bering, los datos genéticos han dado lugar a hipótesis alternativas. [37] Por ejemplo, una hipótesis propone una migración de Siberia a América del Sur de 20 a 15 kya y una segunda migración que se produjo después de la recesión glacial. [37] Los datos del cromosoma Y han llevado a algunos a sostener que hubo una única migración a partir de las montañas de Altai de Siberia entre 17.2 y 10.1 kya, después del LGM. [37] El análisis tanto del ADNmt como del ADN del cromosoma Y revela evidencia de "pequeñas poblaciones fundadoras". [37] El estudio de los haplogrupos ha llevado a algunos científicos a concluir que una migración hacia el sur hacia las Américas desde una pequeña población era imposible, aunque un análisis separado ha encontrado que tal modelo es factible si tal migración ocurriera a lo largo de las costas. [37]

    Australia y Nueva Guinea Editar

    Finalmente, la arqueogenética se ha utilizado para estudiar la ocupación de Australia y Nueva Guinea. [38] Los aborígenes de Australia y Nueva Guinea son fenotípicamente muy similares, pero el ADNmt ha demostrado que esto se debe a la convergencia de vivir en condiciones similares. [38] Las regiones no codificantes de mt-DNA no han mostrado “similitudes” entre las poblaciones aborígenes de Australia y Nueva Guinea. [38] Además, no se comparten linajes NRY importantes entre las dos poblaciones. La alta frecuencia de un solo linaje NRY exclusivo de Australia junto con la “baja diversidad de haplotipos de repetición en tándem corta del cromosoma Y asociado al linaje (Y-STR)” proporcionan evidencia de un evento de “fundador o cuello de botella reciente” en Australia. [38] Pero existe una variación relativamente grande en el mtDNA, lo que implicaría que el efecto de cuello de botella afectó principalmente a los hombres. [38] Juntos, los estudios de NRY y mtDNA muestran que el evento de división entre los dos grupos fue de más de 50kya, lo que arroja dudas sobre la ascendencia común reciente entre los dos. [38]

    Plantas y animales Editar

    La arqueogenética se ha utilizado para comprender el desarrollo de la domesticación de plantas y animales.

    Domesticación de plantas Editar

    La combinación de hallazgos genéticos y arqueológicos se ha utilizado para rastrear los primeros signos de domesticación de plantas en todo el mundo. Sin embargo, dado que los genomas nucleares, mitocondriales y de cloroplasto utilizados para rastrear el momento de origen de la domesticación han evolucionado a diferentes velocidades, su uso para rastrear la genealogía ha sido algo problemático. [39] El ADN nuclear en específico se usa sobre el ADN mitocondrial y de cloroplasto debido a su tasa de mutación más rápida, así como a su variación intraespecífica debido a una mayor consistencia de los marcadores genéticos del polimorfismo. [39] Los hallazgos en los "genes de domesticación" de cultivos (rasgos que se seleccionaron específicamente a favor o en contra) incluyen

    • tb1 (teosinte ramificado1): afecta la dominancia apical en el maíz [39]
    • tga1 (arquitectura de gluma de teosinte1): hacer que los granos de maíz sean compatibles para la conveniencia de los seres humanos [39]
    • te1 (Terminal ear1): afecta al peso de los granos [39]
    • fw2.2 - que afecta al peso en tomates [39]
    • BoCal - inflorescencia de brócoli y coliflor [39]

    Mediante el estudio de la arqueogenética en la domesticación de plantas, también se pueden descubrir signos de la primera economía global. La distribución geográfica de nuevos cultivos altamente seleccionados en una región que se encuentra en otra donde no se habría introducido originalmente, sirve como evidencia de una red comercial para la producción y el consumo de recursos fácilmente disponibles. [39]

    Domesticación de animales Editar

    La arqueogenética se ha utilizado para estudiar la domesticación de animales. [40] Al analizar la diversidad genética en poblaciones de animales domesticados, los investigadores pueden buscar marcadores genéticos en el ADN para brindar información valiosa sobre los posibles rasgos de las especies progenitoras. [40] Estos rasgos se utilizan luego para ayudar a distinguir los restos arqueológicos entre especímenes silvestres y domesticados. [40] Los estudios genéticos también pueden conducir a la identificación de antepasados ​​de animales domésticos. [40] La información obtenida de los estudios genéticos sobre las poblaciones actuales ayuda a guiar la búsqueda del arqueólogo para documentar estos antepasados. [40]

    La arqueogenética se ha utilizado para rastrear la domesticación de los cerdos en todo el mundo antiguo. [41] Estos estudios también revelan evidencia sobre los detalles de los primeros agricultores. [41] También se han utilizado métodos de arqueogenética para comprender mejor el desarrollo de la domesticación de perros. [42] Los estudios genéticos han demostrado que todos los perros son descendientes del lobo gris, sin embargo, actualmente se desconoce cuándo, dónde y cuántas veces se domesticaron los perros. [42] Algunos estudios genéticos han indicado múltiples domesticaciones, mientras que otros no. [42] Los hallazgos arqueológicos ayudan a comprender mejor este complicado pasado al proporcionar pruebas sólidas sobre la progresión de la domesticación de los perros. [42] Cuando los primeros humanos domesticaron a los perros, los restos arqueológicos de perros enterrados se volvieron cada vez más abundantes. [42] Esto no solo brinda más oportunidades para que los arqueólogos estudien los restos, sino que también proporciona pistas sobre la cultura humana primitiva. [42]


    Se prevé la construcción de varias estaciones de telemetría a lo largo de la costa este de EE. UU. Para comenzar a rastrear la actividad de UAP.

    ¿Son estos realmente signos de que las fuerzas armadas de EE. UU. Se están tomando este tema en serio? ¿O lo ha hecho entre bastidores durante bastante tiempo?

    Tómate un momento y respira. Coloque su mano sobre el área de su pecho, cerca de su corazón. Respire lentamente en el área durante aproximadamente un minuto, concentrándose en una sensación de tranquilidad que ingresa a su mente y cuerpo. Haga clic aquí para saber por qué sugerimos esto.

    La Fuerza Aérea de los Estados Unidos construirá una nueva estación de telemetría en Florida que utilizará equipos de seguimiento de última generación para registrar datos principalmente de ovnis. Es muy probable que este desarrollo esté relacionado con la afirmación del Aviador Ryan Graves de que hubo intrusiones sensibles en el espacio aéreo prácticamente a diario en la costa este de Florida durante dos años. Durante décadas, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos ha reservado el espacio aéreo específico en cuestión para preocupaciones de seguridad nacional. Claramente es una zona de exclusión aérea.

    Me había puesto en contacto con el supervisor examinador de planes del Departamento de Construcción del Condado de Pasco al momento de escribir este artículo. Durante los últimos siete años, Jeff Robert Blask ha tenido la distinción de ser parte de un progreso sustancial. Ha evaluado diseños de construcción para edificios que van desde nuevas residencias hasta nuevos hospitales para garantizar el cumplimiento del Código de Construcción de Florida.

    Un ingeniero de proyectos se comunicó con el condado de Pasco en abril de 2021 para obtener un permiso para la construcción de la instalación. El Sr. Blask entendió por su experiencia que el Gobierno Federal no requiere licencias para desarrollar en territorio estatal o municipal, por lo tanto, estaba perplejo en cuanto a por qué se pedía permiso para lo que claramente era un complejo militar. Cuando Jeff preguntó, el ingeniero de proyectos declaró que la propiedad fue arrendada y no propiedad del gobierno federal. Como resultado, la exención es inaplicable.

    La ubicación se compone de múltiples estructuras, incluida una torre de 100 pies de altura con una cúpula de radar, dos torres auxiliares plegables de 50 pies y una instalación de monitoreo elevada con una plataforma de observación.

    Planes aprobados (registro público)

    Planes aprobados (registro público)

    Planes aprobados (registro público)

    Planes aprobados (registro público)

    Jeff Blask escribió en su publicación:

    “Normalmente, no miraría este proyecto en particular con demasiado celo, especialmente porque la Base de la Fuerza Aérea MacDill está a unas 45 millas al sur en el extremo sur de la Bahía de Tampa. MacDill es el Comando Central para las operaciones de Oriente Medio. Sin embargo, siendo que soy un entusiasta de los ovnis de toda la vida y dado todo lo que ha ocurrido recientemente, mi radar se disparó, sin juego de palabras ".

    El Sr. Blask le dijo al ingeniero de proyectos “¡Vaya! Eso es un equipo pesado. Obviamente, esto es para rastrear la posible actividad de UAP que hemos tenido alrededor de nuestras costas en los últimos años ".

    "¡Lo tienes! Y de hecho, si está interesado en ese tema, también puede interesarle saber que esta instalación no está siendo supervisada por MacDill Air Force Base ... está siendo supervisada en su totalidad por Eglin ". respondió el ingeniero de proyectos.

    “Los activos en sí no están clasificados, sin embargo, los datos que se recopilarán sí lo son. Por lo tanto, esta instalación estará bajo guardias fuertemente armados y solo se permitirá la entrada a personas con autorización de alto secreto ". Agregó el ingeniero con el que estaba hablando el Sr. Flask.

    Jeff Flask ha escrito en su propia historia publicada en thejolt.net que se enteró de que se le pidió al contratista privado que construyera varias instalaciones similares junto con las áreas costeras.

    “No hace falta decir que me quedé un poco sin palabras. En primer lugar, confirmó con tanta indiferencia para qué se usaría este sitio y, en segundo lugar, este sitio está siendo monitoreado por la Base de la Fuerza Aérea Eglin, una gran base de 640 millas cuadradas que se encuentra a unas 60 millas al este de Pensacola, no MacDill, nuestra base local aquí en el área metropolitana de la Bahía de Tampa ". dijo Jeff Blask.

    Esto le demostró, en su propio nivel de base, que los militares ahora se están tomando en serio el tema de la UAP.

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    Exopolítica


    Cronología de la modificación genética en la agricultura

    Cronología de la modificación genética en la agricultura moderna

    Alrededor del 8000 a. C. Los seres humanos utilizan métodos de modificación tradicionales como la cría selectiva y el cruzamiento para criar plantas y animales con rasgos más deseables.

    1866 Gregor Mendel, un monje austriaco, cría dos tipos diferentes de guisantes e identifica el proceso básico de la genética.

    1922 El primer maíz híbrido se produce y vende comercialmente.

    1940 Los fitomejoradores aprenden a usar radiación o productos químicos para cambiar aleatoriamente el ADN de un organismo.

    1953 Sobre la base de los descubrimientos de la química Rosalind Franklin, los científicos James Watson y Francis Crick identifican la estructura del ADN.

    1973 Los bioquímicos Herbert Boyer y Stanley Cohen desarrollan la ingeniería genética insertando ADN de una bacteria en otra.

    1982 La FDA aprueba el primer producto OGM de consumo desarrollado mediante ingeniería genética: insulina humana para tratar la diabetes.

    1986 El gobierno federal establece el Marco Coordinado para la Regulación de la Biotecnología. Esta política describe cómo la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. (FDA), la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) y el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) trabajan juntos para regular la seguridad de los OGM.

    1992 La política de la FDA establece que los alimentos de plantas transgénicas deben cumplir los mismos requisitos, incluidos los mismos estándares de seguridad, que los alimentos derivados de plantas cultivadas tradicionalmente.

    1994 El primer producto transgénico creado mediante ingeniería genética, un tomate transgénico, está disponible para la venta después de que estudios evaluados por agencias federales demostraron que es tan seguro como los tomates cultivados tradicionalmente.

    Decenio de 1990 La primera ola de productos transgénicos creados a través de la ingeniería genética está disponible para los consumidores: calabaza de verano, soja, algodón, maíz, papayas, tomates, papas y canola. No todos están todavía disponibles para la venta.

    2003 La Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) desarrollan directrices y estándares internacionales para determinar la seguridad de los alimentos transgénicos.

    2005 La alfalfa transgénica y la remolacha azucarera están disponibles para la venta en los Estados Unidos.

    2015 La FDA aprueba una solicitud para la primera modificación genética en un animal para su uso como alimento, un salmón modificado genéticamente.

    2016 El Congreso aprueba una ley que exige el etiquetado de algunos alimentos producidos mediante ingeniería genética y utiliza el término "bioingeniería", que comenzará a aparecer en algunos alimentos.

    2017 Las manzanas transgénicas están disponibles para la venta en EE. UU.

    2019 La FDA completa la consulta sobre el primer alimento de una planta con genoma editado.


    Ralph Daniel Wright, Jr.

    La Corte Suprema de Florida revocó una condena por asesinato de dos cargos y una pena de muerte por el asesinato en 2007 de la ex novia de Wright, Paula O'Connor, y su hijo Alijah.

    El 6 de julio de 2007, Paula O'Conner y su hijo Alijah de 15 meses fueron encontrados fallecidos en su casa de Tampa, Florida. La madre fue estrangulada y su bebé asfixiado. Ralph Wright Jr., entonces un sargento de la Fuerza Aérea estacionado cerca, era el novio de O'Conner en ese momento, fue sospechoso y fue acusado de dos cargos de asesinato en primer grado.

    Hubo un desacuerdo entre Wright y O'Conner sobre si Alijah era o no hijo biológico de Wright, y además de este motivo, el caso del estado también se centró en un solo guante negro que estaba en la escena del crimen. Ese guante era del mismo tipo que se emitió para la unidad militar de Wright, pero las pruebas de ADN realizadas por el DDC no pudieron igualar el guante con Wright ni se pudo determinar absolutamente si ese guante realmente provenía o no de la base de la Fuerza Aérea de Wright.

    A pesar de la falta de evidencia forense, Wright fue declarado culpable de ambos cargos de asesinato y sentenciado a muerte en 2014. Las condenas fueron apeladas ante la Corte Suprema del Estado de Florida. Basándose en muchos factores, incluidos los resultados de las pruebas de ADN realizadas por DDC, en mayo de 2017 el tribunal anuló por unanimidad la condena de Wright por los asesinatos, y dictaminó que las pruebas en su contra eran "puramente circunstanciales".


    Los piojos y la evolución humana

    Los fósiles pueden decirnos mucho sobre la evolución humana, pero aún dejan muchas preguntas sin respuesta. Ahora, hay otra fuente de información, aunque no es para los aprensivos. Después de chupar nuestra sangre durante millones de años, los piojos de repente están demostrando su valor: su ADN resulta contener un tesoro de pistas sobre nuestra evolución.

    ¿De dónde vinimos?

    Fecha de emisión de PBS: 16 de febrero de 2011

    NEIL DEGRASSE TYSON (Astrofísico, Museo Americano de Historia Natural) : Hola, yo & # x27m Neil deGrasse Tyson, su anfitrión de NOVA scienceNOW, donde esta temporada estamos haciendo seis grandes preguntas. En este episodio: ¿De dónde venimos?

    El Sol, los planetas, nuestro hogar, la Tierra: ¿qué desencadenó su creación?

    Salí a la búsqueda de pruebas raras.

    . que & # x27s ha estado cayendo del cielo.

    RUBEN GARCIA (Cazador de meteoritos) : ¡Suena muy grande!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Y apunta a un nacimiento cósmico, más violento de lo que jamás imaginamos.

    Además, la vida: ha existido durante miles de millones de años, pero ¿cómo empezó?

    JOHN SUTHERLAND (Universidad de Manchester, Inglaterra ): Sabes lo que quieres hacer, pero no tienes una receta.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Durante décadas, hemos estado tratando de cocinar los componentes básicos de la vida, en el laboratorio, y recrear los orígenes de todo, pero las partes no parecían encajar, hasta ahora.

    JOHN SUTHERLAND: Éramos los chicos que retrocedimos y lo miramos de otra manera.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Es posible que un equipo haya vuelto sobre un paso clave en el nacimiento de la vida. ¿Cómo lo hicieron?

    ¿Y nosotros y nuestros orígenes? Dicen que estos tipos podrían resolver algunas de las cuestiones más complicadas de la evolución humana. ¡Piojos de la cabeza! ¡Ew!

    MARCA PIEDRA (Instituto Max Planck) : Los piojos han estado con nosotros y han evolucionado con nosotros desde que existimos.

    KATIE PASTOR (Soluciones para piojos) : Ahora, ¿ves, ahí mismo? Ahora ven directamente.

    ZIYA TONG (Corresponsal) : Oh Dios mío. ¡Oh Dios mío!

    KATIE SHEPHERD: Si quieres presionar el botón rojo de alarma en la escuela, todo lo que tienes que decir es la palabra & quotlicencia & quot.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Estos diminutos chupasangres están reescribiendo la historia de la humanidad.

    JEAN-JACQUES HUBLIN (Instituto Max Planck) : No podemos descuidar los piojos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Además, ¿de dónde viene tu identidad? Tu memoria, por supuesto.

    ANDRE FENTON (SUNY Downstate) : Mis recuerdos me definen.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Este investigador del cerebro hizo un gran descubrimiento sobre cómo se forman los recuerdos e incluso cómo se pueden borrar.

    ANDRE FENTON: Puedes borrar quién eres, y eso es algo alarmante.

    NEIL DEGRASSE TYSON: ¡Todo eso y más en este episodio de NOVA scienceNOW!

    ¿De dónde vinimos? ¿Cómo llegamos aquí? Nuestra historia, en el cosmos y en el planeta Tierra, fue moldeada por innumerables eventos, algunos obviamente épicos, otros aparentemente triviales, pero todos vitales para llevarnos a este punto, aquí y ahora, las personas que somos hoy.

    Una de las razones por las que estamos aquí, por las que existimos, es que la Tierra, cósmicamente hablando, se encuentra en un lugar relativamente pacífico: orbitando nuestro Sol en un círculo casi perfecto. Nuestro vecindario cósmico le ha otorgado a la vida miles de millones de años para evolucionar, en su mayoría sin perturbaciones. Pero, ¿de dónde vino esta propiedad inmobiliaria estable?

    Sabemos que las estrellas y los planetas, alguna vez, comenzaron así, con enormes nubes de gas y polvo. Cómo llegamos de aquí a aquí, aún no lo hemos descubierto exactamente. Pero últimamente, hemos encontrado algunas pruebas nuevas e intrigantes que nos dicen que nuestro pacífico sistema solar podría haber comenzado con un evento violento.

    Si queremos descubrir el secreto detrás del origen de nuestro sol y sus planetas, sería útil encontrar algunos restos del nacimiento en sí, un evento que tuvo lugar hace unos cuatro mil quinientos millones de años. Afortunadamente, quedan algunas rocas de nuestros primeros días, asteroides formados durante el nacimiento de nuestro sistema solar. De vez en cuando, algunos de ellos caen sobre la Tierra y, cuando lo hacen, se denominan meteoritos.

    He venido a los desiertos de Arizona para intentar localizar algunas rocas espaciales raras.

    LAURENCE GARVIE (Universidad del estado de Arizona) : Lugar perfecto para la caza de meteoritos: el sur de Arizona. Mira esto. No podrías pedir un lugar mejor. Es un desierto abierto. Es un viejo lecho de lago, por lo que la arena ha sido arrastrada, como ahora, y está exponiendo las rocas que están en el suelo. Y usted está buscando algo que se vea un poco diferente. Y lo sabrás cuando lo veas.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Bueno, yo & # x27m de la ciudad. Entonces todo esto se ve diferente. Te llevaré todo de vuelta.

    Entonces, ¿cómo ves un meteorito? Bueno, a veces, las señales son difíciles de pasar por alto. Algunos dejan impactos profundos en la Tierra, como el que hizo estallar el cráter Barringer de Arizona y # x27, hace 50.000 años. Pero la mayoría deja huellas menos obvias. Pueden ser tan pequeños como dados, reducidos a cenizas rocosas. Entonces tienen que distinguirse de las rocas de la Tierra.

    Un rasgo se destaca en casi todos los meteoritos: el metal lo tienen. Entonces, la mejor manera de encontrar un meteorito es escucharlo primero.

    No hay duda sobre eso.

    RUBEN GARCIA: Y podemos retomar eso, tan lejos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Rubén García trajo algunas muestras y me mostró por qué un detector de metales es el mejor amigo del cazador de meteoritos y # x27s.

    RUBEN GARCIA: Es lo que los cazadores de meteoritos llaman y el halo de cuota. No tienes que balancearte sobre el meteorito. Entras en esa zona del halo y oyes que el sonido sube.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Entras en la zona.

    RUBEN GARCIA: Eso nos gusta.

    Esto es muy típico de los meteoritos.

    Esto se llama condrita ordinaria. Y alrededor del 82 por ciento de todos los meteoritos que caigan serán de esa variedad.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Las condritas son meteoritos rocosos que no se han derretido por completo. Eso es lo que queremos encontrar.

    RUBEN GARCIA: Hay & # x27s más. De hecho, tenemos lo que llamamos bastones de meteorito, y esto es de lo que estaba hablando.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Estos son palos de golf. Sé. Esto es un golf.

    RUBEN GARCIA: Este es un palo de golf con un imán muy fuerte, en este caso, dos imanes muy fuertes adjuntos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Voy a probarlo. Mmm hmm.

    RUBEN GARCIA: . con el bastón y mira lo que tienes.

    RUBEN GARCIA: Ahí tienes. ¡Musica para mis oidos!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Encontré un meteorito.

    RUBEN GARCIA: Ciertamente lo has hecho.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Me quedo con este.

    ¿Están listos para encontrar algunos meteoritos?

    LAURENCE GARVIE: Vayamos a buscar algunos & # x27s.

    RUBEN GARCIA: Vamos a hacerlo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: La búsqueda de meteoritos es como tratar de encontrar un guijarro en kilómetros de playa.

    LAURENCE GARVIE: Uno de los estudiantes de posgrado ha encontrado algo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Oh gracias.

    RUBEN GARCIA: Suena muy grande.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Está bien.

    ESTUDIANTE GRADUADO: ¡Ahí está!

    NEIL DEGRASSE TYSON: ¿Un equipo agrícola?

    RUBEN GARCIA: Ese es tu primer & quot; meteoro-incorrecto & quot; ¡Felicitaciones!

    NEIL DEGRASSE TYSON: & quot; Meteorito equivocado? & quot

    NEIL DEGRASSE TYSON: Pero quiero un & quot; derecho de meteorito & quot.

    LAURENCE GARVIE: Así que todo lo que hacemos es desplegarnos ahora y simplemente.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Simplemente nos abrimos en abanico. Esta es una zona completa aquí.

    LAURENCE GARVIE: Podría estar en cualquier lugar aquí.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Tengo algo.

    LAURENCE GARVIE: No tiene las características de un meteorito.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Mmm. Esta búsqueda de meteoritos es mucho más difícil de lo que parece, y algunos días, no encuentras ninguno.

    Entonces me dijeron que se trataba de los restos de un cazador de meteoritos que salió desprevenido.

    Este es uno de esos días.

    Sin decirle lo que encontrará aquí.

    Afortunadamente, a lo largo de los años, los cazadores han encontrado más de 30 mil ejemplares. El más grande, con unas 60 toneladas, aterrizó en África hace 80.000 años. Algunos de los más raros son pedazos de la luna, explotados aquí después de impactos allí.

    Pero una de las cosas más interesantes de los meteoritos es que la mayoría se formaron hace cuatro mil quinientos millones de años, durante el nacimiento de nuestro sistema solar, cuando, por razones aún desconocidas, una nube de gas y polvo se transformó en un sol con planetas dando vueltas. Entonces, ¿pueden estas rocas espaciales decirnos qué desencadenó el evento?

    Aquí en Arizona State & # x27s Center for Meteorite Studies, su director, Mini Wadhwa.

    MEENAKSHI & quotMINI & quot WADHWA (Universidad del estado de Arizona) : Venga.

    NEIL DEGRASSE TYSON:. está tratando de descifrar nuestro pasado cósmico.

    MINI WADHWA: Aquí, te vestirás para ir al laboratorio limpio.

    NEIL DEGRASSE TYSON: La ropa protectora evita la contaminación por partículas extrañas.

    En el interior, Wadhwa descompone meteoritos en busca de su certificado de nacimiento químico. Después de triturarlos y disolverlos en ácido, puede identificar los átomos y moléculas en su interior. ¿Los resultados? Este meteorito de 4.500 millones de años está ligado a un tipo especial de átomo llamado níquel 60.

    MINI WADHWA: El níquel 60 es interesante para nosotros, porque es el producto de la descomposición, la hija del hierro 60. Y el hierro 60 es realmente lo que buscamos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: El níquel 60 se crea cuando otro átomo, el hierro 60, se desintegra por radiactividad. Ese número, 60, te dice cuántos protones y neutrones hay en un núcleo de átomo & # x27s, por lo que cuando se formó esta roca, hace cuatro mil quinientos millones de años, originalmente se infundió con hierro 60. Y se crea el hierro 60. en un solo lugar: una supernova.

    Una supernova es la explosión violenta y destructiva que marca la muerte de una estrella masiva. Eso significa que cuando estos meteoritos se estaban formando a partir de una nube de gas durante el nacimiento de nuestro sistema solar, la nube de gas había sido rociada con hierro 60 de una supernova en explosión.

    MINI WADHWA: Estamos interesados ​​en el hierro 60 porque puede ser expulsado por una supernova cercana.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Justo antes de que todos naciéramos.

    MINI WADHWA: . justo antes de que naciera el sistema solar.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Pero espere un minuto. Una supernova es una de las explosiones más poderosas del universo. Es tan luminoso que puede verse a miles de millones de años luz. Libera tanta energía en un instante como nuestro sol producirá durante sus 10 mil millones de años de vida. Entonces, ¿cómo podría un sistema solar bebé sobrevivir a un evento tan violento y destructivo?

    Bueno, resulta que algunos investigadores piensan que la razón por la que sobrevivimos es que la explosión de la supernova fue en realidad el detonante que creó nuestro sistema solar en primer lugar.

    ALAN BOSS (Institución Carnegie de Washington) : La única pregunta que estamos tratando de entender ahora es: "¿Podría tal supernova haber estado involucrada en la formación de nuestro propio sistema solar?"

    NEIL DEGRASSE TYSON: Alan Boss es un astrofísico convencido de que debemos nuestra existencia a una supernova. Él piensa que sucedió así: como todo lo demás en el universo, comenzamos como una nube de gas y polvo, luego una estrella masiva distante murió y se convirtió en supernova, enviando una onda de choque hacia nosotros cuando la onda de presión golpeó la nube, colapsó. y condensado, iniciando una cadena de eventos que llevaron a la formación de nuestro Sol.

    Puedes pensar en ello como una quitanieves.

    Puedes crear montículos de nieve o destruirlos.

    ERIK WILSON (Estación de esquí de Labrador Mountain) : Podemos hacer una u otra.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Entonces, eres la supernova de la pista de esquí.

    ERIK WILSON: Eso es seguro.

    NEIL DEGRASSE TYSON: A medida que el arado atraviesa un estacionamiento de nieve ligera y esponjosa, la nieve se amontona en trozos cada vez más grandes. En el espacio, la presión que golpea una nube de gas tiene un efecto similar, excepto que, en lugar de bolas de nieve, ¡obtienes estrellas!

    Una vez que tienes la estructura de una estrella, la gravedad atrae el gas y el polvo sobrantes a un disco giratorio gigante. El polvo continúa pegado, agrupándose en asteroides rocosos, que eventualmente se convierten en planetas rocosos en órbita. Y listo: ¡un sistema solar!

    Entonces, ¿es de aquí de donde venimos?

    Bueno, no todo el mundo está comprando la teoría de & quotsupernova-as-a-creator & quot.

    STEVE DESCH (Universidad del estado de Arizona) : Lo que sigue siendo un poco controvertido sobre esa idea es que no se puede tener esa nube esponjosa cerca de la supernova. Cuando esa onda de choque sale de la explosión de la supernova, es superfuerte.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Para Steve Desch, una supernova que choca contra una nube de gas tiene más probabilidades de hacer esto. Como una quitanieves a toda marcha, una onda de choque de supernova podría barrer cualquier nube de gas a su paso.

    Desch cree que algo más suave desencadenó el colapso: un choque impulsado por la radiación de una estrella masiva, pero Alan Boss ha reducido los números e insiste en que a la distancia correcta, una onda de choque de supernova se transformaría de un destructor en un creador.

    ALAN BOSS: Creemos que nuestro propio sistema solar era una nube, sentada allí en el espacio, más o menos ocupándose de sus propios asuntos, cuando una onda de choque de supernova golpeó la nube y la hizo colapsar y formar un nuevo sistema estelar.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Todavía no sabemos con certeza cuál fue el detonante, pero desde que descubrimos meteoritos con polvo de supernova, sabemos que una violenta explosión sacudió nuestro vecindario cósmico en el momento de nuestro nacimiento, y es muy posible que sin él, nuestro sistema solar estable y majestuoso nunca existiría en absoluto.

    Nuestro sistema solar tenía cientos de planetas del tamaño de una Luna.

    Durante muchos, muchos años se estrellaron juntos para hacer menos planetas más grandes.

    Y esos se aplastaron para formar menos planetas, incluso más grandes.

    Hasta que un día, solo quedaron unos pocos realmente grandes.

    Los planetas de nuestro sistema solar.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Uno de los acontecimientos más significativos de nuestro pasado distante sigue siendo quizás el mayor misterio: los orígenes de la vida misma. ¿Cómo empezó todo?

    Si miras el árbol evolutivo de la vida, verás que los mamíferos nos ramificamos de los reptiles, que nos ramificamos de los peces, y así sucesivamente, hasta la base del árbol, un ancestro común, algunos -organismo celular, hace miles de millones de años. Pero, ¿qué vino antes de eso? ¿Y de dónde vino el primer ser vivo?

    El corresponsal Chad Cohen profundiza en las raíces del árbol y descubre una investigación innovadora sobre cómo comenzó la vida.

    CHAD COHEN (Corresponsal) : Todo lo que ha vivido en la Tierra proviene de un ancestro antiguo hace miles de millones de años, quizás un organismo unicelular simple como este. ¿Pero de donde vino? ¿De dónde surgió la primera vida?

    JACK SZOSTAK (Hospital General de Massachusetts) : La vida surgió de la química, y luego & # x27s. después de eso, son solo detalles, ¿verdad?

    CHAD COHEN: Entonces, en la raíz del árbol de la vida, parece, está la química: elementos simples como carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Pero, ¿cómo se cocinaron juntos en las complejas moléculas de la vida?

    JOHN SUTHERLAND: Estamos aquí en el planeta y debemos estar aquí como resultado de la química orgánica.

    CHAD COHEN: John Sutherland, de la Universidad de Manchester, Inglaterra, junto con los coautores Matt Powner y Béatrice Gérland.

    Bí ‰ ATRICE Gí ‰ RLAND (Universidad de Manchester, Inglaterra) : Béatrice Gérland.

    CHAD COHEN: Él y su equipo asumieron la tarea de buscar el Santo Grial de la vida.

    JOHN SUTHERLAND: Sabes lo que quieres hacer pero no tienes una receta.

    CHAD COHEN: Todos podemos imaginar cómo es esto. En la cocina, juntamos diferentes ingredientes todo el tiempo para hacer todo tipo de cosas diferentes. Sin embargo, es la receta la que hace que todo funcione. Tomemos, por ejemplo: la crema de hojaldre.

    Bí ‰ ATRICE Gí ‰ RLAND: Oh, sí, pí ¢ te í choux.

    CHAD COHEN: Vale, pí ¢ te í choux, como se le conoce en francés. En este caso, conozco los ingredientes: harina, huevos, leche, agua, mantequilla. Lo que no sé es la receta. Así que podría intentar mezclar todas estas cosas y hornearlas.

    Podría probar diferentes órdenes, diferentes combinaciones, diferentes cantidades, pero lo que obtienes no es pí ¢ te í choux.

    Demasiado frágil. Demasiado duro. También. bueno, no tengo ni idea.

    Los intentos de encontrar la receta para la vida temprana tampoco tuvieron éxito, a pesar de que los investigadores conocían los ingredientes básicos.

    JACK SZOSTAK: Si, exacto.

    CHAD COHEN: El premio Nobel Jack Szostak y su equipo en el Hospital General de Massachusetts dicen que la vida temprana necesitaba dos cosas.

    JACK SZOSTAK: Necesitas la membrana celular.

    CHAD COHEN: . un contenedor, algo para vivir y mantener fuera otras cosas.

    JACK SZOSTAK: Y necesita algo de material genético, algo que pueda permitir la herencia de información.

    CHAD COHEN: Toda criatura moderna usa D.N.A. Para hacer eso. Es un manual de instrucciones para un organismo, un código genético, explicado en los productos químicos dentro de esta doble hélice sinuosa. D.N.A. ha sido aclamado durante mucho tiempo como la molécula fundamental de la vida. También tenemos R.N.A., también, generalmente descrito como D.N.A. & # X27s helper. Pero ahora resulta que R.N.A. tiene un papel protagónico.

    JACK SZOSTAK: Hace años R.N.A. era una especie de actor secundario en la celda. Ahora nuestra imagen & # x27 está completamente invertida, y creemos que R.N.A. & # X27 es realmente lo importante.

    CHAD COHEN: R.N.A. tiene un código genético también escrito con sustancias químicas: A, C, G y U. Se utilizan para ayudar a construir las proteínas que forman las células de nuestro cuerpo: piel, cabello, células cerebrales, corazón. R.N.A. ayuda a hacerlos todos.

    Entonces, ¿cuál es la receta de R.N.A.? Está hecho de tres partes: un azúcar, un fosfato y una sola letra del código genético, una base. Cada una de estas partes está formada por sustancias químicas simples que existían en la Tierra primitiva, pero nadie ha podido unirlas, es decir, hasta que apareció John Sutherland.

    JOHN SUTHERLAND: Éramos los chicos que retrocedimos y lo miramos de otra manera.

    CHAD COHEN: Una cosa es fabricar productos químicos en el laboratorio, pero no había laboratorios en la Tierra primitiva. Así que Sutherland intentó replicar las condiciones de alguna manera, simular cómo habría sido esa Tierra.

    JOHN SUTHERLAND: Simule la química real que tuvo lugar.

    CHAD COHEN: . comenzando con su versión de lo que Charles Darwin sugirió como el lugar perfecto para la fuente de vida, un pequeño estanque cálido.

    JOHN SUTHERLAND: El estanque en sí es en realidad el pequeño matraz de fondo redondo.

    CHAD COHEN: Y porque era un pequeño estanque cálido.

    JOHN SUTHERLAND: Tiene aproximadamente la temperatura de una taza de té inglés.

    Y entonces abordaron el problema en cuestión: tratar de hacer que R.N.A. Sabiendo qué productos químicos se necesitarían, la pregunta era cómo cocinarlos juntos.

    La gente conoce los ingredientes desde hace algún tiempo, pero la receta no ha funcionado realmente.

    JOHN SUTHERLAND: De hecho, tienes que ser la persona que escribe el libro de recetas.

    CHAD COHEN: Eso significa que tenemos que volver a la cocina e intentar combinar nuestros ingredientes para el pí ¢ te í choux de una manera nueva. Recuerda los ingredientes: huevos, leche, harina, agua y mantequilla. Los combinamos antes, sin suerte. Pero ahora tenemos un verdadero chef para ayudarnos.

    RICHARD COPPEDGE (Instituto Culinario de América) : Bueno, tenías los ingredientes correctos, pero olvidaste un paso muy importante. Es ese paso intermedio.

    CHAD COHEN: El chef Richard Coppedge, del Culinary Institute of America, explica que me faltaba un paso intermedio de suma importancia.

    RICHARD COPPEDGE: No precocinaste la mezcla.

    CHAD COHEN: ¿No puedo simplemente mezclar estas cosas y hornearlas?

    RICHARD COPPEDGE: No, porque esa es la razón por la que tienes esto.

    CHAD COHEN: ¿Así que precocinar? ¿Qué significa precocinar algo?

    Algunos de los ingredientes deben cocinarse juntos primero.

    Este es el paso intermedio que.

    RICHARD COPPEDGE: . que no hiciste antes.

    CHAD COHEN: Primero cocino el agua, la leche, la mantequilla y la harina juntas. ¡Sin huevos! Luego.

    RICHARD COPPEDGE: Llévalo a la batidora. Ahora puedes agregar los huevos.

    CHAD COHEN: Bien, ahora, finalmente. okey.

    Y obtienes la mezcla perfecta.

    RICHARD COPPEDGE: Bien. Eso & # x27s listo para ser horneado.

    RICHARD COPPEDGE: Guau. Se ven perfectos.

    Sin ese paso intermedio de precocción, realmente no tienes pí ¢ te í choux. No es gran cosa sin ese paso intermedio de precocción.

    CHAD COHEN: Y aparentemente ese era el problema que tenían los científicos con R.N.A .: tratar de combinar todas las partes. Y esa no es la forma de hacerlo.

    JOHN SUTHERLAND: No, no lo es.

    CHAD COHEN: Así que el equipo de Sutherland & # x27s dio su propio paso intermedio. Primero, crearon un híbrido hecho de azúcar y solo la mitad de la base, la parte que contiene el código genético.Esta sustancia intermedia se reunió en el matraz mediante el simple proceso de evaporación.

    JOHN SUTHERLAND: Parece una mancha o una mancha en el interior del matraz.

    CHAD COHEN: En la Tierra primitiva, el intermedio se habría formado a través de la evaporación, subió a la atmósfera y luego cayó del cielo.

    JOHN SUTHERLAND: Entonces esto vendría bajo la lluvia. O, si la temperatura fuera fría, se precipitaría como partículas sólidas y caería al suelo, casi como una especie de nieve orgánica.

    CHAD COHEN: . y, como en el laboratorio, reunirse con los productos químicos restantes en quizás otro pequeño estanque cálido y unirse en el paso final. ¡Y funcionó! Por primera vez, los científicos crearon un bloque de construcción de R.N.A., lo que & # x27s llamó un ribonucleótido, que contiene la base C. En retrospectiva, bastante simple.

    JACK SZOSTAK: Nunca se me ocurrió intentar ponerlos juntos en un orden diferente, por lo que no fue obvio.

    CHAD COHEN: De hecho, fue un logro asombroso.

    JOHN SUTHERLAND: & # x27Porque si tomas la mezcla correcta de ingredientes, en el orden correcto, con las condiciones adecuadas, puedes cocinar un buen trozo de masa. Puedo hacer un ribonucleótido.

    CHAD COHEN: Y se unió en pasos simples que podrían haber tenido lugar por sí mismos en la Tierra primitiva.

    JOHN SUTHERLAND: Mi equipo y yo hemos recreado un escenario primitivo de la Tierra y lo hemos dejado correr. Y la química lo hace por sí sola.

    CHAD COHEN: Pero eso no fue todo. Se llevaron su pedazo de R.N.A. y lo sometió a algo más fácil de conseguir en la Tierra primitiva.

    JOHN SUTHERLAND: Entonces, si presiona el interruptor, verá lo que sucede cuando brilla el sol.

    CHAD COHEN: Sucede algo asombroso. La luz que brilla sobre su muestra convierte algunas de las bases C, el bit que forma el código genético, en "U" entre comillas.

    JOHN SUTHERLAND: Entonces, dos por el precio de uno, solo por que brille el sol.

    CHAD COHEN: Habían descubierto un camino natural hacia dos de las cuatro letras de R.N.A., letras que codifican las proteínas que forman todos los seres vivos.

    JOHN SUTHERLAND: De hecho, estábamos muy felices.

    CHAD COHEN: ¿Atenuación?

    Bí ‰ ATRICE Gí ‰ RLAND: No, estaban felices. Yo nunca diría lo contrario, pero a su manera inglesa.

    JOHN SUTHERLAND: Podríamos haber tenido un viaje a un pub local.

    CHAD COHEN: Y así, aunque estamos muy lejos de saber exactamente cómo empezó la vida.

    JACK SZOSTAK: Creo que realmente han resuelto una de las cuestiones centrales y difíciles de la química prebiótica.

    CHAD COHEN: . Han rellenado un trozo de esa misteriosa parte inferior del árbol de la vida, porque, a medida que rastreamos nuestros orígenes mirando hacia abajo, los químicos como Sutherland ven las cosas de una manera diferente.

    JOHN SUTHERLAND: Lo que ves mirando hacia abajo desde la biología es lo que vemos hacia arriba desde la química, y de hecho podemos establecer un vínculo entre los dos.

    CHAD COHEN: Un camino desde productos químicos simples a más complejos, hasta que la química se convierte en biología. Nos han dado una idea de dónde venimos.

    La receta de John Sutherland & # x27 para la vida requería luz solar.

    He aquí una posible receta para las moléculas de la vida que NO requieren luz solar.

    Mezclar metales y minerales con gases volcánicos.

    Presurice a 14,700 libras por pulgada cuadrada.

    ¿En qué lugar del mundo encuentras una cocina así?

    Respiraderos volcánicos, miles de pies debajo de la superficie, aquí mismo en la Tierra.

    Y tal vez en lugares como Júpiter y la luna # x27, Europa.

    NEIL DEGRASSE TYSON: La vida existió en la Tierra durante casi cuatro mil millones de años antes de que apareciera algo remotamente parecido a un ser humano. E incluso entonces, cuando comenzamos a separarnos de otros simios hace unos 10.000.000 de años, nuestros antepasados ​​se veían bastante diferentes.

    Por un lado, eran mucho más peludos. Luego, en algún momento, el cabello desapareció en su mayoría de partes de nuestro cuerpo y permaneció en algunas otras, incluida la cabeza. Sin piel corporal teníamos que averiguar cómo hacer ropa para mantenernos calientes.

    Dado que el cabello y la ropa no aparecen mucho en el registro fósil, descubrir cuándo y por qué sucedió todo esto ha dejado perplejos a los paleontólogos, pero, recientemente, descubrimos un testigo de nuestra peluda historia.

    El corresponsal Ziya Tong examinó la evidencia para encontrar a la criatura diminuta y sigilosa que ahora revela algunas pistas nuevas sobre nuestros orígenes y define los pasos clave en nuestro camino hacia la humanidad.

    ZIYA TONG: Es posible que estas pequeñas criaturas no sean bonitas, pero los científicos recién ahora están descubriendo cuánto pueden revelar los piojos sobre nuestro pasado.

    MARCA PIEDRA: Presumiblemente, los piojos han estado con nosotros y han evolucionado con nosotros y se han adaptado a nosotros desde que existimos como una especie separada e incluso antes de los orígenes de los humanos.

    ZIYA TONG: La mayoría de los padres se horrorizan al escuchar que su hijo podría tener piojos, pero cuando el biólogo evolutivo Mark Stoneking recibió la noticia, sintió curiosidad.

    MARCA PIEDRA: Mi hijo llegó a casa de la escuela con una nota del maestro diciendo que un niño de su clase había venido a la clase con piojos, y en el folleto había datos sobre los piojos.

    ZIYA TONG: Dos hechos llamaron su atención: los piojos solo viven en el cuero cabelludo humano y no pueden pasar más de un día sin beber nuestra sangre.

    MARCA PIEDRA: Pero luego, cuando comencé a analizar esto con más detalle, descubrí que era potencialmente aún más interesante.

    ZIYA TONG: Stoneking descubrió que la historia de los piojos contiene pistas sobre nuestra historia antigua, que se remonta a los albores de la humanidad misma.

    La mayor parte de lo que sabemos sobre la evolución humana proviene de estos: los huesos fosilizados de nuestros antepasados. Con su ayuda, hemos rastreado nuestra evolución desde pequeñas criaturas peludas hasta los seres de cerebro grande en los que nos convertimos hoy. Pero los huesos no pueden decirnos todo.

    Un misterio que dejó perplejos a los cazadores de fósiles es cuando empezamos a usar ropa. No estamos hablando de este tipo de ropa, sino de algo más básico.

    JEAN-JACQUES HUBLIN: No tenemos ninguna evidencia directa para responder a la pregunta de cuándo se desarrolló la primera ropa, y es una pregunta muy importante.

    ZIYA TONG: Importante porque nos ayudará a controlar cuándo dejamos África, nuestro hogar ancestral, y nos expandimos hacia regiones más frías.

    Las primeras pistas son agujas de coser para huesos que datan de hace 40.000 años, pero sabemos que los primeros humanos fueron viajeros del mundo mucho antes de eso. Sus restos fósiles se han encontrado en todo el mundo.

    JEAN-JACQUES HUBLIN: Eran criaturas tropicales y tuvieron que adaptarse a este nuevo entorno, y realmente es una especie de pregunta desconcertante averiguar cómo pudieron hacer frente a este tipo de entorno.

    ZIYA TONG: En algún momento, nuestros antepasados ​​descubrieron cómo abrigarse, pero ¿cuándo?

    DAVID REED (Museo de Historia Natural de Florida) : Es realmente fascinante para mí que podamos usar estos parásitos para estudiar tantos aspectos de la historia evolutiva humana. Ziya, no vas a creer.

    ZIYA TONG: David Reed es ahora el mayor experto mundial en la evolución de los piojos. Él cree que las plagas pueden resolver todo tipo de misterios sobre nuestro pasado, como cuando empezamos a usar ropa.

    Me llevará a un centro comercial local, en Florida, para ver si tengo lo que se necesita para ser un quisquilloso profesional.

    DAVID REED: Ziya, esta es Katie de Lice Solutions.

    ZIYA TONG: Bueno conocerte.

    KATIE SHEPHERD: Estoy encantado de conocerte también.

    ZIYA TONG: ¿Y cuál es tu nombre?

    KYLEE (Cliente de Lice Solutions) : Kylee.

    Entonces, ¿qué vamos a buscar hoy?

    KATIE PASTOR : Vamos a ver si Kylee tiene piojos.

    ZIYA TONG: Katie me va a enseñar a quitar los piojos de la manera antigua, a mano.

    KATIE PASTOR : Inicialmente, me gusta dividir el cabello aquí.

    ¿Ver? Justo ahí, justo ahí.

    ZIYA TONG: Bueno. ¿Solo voy derecho, así?

    KATIE SHEPHERD: Ahora sólo salga directamente, salga del todo.

    ZIYA TONG: Oh Dios mío. ¡Oh Dios mío!

    Entonces, te traje algunas muestras. Entonces, ¿qué vamos a hacer con estos chicos?

    DAVID REED: Bueno, vamos a llevarlos de vuelta al laboratorio y vamos a estudiar su D.N.A.

    ZIYA TONG: De vuelta en el laboratorio, Reed estudia el D.N.A. de, no solo el piojo de la cabeza, sino también de este pequeño: pediculus humanus humanus, el piojo del cuerpo o de la ropa.

    A simple vista, parece idéntico al piojo de la cabeza, pero hay algunas diferencias clave: vive y pone sus huevos solo en la ropa y la ropa de cama y, a diferencia del piojo de la cabeza, el piojo de la ropa puede matarte.

    DAVID REED: . que porta tres enfermedades mortales que han matado a millones de seres humanos en la historia reciente. Hay tifus epidémico, fiebre de trinchera y fiebre recurrente. Debido a estas enfermedades que portan, fueron en parte responsables de diezmar al Gran Ejército de Napoleón, a través de su famosa marcha invernal.

    ZIYA TONG: Por peligrosos que sean, para Reed, los piojos de la ropa son fascinantes, porque deben haber evolucionado a partir de los piojos de la cabeza, y solo pudieron hacerlo después de que comenzamos a usar ropa.

    DAVID REED: Los piojos de la ropa no habrían tenido un nicho en el que vivir hasta que los humanos comenzaron a usar ropa. Entonces, si podemos saber cuándo comenzaron a surgir por primera vez de las poblaciones de piojos, podemos saber cuándo los humanos comenzaron a comenzar a usar ropa por primera vez.

    ZIYA TONG: Reed se propuso determinar cuándo el piojo de la cabeza y el piojo de la ropa se dividen en dos especies distintas. Para hacer eso, usó una técnica de datación genética llamada reloj molecular.

    Aquí & # x27s cómo funciona: D.N.A. se compone de una secuencia de cuatro sustancias químicas conocidas por sus iniciales a, c, gy t. Un D.N.A. la secuencia muta, o cambia, aleatoriamente, pero a un ritmo conocido.

    MARCA PIEDRA: D.N.A. las secuencias cambian por mutaciones, y la idea detrás del reloj molecular es que esos cambios ocurren, más o menos, a un ritmo constante, a lo largo del tiempo.

    ZIYA TONG: Cuando Reed comparó el D.N.A. desde los piojos de la ropa moderna hasta los piojos de la cabeza humana, descubrió que las dos especies se dividieron hace más de 170.000 años, y esto, dice Reed, fue cuando comenzamos a usar ropa.

    DAVID REED: Ciento setenta mil años es importante, porque eso nos dice que los humanos modernos tenían la tecnología para usar ropa mientras aún estaban en África. Y eso, entonces, les permitió colonizar con éxito otras partes del mundo.

    ZIYA TONG: Los científicos creen que la invención de la ropa en África fue un factor clave para permitir que nuestros antepasados ​​migraran a climas más fríos y se extendieran por todo el mundo.

    La invención de la ropa es solo uno de los misterios que los piojos están ayudando a resolver. También contienen pistas cruciales sobre el gran evento que hizo necesaria la ropa en primer lugar: la pérdida de nuestro pelaje.

    MARCA PIEDRA: La pérdida de vello corporal es interesante para los antropólogos, porque es una característica que nos distingue de nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés. Tienen vello corporal, nosotros no.

    ZIYA TONG: El problema es que nadie ha podido determinar cuándo nuestros antepasados ​​dieron este gran paso evolutivo. Resulta que la respuesta puede estar en otro tipo de piojos, incluso menos bienvenidos que los piojos de la cabeza. El cangrejo, o piojo púbico, vive solo en la región púbica humana y tiene grandes garras diseñadas para agarrar el cabello más grueso.

    Sabemos que los piojos púbicos no evolucionaron de los piojos de la cabeza. Son una especie completamente diferente, tan diferente que debemos haberlos capturado de otro animal.

    MARCA PIEDRA: Los piojos púbicos humanos están más estrechamente relacionados con los piojos del gorila que con otros piojos humanos.

    ZIYA TONG: En realidad, los científicos no saben exactamente cómo saltaron los piojos de los gorilas a nuestros antepasados ​​humanos. Especulan que es posible que los hayamos comido o quizás dormimos en sus nidos. Pero sí saben que, para que los piojos de los cangrejos sobrevivan en nuestros cuerpos, algo tenía que ceder.

    MARCA PIEDRA: Perdimos nuestro vello corporal y eso básicamente creó, por así decirlo, una barrera geográfica entre la región púbica y la región de la cabeza que los piojos no podían cruzar.

    ZIYA TONG: Así que tanto los piojos de la cabeza como los piojos de cangrejo pudieron prosperar en nuestros cuerpos, gracias a esta tierra sin piojos: la extensión de piel en nuestro torso.

    Entonces, si podemos averiguar cuándo aparecieron los piojos de cangrejo como una especie separada, eso debería decirnos cuándo comenzamos a mostrar toda esa piel.

    Para encontrar la respuesta, David Reed comparó el D.N.A. de piojos de gorila y piojos de cangrejo humano. Encontró que las dos especies se dividieron hace unos 3.000.000 de años. Y eso fue cuando David Reed cree que perdimos el vello corporal, cuando aún éramos pequeñas criaturas parecidas a chimpancés, con pocas de las cualidades que consideramos humanas.

    DAVID REED La mayoría de las estimaciones no van más allá de un millón de años y sugieren que perdimos el cabello en esa época. Estos piojos nos están contando una historia muy diferente, que podríamos haber perdido el vello corporal hace unos 3.000.000 de años.

    ZIYA TONG: Y eso es un hito en la evolución humana, porque perder su pelaje permitió a nuestros antepasados ​​regular su calor corporal sudando de manera más eficiente. Eventualmente, podrían correr largas distancias y cazar animales salvajes. La proteína que esto proporcionó fue esencial para el desarrollo de un gran cerebro, el sello distintivo de convertirse en humano.

    Reunir los detalles de nuestro viaje humano es una tarea desafiante. Es irónico que algunas de las lagunas más misteriosas las esté llenando una criatura que nunca nos gustó.

    JEAN-JACQUES HUBLIN: No podemos descuidar ninguna prueba. Y si los piojos nos enseñan algo, es muy importante. Entonces no podemos descuidar los piojos.

    Aquí & # x27s una cronología de los logros más grandes de los primeros humanos & # x27s.

    Oh, sí, luego está la fabricación de herramientas.

    Herramientas: hace 33 millones de años

    NEIL DEGRASSE TYSON: Todos los humanos, todas las criaturas vivientes, tienen orígenes comunes, pero ¿qué pasa con nuestros orígenes individuales, nuestra propia historia personal? De donde viene eso?

    Quién eres, dónde has estado y qué has hecho está todo aquí, capturado y conservado en tus recuerdos. Si pierde eso, la historia de sus propios orígenes, perderá su identidad, su sentido de sí mismo.

    En el perfil de este episodio conocemos a un investigador cuya fascinación por cómo funcionan la memoria y la identidad lo llevó a descubrir una sustancia química que tiene el poder de borrar recuerdos y hacer desaparecer nuestro sentido de dónde venimos.

    Como nuevo padre, a Andre Fenton le encanta capturar recuerdos de su hija Zora y su esposa Lisa.

    ANDRE FENTON: Ese es el primer Halloween de & # x27s Zora & # x27s.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Andre piensa que todos sus recuerdos viven en un conjunto dinámico de archivadores en su mente, donde se almacenan y se suman a una vida.

    ANDRE FENTON: La memoria define a una persona. Mis recuerdos, de muchas formas, me definen.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Como neurobiólogo en SUNY Downstate en Brooklyn, Andre se ha hecho famoso como el tipo que, con una simple inyección, puede borrar un recuerdo para siempre.

    TODD ​​SACKTOR (SUNY Downstate) : Los científicos habían pensado que era imposible borrar un recuerdo, por lo que fue como un shock para toda la comunidad.

    ANDRE FENTON: Puedes borrar quién eres, y eso es algo alarmante.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Las ideas de vanguardia de Andre aprovechan nuestras esperanzas y temores más profundos, algo que hemos visto en las películas.

    ANDRE FENTON: Hay & # x27s Eternal Sunshine of the Spotless Mind que investiga deliberadamente qué sucedería si pudieras borrar los dolorosos recuerdos amorosos.

    JIM CARREY (Como Joel Barrish en Eternal Sunshine of the Spotless Mind / Clip de película): Te estoy borrando y estoy feliz.

    ANDRE FENTON: La conclusión es que no es buena.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Excepto que lo que Andre & # x27s está haciendo es real. Su fascinación por el funcionamiento interno de la mente se remonta a su infancia. Andre nació en Guyana y tuvo que adaptarse a un mundo nuevo y extraño a una edad temprana.

    ANDRE FENTON: Cuando tenía seis o siete años, me mudé a Toronto, Canadá, lo que era esencialmente una nueva cultura. Entonces aprendí a patinar, de inmediato.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Y en casa, Andre tuvo que lidiar con la tumultuosa relación entre su madre y su padrastro.

    ANDRE FENTON: Deben haberse separado, no sé, unas diez veces durante el curso de su matrimonio. Se divorciaron dos veces. Tengo recuerdos dolorosos, y si me hubieras preguntado justo después de que mi padrastro hiciera las maletas: "¿Te gustaría deshacerte de este recuerdo?", La respuesta probablemente habría sido: "Sí".

    Cuando estaba en la escuela secundaria, me interesé profundamente en comprender: "¿Quién eres en este mundo? ¿Cuál es la naturaleza de mi experiencia? & Quot

    NEIL DEGRASSE TYSON: En Montreal & # x27s McGill University, Andre buscó respuestas. Probó la meditación y la filosofía. Luego, una película sugirió que la pieza clave de este rompecabezas podría estar dentro de su propia cabeza.

    ANDRE FENTON: Había visto Altered States, donde un psicólogo entra en un tanque de privación sensorial, y tiene experiencias que provienen de su cerebro, y esto lo seduce.

    WILLIAM HURT (Como Eddie Jessup en Altered States / Clip de película) : ¡Hermosa!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Entonces, Andre rastreó un tanque de privación sensorial para probarse a sí mismo.

    ANDRE FENTON: Y fue como una meditación instantánea. Y lo que me fascinaba era que mi mente construía imágenes. Podía moverme bastante rápido, a veces, como a una velocidad de deformación rápida, y en otras ocasiones, muy, muy lentamente. Y no había nada que realmente estuviera experimentando que estuviera fuera de mí.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Su tiempo en el tanque convenció a Andre de que para comprender sus experiencias, primero debe aprender cómo funciona el cerebro. Eso fue lo que pasó cuando se dedicó a la neurociencia. Uno de los primeros desafíos en el laboratorio fue crear un dispositivo que obligara a una rata a adquirir una memoria específica, una especie de máquina de creación de memoria.

    Así que Andre hizo funcionar una corriente eléctrica que enviaría una descarga inofensiva cada vez que la rata entrara en el triángulo invisible. En el futuro, la rata debe recordar evitar esta área. El dispositivo se denominó & quot; la tarea de evitar el lugar & quot.

    Pero, debido a que Andre solo estaba interesado en la memoria espacial, necesitaba asegurarse de que la rata no estuviera haciendo trampa usando la vista, el sonido o el olfato para navegar por la superficie de la arena.

    Para burlar a la rata, Andre comenzó a buscar obsesivamente una solución.

    LISA ROBINSON (Andre Fenton y esposa de # x27s) : Bueno, Andre es un increíble multitarea.Sabes, creo que un momento típico con Andre es que él & # x27 está paseando al perro, cargando a Zora en su BABYBJí – RN ®, hablando por su teléfono celular en una conferencia telefónica y sacando dinero del banco, una especie de, todo al mismo tiempo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Pero muchas de sus mejores ideas surgen en un lugar inusual.

    ANDRE FENTON: Paso mucho tiempo en la ducha, pensando en cosas por las que mi familia está muy descontenta, porque solo tenemos una ducha.

    LISA ROBINSON: Es como las piezas de un rompecabezas que necesita encajar, y él, en cierto modo, trabaja en él y trabaja en él, hasta que encaja.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Eso fue cuando tuvo un gran avance con su máquina de creación de memoria.

    ANDRE FENTON: Dejé que la rata se subiera a mis manos, que mantuve justo por encima de la superficie de la arena, y Benedetto giró físicamente el disco. Y dejé que la rata se escapara de mi mano, y miramos para ver dónde evitaba la rata.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Al rotar constantemente el piso, Andre había eliminado todas las pistas para encontrar la zona de choque.

    ANDRE FENTON: Y así fue como se desarrolló la arena giratoria.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Ahora, Andre tenía una máquina que podía crear rápidamente memoria espacial a largo plazo, pero ¿qué hacer con ella? Ingrese a Todd Sacktor, un colega neurocientífico cuyo laboratorio, casualmente, estaba solo a un piso de Andre & # x27s en SUNY Downstate.

    Todd fue uno de los muchos investigadores que luchaban por descubrir los mecanismos que el cerebro usaba para encerrar algunos recuerdos durante toda la vida, mientras que otros se desvanecían.

    Los neurocientíficos creían que se producía una memoria a largo plazo cuando un patrón específico de conexiones entre un grupo de neuronas se fortalecía y mantenía a lo largo del tiempo. Después de dos décadas de investigación, Todd sospechaba que muchas de esas conexiones eran mantenidas por una sola enzima en el cerebro llamada & quotPKMzeta & quot.

    TODD ​​SACKTOR: En cierto sentido, amo PKMzeta.

    NEIL DEGRASSE TYSON: La forma más clara de demostrar su poder sería bloquear PKMzeta y ver si se borra una memoria a largo plazo.

    TODD ​​SACKTOR: Entonces, bajé un vuelo hasta la oficina de Andre & # x27s.

    ANDRE FENTON: Y dijo: "Creo que estamos listos para averiguar si PKMzeta es realmente el mecanismo para mantener la memoria".

    TODD ​​SACKTOR: Y le dije: "Andrés, cuál es la mejor tarea para probar la hipótesis de que PKMzeta es importante para mantener la memoria a largo plazo".

    NEIL DEGRASSE TYSON: Todd sugirió varios experimentos de memoria para usar con PKMzeta, pero Andre vio fallas en todos ellos.

    ANDRE FENTON: Luego sugirió otro aparato y yo dije: "No, veo este problema con eso". Finalmente dijo: "¿Qué usarías?". Le dije: "Bueno, usaría la tarea de evitar el lugar".

    NEIL DEGRASSE TYSON: El experimento fue sencillo. Colocaron una rata en la arena giratoria y la dejaron aprender a evitar la zona de choque.

    ANDRE FENTON: Lo bueno de la tarea de evitación de lugares es que el lugar donde va la rata te da un patrón que parece un garabato. Cuando la rata está evitando, hace un garabato que evita un triángulo.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Una vez que la rata evitó constantemente el triángulo, se había aprendido la memoria. Luego, inyectaron una sustancia química que evitaría que PKMzeta actuara en el cerebro.

    ANDRE FENTON: Si inhibiera PKMzeta, debería poder borrar un recuerdo.

    Todd estaba seguro de que funcionaría. Estaba seguro de que no funcionaría. Pero una vez que inyectamos el inhibidor, se podía ver que las ratas iban a todas partes. El garabato se extendió por toda la arena, como cuando los animales y los # x27 se pusieron allí por primera vez.

    NEIL DEGRASSE TYSON: El recuerdo de la rata de la zona de choque se había ido. Con PKMzeta desactivado, la fuerza de las conexiones entre las células cerebrales que formaban la memoria parecía debilitarse.

    ANDRE FENTON: Llegamos a una conclusión muy simple: PKMzeta es crucial para mantener recuerdos a largo plazo, del tipo que dura para siempre, del tipo que te convierte en quien eres.

    Todd bajó con una especie de cosa burbujeante. De alguna manera lo derramamos y lo vitoreamos.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Andre se dio cuenta de que solo estaba rascando la superficie de cómo funciona la PKMzeta y la memoria a largo plazo, pero la prensa pululaba sobre la historia de los científicos que borraban la memoria en Brooklyn.

    LISA ROBINSON: Ver la cara de Andre & # x27 en la portada del New York Times fue una sorpresa para todos nosotros.

    NEIL DEGRASSE TYSON: Si bien el experimento de Andre & # x27s solo se aplicó a ratas, su investigación tocó una corriente más oscura en la psique pública.

    ANDRE FENTON: Recibí correos electrónicos de una variedad de personas que estaban interesadas en borrar sus recuerdos:

    "Estoy viendo a terapeutas y psiquiatras, hace dos años, pero fue en vano".

    "Si pudiera tener una amnesia de tres años de alguna manera, lo haría en un minuto".

    "Con mucho gusto cambiaría todos mis recuerdos, incluso los buenos, si borrara esto".

    & quot; Estoy viviendo en el infierno y trataría de cualquier cosa para aliviarlo. & quot

    "Por favor, por favor, téngame en cuenta si hay algún ensayo clínico en esa área. & quot

    "Lo siento si te molesté de alguna manera". Realmente tuve muchos logros en la vida y tenía mucho potencial para el futuro ''.

    Realmente espero no poder tomar la decisión de si reiniciamos una mente o no. Estoy convencido de que es una mala idea. Imagínese, usted es una persona adulta y ha pasado mucho tiempo acumulando una identidad. Puede que no te guste esa identidad, pero la idea misma de que literalmente podrías eliminarla toda, no sé qué serías. No estoy seguro de que seas humano. Y no sabría cómo devolverlo.

    ¡Los taxistas de Londres deben memorizar la ubicación de 25.000 calles de la ciudad!

    Los neurocientíficos se preguntaron cómo podría afectar eso a una parte del cerebro llamada.

    Durante mucho tiempo se creyó que el hipocampo era el lugar donde se almacenaban los recuerdos de los lugares.

    Así que escanearon taxistas y cerebros # x27.

    Y encontré algo muy interesante.

    ¡Sus hipocampos eran más grandes!

    NEIL DEGRASSE TYSON: Y ahora, algunas reflexiones finales sobre de dónde venimos. Recientemente descubrimos el origen de nuestra propia luna. Y tenemos una idea de cómo se formaron el Sol y la Tierra, pero eso es sólo porque los telescopios modernos nos permiten ver otras estrellas y planetas recién nacidos dentro de nubes de gas a través de la galaxia. En cuanto al origen de la vida misma, la transición de moléculas inanimadas a lo que cualquiera de nosotros llamaría vida sigue siendo una de las grandes fronteras de la biología. Dado que la vida en la Tierra es, hasta ahora, el único ejemplo conocido de vida en el universo, nuestro dilema puede ser simplemente que no tenemos otros ejemplos con los que compararnos. Si lo hiciéramos, entonces la transición vida / no vida podría parecernos francamente simple. Sin duda, la clase de preguntas más desafiantes en la ciencia es el origen de las cosas. Gran parte de lo que entendemos proviene de saber qué es algo y qué solía ser ese algo, lo que nos permite descubrir, o al menos imaginar, qué sucedió en el medio. Bueno. Entonces, ¿de dónde vino todo esto?

    Estamos muy contentos con nuestra descripción del Big Bang de los orígenes cósmicos. Pero en realidad, el Big Bang explica lo que sucedió solo después del comienzo. El comienzo en sí, y especialmente lo que sucedió antes, sigue siendo el mayor misterio de todos. ¿Por qué? Porque nuestro universo es el único ejemplo conocido de un universo en el universo. Y esa es la Perspectiva Cósmica.

    NOVA scienceNOW: ¿De dónde venimos?

    Este material se basa en el trabajo respaldado por la National Science Foundation con la subvención No. 0917517. Las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material pertenecen a los autores y no necesariamente reflejan las opiniones de National Science. Fundación.


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