Historia de la biología molecular

Vista previa del material en texto

Introducción
La historia de la biología molecular implica muchas historias 
y todas ellas se encuentran entrelazadas. Sería muy compli-
cado tratar de describirlas de manera individual y más si se 
presta atención a todos los acontecimientos que han tenido 
impacto en esta ciencia. Por ello, en este capítulo sólo se van 
a considerar algunos de los sucesos que han dejado huella de 
manera signifi cativa en el desarrollo del área de la biología 
que hoy se conoce como biología molecular.
Charles Darwin
Esta historia comienza a principios del siglo xix, cuando 
Charles Darwin (fi gura 1-1) propuso la teoría del origen de 
las especies, en la que se plantea la preservación de las 
características más favorables de un organismo como con-
secuencia de un cambio en la secuencia del ADN, lo que en 
la actualidad se conoce como mutación.
Gregor Mendel
Posteriormente, en 1865, Johann Gregor Mendel, un monje 
agustino (fi gura 1-2), publica sus experimentos con plantas 
híbridas, y llama a los resultados de su investigación “Leyes
de la herencia”, por lo que se le considera el padre de la 
genética. 
Estos experimentos causaron un gran impacto en la 
comunidad científi ca, y le permitieron deducir que las 
características del organismo están determinadas por un 
par de factores, aportados por cada progenitor. Estas “uni-
dades hereditarias” (genes) no se mezclan sino que se 
transmiten con toda la información, y uno de los factores 
resulta dominante sobre el otro (recesivo), lo que da origen 
a la formulación de las leyes fundamentales de la herencia. 
Sin embargo, nunca se preguntó por la naturaleza química 
de los genes ni por su localización dentro de las células.
Friedrich Miescher
Entre 1868 y 1869, el químico suizo Friedrich Miescher 
(fi gura 1-3), siendo posdoctorado en el laboratorio de
Hoppe-Seyler (el acuñador del término biochimie), aisló 
los núcleos a partir de células presentes en pus de vendajes 
quirúrgicos, y comprobó que los núcleos contenían una 
sustancia química homogénea y no proteica a la que deno-
minó nucleína (el término ácido nucleico fue acuñado 
posteriormente, en 1889, por Richard Altman). Según sus 
palabras, la nucleína es una “sustancia rica en fósforo loca-
lizada exclusivamente en el núcleo celular”; así, preparó el 
camino para la identifi cación de la molécula portadora de la 
información hereditaria, el ADN. Ese hecho excepcional 
hizo que Hoppe-Seyler decidiera demorar hasta 1871 la 
publicación de estos resultados, a la espera de la confi rma-
ción defi nitiva. Al principio esta investigación no pareció 
relevante, hasta que Albrecht Kossel llevó a cabo sus pri-
meras investigaciones sobre la estructura química de la 
nucleína. En 1888, Kossel demostró que la nucleína de Mies-
cher contenía proteínas y moléculas básicas ricas en nitróge-
no, lo que llevó a la identifi cación de lo que hoy se conoce 
como bases nitrogenadas. También demostró la presencia 
de un glúcido de cinco átomos de carbono. Por este trabajo 
se le otorgó el Premio Nobel de Fisiología en 1910. Su voca-
ción investigadora le introdujo en el área de la fi siología 
celular, donde destacó la importancia de las enzimas e intu-
yó el papel de los ácidos nucleicos en la herencia.
Thomas Hunt Morgan
En 1909, Th omas Hunt Morgan (fi gura 1-4), en la Universi-
dad de Columbia, realizó unos experimentos hoy conside-
rados clásicos sobre los rasgos genéticos ligados al sexo, lo 
que le hizo acreedor del Premio Nobel en 1933. Sus contri-
buciones científi cas más importantes se centraron en el 
campo de la genética, y demostró que los cromosomas son 
Historia de la biología molecular
1. Algunos caracteres se heredan ligados al sexo.
2. El gen responsable del caracter “ojos blancos” está en el
cromosoma X.
3. Existe la posibilidad de que otros genes también residan
en cromosomas específi cos.
Charles Darwin. 
portadores de los genes, lo que dio lugar a lo que se conoce 
como la teoría cromosómica de Sutton y Boveri. Gracias a 
su trabajo, la Drosophila melanogaster se convirtió en uno 
de los principales modelos en genética. 
En 1910 descubrió una mosca mutante de ojos blancos 
entre individuos de estirpe silvestre de ojos rojos. La proge-
nie del cruzamiento de un macho de ojos blancos con una 
hembra de ojos rojos presentó ojos rojos, lo que indicaba 
que el caracter “ojos blancos” era recesivo. Morgan denomi-
nó white al gen correspondiente, e inició así la tradición de 
nombrar a los genes según el fenotipo causado por sus ale-
los. Al cruzar estas moscas entre sí, se percató de que sólo los 
machos mostraban el caracter “ojos blancos”. De sus expe-
rimentos, concluyó que: 
 Friedrich Miescher. 
Hunt y sus estudiantes analizaron las características de 
miles de moscas y estudiaron su herencia. Empleando la 
recombinación de los cromosomas, Morgan y Alfred Stur-
tevant prepararon un mapa con la localización de los genes 
en el cromosoma. Los resultados de sus investigaciones les 
permitieron escribir el libro El mecanismo de la herencia 
mendeliana.
Morgan también descubrió que algunas enfermedades, 
como la alcaptonuria, tienen su origen en una enzima 
defectuosa, fenómeno descrito por el f ísico inglés Archi-
bald Garrod, que observó que las personas con ciertas 
anormalidades genéticas (errores innatos del metabolismo) 
carecían de ciertas enzimas. Con esta observación se rela-
cionó a las proteínas (enzimas) con los cambios genéticos. 
En 1913, Calvin Bridges demostró que los genes están en los 
cromosomas; asimismo, Alfred Henry Sturtevant (como 
Thomas Hunt Morgan. Gregor Mendel. 
Bridges, alumno de Morgan), demostró que algunos genes 
tienden a heredarse juntos y dedujo que se localizan en el 
mismo cromosoma.
En 1915 quedaron defi nitivamente establecidas las 
bases fundamentales de la herencia fenotípica y se publicó 
el libro El mecanismo de la herencia mendeliana, escrito 
por Th omas H. Morgan, Alfred Sturtevant, Hermann 
Muller y Calvin Bridges, en el que se establecían de forma 
defi nitiva las bases fundamentales de la herencia genotípi-
ca, se iniciaba la teoría cromosómica de la herencia y se 
consolidaba la edad de oro de la genética clásica.
ADN como material genético
Frederick Griffi th
Ofi cial médico y genetista británico. En 1928 realizó lo que se 
conoce como “experimento de Griffi th”, en el que descubrió 
el “principio transformante”, que hoy se conoce como ADN.
El experimento de Griffi th (fi gura 1-6) tuvo lugar mien-
tras investigaba una vacuna para prevenir la neumonía 
durante la pandemia de gripe que se produjo tras la Primera 
Guerra Mundial. Para ello usó dos cepas de la bacteria 
Streptococcus pneumoniae: la cepa S (virulenta), que conte-
nía una cápsula de polisacáridos, y la R (no virulenta), que 
carecía de ella. Cuando se inyectaba a ratones la cepa S cau-
saba neumonía y muerte en un día o dos, ya que la cápsula 
permitía a la bacteria resistir los ataques del sistema inmu-
ne del hospedero. Cuando se inyectaba la cepa R no causaba 
neumonía. Si la cepa S se calentaba para matarla y se inyec-
taba en ratones perdía su virulencia y los ratones no desa-
rrollaban neumonía. Sin embargo, si se inyectaban bacterias 
muertas de la cepa S mezcladas con bacterias vivas de la 
cepa R (S/R), los ratones infectados morían.
Al aislar la bacteria en la sangre de estos ratones se des-
cubrió que la cepa R, anteriormente avirulenta, presentaba 
cápsula y se transformaba en S. Así, Griffi th hipotetizó que 
existía un principio transformante presente en las bacterias 
muertas de la cepa S que hacía que las bacterias de la cepa R 
se transformaran en bacterias de tipo S.
William Thomas Astbury
En 1938, sir William Th omas Astbury (fi gura 1-7) y Floren-
ce Bell, de la Universidad de Leeds, en Inglaterra, al realizar 
Figura 1-5. Frederick Griffi th. 
Bacterias
virulentas (S)
encapsuladas
1 2
Bacterias
avirulentas (R) no
encapsuladas
S1 S1 R S/R S
estudios de difracción por rayos X, propusieron que el ADN 
era una fi bra compuesta de bases nitrogenadasapiladas a 
0.33 nm unas de otras, perpendiculares al eje de la molécu-
la. Astbury siguió trabajando en el estudio de la estructura 
de proteínas fi brosas, como las queratinas, en lana. Su per-
severancia y dedicación lograron que en 1945 consiguiera la 
primera cátedra de Estructura Biomolecular. Además, fue 
el primer científi co en autodenominarse biólogo molecular, 
aprovechando que en 1938, Warren Weaver había acuñado el 
término biología molecular. El nombramiento de Astbury 
marcó el nacimiento de la biología molecular como un área 
de conocimiento independiente.
George Wells Beadle 
y Edward Lawrie Tatum
En 1941, George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum 
(fi gura 1-8), en la Universidad de Stanford, California, 
encontraron sólidas evidencias de una correlación entre los 
genes y las enzimas en el hongo Neurospora crassa, median-
te el estudio de rutas metabólicas implicadas en la síntesis 
de los aminoácidos. Sus experimentos consistían en expo-
ner a Neurospora crassa a rayos X que causaban mutaciones 
que originaban cambios en las enzimas implicadas en rutas 
metabólicas. Sus resultados, publicados en 1941, proponían 
un vínculo directo entre los genes y las enzimas, conocido 
como la hipótesis “Un gen, una enzima”. Posteriormente, 
en 1943, el médico italiano Salvador E. Luria, conocido por 
el medio de cultivo para E. coli LB (Luria broth), y Max Del-
brück demostraron que las mutaciones en E. coli ocurrían 
de forma espontánea, sin necesidad de exposición a agentes 
mutagénicos, y que éstas se transmitían siguiendo las leyes de 
la herencia. Estos autores postularon que las mutaciones 
son las causantes de la resistencia de las bacterias a fárma-
cos. A Luria, Delbrück y Alfred Day Hershey se les otorgó el 
Premio Nobel de Fisiología en 1963 por sus descubrimien-
tos acerca del mecanismo de replicación de los virus y su 
estructura genética.
Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod 
y Maclyn McCarty
En 1944, Avery, MacLeod y McCarty (fi gura 1-9) demostra-
ron que las cepas inocuas de neumococo estudiadas por 
Griffi th se transformaban en patógenas al adquirir la mo-
lécula de ADN y no proteínas, como se creyó en un principio, 
y demostraron así que el principio transformante era ADN. 
MacLeod, empleando refi nadas técnicas desarrolladas por él 
mismo, aisló el principio transformante de muestras de neu-
mococos biológicamente activo. Este compuesto se trató 
con proteasas (enzimas que degradan proteínas), lipasas 
(enzimas que degradan lípidos) y glucosidasas (enzimas que 
degradan carbohidratos), con la fi nalidad de conocer su 
naturaleza química. El tratamiento con estas enzimas no 
logró inactivar su acción. El análisis permitió suponer que el 
factor transformante podría estar compuesto por ácidos 
nucleicos, ya que su peso molecular era alto y se precipitaba 
en presencia de alcohol. El tratamiento con ribonucleasa 
(enzima que degrada el ARN), tampoco producía su inacti-
vación. Sólo cuando el principio se trataba con desoxirribo-
 William Thomas Astbury. 
Figura 1-8. George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum. 
Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty. 
nucleasa (enzima que degrada el ADN) se perdía su acción. 
De esta manera se demostró que la naturaleza química del 
principio transformante era ADN y era el causante de pro-
ducir los cambios permanentes heredables.
Erwin Chargaff
En 1950, Erwin Chargaff (fi gura 1-10) descubre las leyes 
que rigen la complementariedad de bases de los ácidos 
nucleicos. Mediante cromatograf ía en papel, Chargaff 
demostró que el ADN aislado de diferentes organismos 
contiene la misma proporción de Adeninas y de Timinas, 
así como de citosinas y de guaninas. Asimismo, demostró 
que el porcentaje de bases purinas era igual al de bases piri-
midinas (véase el capítulo 3). Con estos descubrimientos se 
fundamentó el principio de complementariedad de las 
bases de los ácidos nucleicos (fi gura 1-11).
Esta regla tuvo sentido sólo hasta que James Dewey 
Watson y Francis Harry Compton Crick propusieron su 
modelo de la estructura del ADN. En ese mismo año, lord
Alexander Robertus demostró que los nucleótidos se 
unían al ADN a través de enlaces fosfodiéster, por lo que 
propuso una estructura lineal para la cadena de ADN.
Alfred Hershey y Martha Chase
En 1952, Alfred Hershey y Martha Chase (también conoci-
da como Martha C. Epstein; fi gura 1-12), utilizando bacte-
riófagos (virus que infectan bacterias) marcados con 
isótopos radiactivos 35S o 32P (el azufre como elemento quí-
mico propio de las proteínas y el fósforo del ADN), demos-
traron que cuando un virus infecta a una bacteria 
solamente penetra el ADN viral. La cápside viral no se 
introduce a la bacteria y, por lo tanto, no participa en la 
formación de nuevas partículas virales, y concluyeron que 
el ADN, y no las proteínas, contiene la información genéti-
ca para la síntesis de nuevos viriones.
Rosalind Franklin
Entre 1950 y 1953, la mayor parte de la comunidad científi -
ca comenzaba a admitir que el material genético es el ADN. 
La quimicof ísica Rosalind Elsie Franklin, mediante estudios 
de difracción de rayos X, descubrió que el ADN presentaba 
los grupos fosfato hacia el exterior y podía hallarse de dos 
formas helicoidales distintas: las que hoy conocemos como 
ADN-A y ADN-B (véase el capítulo 3).
 Erwin Chargaff. Martha Chase y Alfred Hershey. 
Figura 1-11. Reglas de Chargaff. 
Citosina
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
HC
HC
NH
NH
NH
NH
NH
NH
N
NH H
O
CH CH
CHN
CH
CH
CH
CH
CH
CO
N
N
H
H
NH
NH
NH
NH
H
C
O
O
H
Guanina
Timina
Adenina
A
B
 
James Dewey Watson 
y Francis Harry Compton Crick
En 1953, el bioquímico estadounidense Watson y el biof ísi-
co inglés Crick (fi gura 1-14) elaboraron el famoso modelo 
de la doble hélice de ADN, que explicaba de manera clara 
que el ADN podía duplicarse y transmitirse de una célula a 
otra. Su maqueta representaba al ADN formado por dos 
cadenas antiparalelas: una que corre en dirección 5´-3´, y la 
otra que lo hace en la dirección opuesta 3´-5´ (véase el capí-
tulo 3). Estas cadenas tienen una estructura de α-hélice y se 
hallan unidas por dos y tres puentes de hidrógeno entre las 
bases A-T y G-C, respectivamente. En cambio, hacia la par-
te externa de la cadena se localizan las desoxirribosas, uni-
das por enlaces fosfodiéster, formando una especie de 
barandal o pasamanos de una escalera que deja expuestos a 
los grupos fosfato (fi gura 1-15).
Era moderna de la biología molecular
El hallazgo de la estructura del ADN es uno de los descubri-
mientos esenciales en las ciencias de la vida y marcó el inicio 
de la biología molecular moderna. En 1955, Crick, siguien-
do el modelo de la doble hélice, propuso la existencia de la 
tautomería y la replicación semiconservadora del ADN, y 
propuso que para la síntesis de proteínas debe existir una 
molécula mediadora entre las proteínas y el ADN, función 
que hoy se sabe realiza el ARN. En ese mismo año, propuso 
el dogma central de la biología molecular: “El ADN dirige su 
propia replicación y su trascripción para formar ARN 
complementario a su secuencia; el ARN es traducido en 
aminoácidos para formar una proteína” (fi gura 1-16). En 
1957 propuso que el código genético debe leerse en triple-
tes. 
Mathew Stanley Meselson 
y Franklin Stahl
En 1958, Mathew Stanley Meselson y Franklin Stahl (fi gura 
1-17) confi rmaron la replicación semiconservadora pro-
puesta por Crick. En su experimento utilizaron centrifuga-
ción con gradientes de soluciones de cloruro de cesio
(CsCl). Cultivaron bacterias en un medio que contenía el
isótopo 15N (pesado) para marcar las cadenas de ADN pro-
genitoras. Después cambiaron el medio por uno que conte-
nía 14N (ligero) y se permitió que las células se replicaran
Figura 1-13. Rosalind Franklin. 
Figura 1-15. Modelo de la doble hélice del ADN. 
 James Dewey Watson y Francis Harry Compton Crick. 
Pares de bases
Adenina
Guanina
Esqueleto de
azúcar-fosfatos
Citosina
Timina
una sola vez conla fi nalidad de que el ADN recién replicado 
incorporara este nitrógeno. Si la replicación del ADN con-
templaba la separación de las dos cadenas, era posible pre-
decir la densidad de las moléculas de ADN después de una 
replicación. Si la replicación fuera semiconservadora, des-
pués de una replicación, todas las moléculas de ADN resul-
tantes tendrían que contener una cadena pesada y una 
ligera, y en consecuencia su densidad sería intermedia. Este 
resultado fue observado por Meselson y Stahl. Después de 
dos replicaciones en 14N la mitad de las moléculas de ADN 
eran ligeras y la otra mitad, híbridas, es decir, con densidad 
intermedia, justo como lo predice la replicación semicon-
servadora. De esta manera se demostró que la replicación 
del ADN es semiconservadora y el nuevo ADN preserva 
una de las cadenas originales y se sintetiza una de novo 
(fi gura 1-18).
Hamilton Smith, Daniel Nathans, 
Werner Arber
En 1968, Steward Lynn y Werner Arber (fi gura 1-19) descu-
brieron los sistemas de restricción de las bacterias.
Hamilton Smith, a principios de la década de 1960, en la 
Universidad de Ginebra, Suiza, descubrió que las bacterias 
infectadas por virus liberaban unas enzimas (enzimas de 
restricción), que los inactivan al cortar sus secuencias
de ADN. Simultáneamente a este ataque molecular, la bac-
teria libera otra enzima que modifi ca químicamente las 
bases de su propio ADN evitando que la enzima de restric-
ción lo corte, produciendo su autodestrucción. Este proceso 
en dos pasos se denomina “sistema controlado de restric-
ción-modifi cación” del hospedero. En 1970, se aísla la pri-
mera enzima de restricción Hind II, a partir de Haemophilus 
infl uenzae (véase el capítulo 13).
El enorme potencial del empleo de las enzimas de res-
tricción quedó demostrado por un colega de Smith, Daniel 
Nathans, de la Universidad Johns-Hopkins, que logró cor-
tar el ADN del virus SV40 (que induce la formación de 
tumores cancerosos en los simios) a 11 fragmentos. Nathans 
describió sus genes específi cos y, lo que es más importante, 
las funciones que desempeñan. En 1971, Nathans elaboró el 
primer mapa de restricción del ADN que detallaba los genes 
de una molécula de ADN. Un año más tarde, en 1972, Janet 
Mertz y Ron Davis demostraron que un fragmento de res-
tricción podía insertarse y ligarse a otro ADN cortado por 
la misma enzima.
Por las excepcionales contribuciones al nacimiento de 
las técnicas de la ingeniería genética, Arber, Smith y 
Nathans recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medici-
na en 1978.
Howard Martin Temin 
y David Baltimore
En 1970, Howard Martin Temin, de la Universidad de Wis-
consin-Madison, y David Baltimore, del Instituto de Tecno-
logía de Massachusetts (MIT), de manera independiente 
descubrieron una nueva enzima denominada transcriptasa 
inversa o retrotranscriptasa, con función de ADN polime-
rasa dependiente de ARN. Temin y Baltimore (fi gura 1-20) 
demostraron que el genoma de ARN de los retrovirus era 
copiado a una molécula de ADN de doble cadena por la 
acción de la transcriptasa inversa, durante la infección de 
Figura 1-17. Mathew Stanley Meselson y Franklin Stahl. 
Figura 1-16. Flujo de la información genética. 
REPLICACIÓN
ADN polimerasa
TRADUCCIÓN
ARNm, ARNt y ARNm
TRANSCRIPCIÓN
ARN polimerasa
RETROTRANSCRIPCIÓN
Retrotranscriptasa
ADN
ADN
ARN
cADN
PROTEÍNA
estos virus. Temin y Baltimore, junto con Dulbecco, fueron 
galardonados con el Premio Nobel de Fisiología en 1975.
El principal cuestionamiento acerca de los virus de 
ARN era si el genoma de estos virus pasaba de padres a 
hijos como ARN o se integraba al ADN de la célula huésped 
en alguna etapa de su ciclo viral. Las pruebas de infección y 
de transformación indicaban que estos virus requerían de la 
síntesis de ADN. Temin sugirió que la replicación de los 
virus de ARN ocurría mediante una molécula intermediaria 
de ADN (un provirus) que servía como molde para la sínte-
sis de ARN viral. Sin embargo, este molde necesita de una 
ADN polimerasa dependiente de ARN que nunca se había 
encontrado en ningún tipo de células. Por su parte, Balti-
more examinó los viriones (partículas virales maduras) de 
virus de ARN. Incubó el virus en condiciones en que se 
indujera la actividad del ADN polimerasa y los cuatro 
dNTP (ATP, CTP, GTP, TTP), uno de los cuales (TTP) era 
radiactivo. El producto resultante fue una molécula insolu-
ble en ácido, que mostraba las propiedades del ADN. Este 
producto era degradado por una DNasa pero no se afectó 
por la RNasa ni por hidrólisis alcalina (a la cual es sensible 
el ARN). Sin embargo, si los viriones se trataban con RNasa 
antes de la reacción, la molécula molde se degradaba. Se 
observó, también, que la enzima que sintetizaba el ADN se 
sedimentaba junto con las partículas virales maduras, lo 
que sugiere que era parte del virus y no de la célula huésped. 
Estos resultados reforzaron la idea de que el ARN viral se 
copiaba a una molécula de ADN de doble cadena, que a su 
vez servía como molde para la síntesis del ARN viral nece-
sario para la infección y la transformación. Estos experi-
mentos no sólo sugirieron que la transformación celular 
por los virus de ARN ocurría a través de un intermediario 
Figura 1-18. Replicación semiconservadora del ADN. 
Hamilton Smith, Daniel Nathans, Werner Arber. Howard Martin Temin y David Baltimore. 
de ADN sino que también contradijeron el antiguo concep-
to del dogma de la biología molecular propuesto por Fran-
cis Crick, que postulaba que la información de una célula 
fl uía del ADN al ARN y a la proteína.
Kary Mullis
Kary Banks Mullis (fi gura 1-21) desarrolló una técnica inno-
vadora que revolucionó la investigación en biología molecu-
lar: la reacción en cadena de la polimerasa (polymerase chain 
reaction, PCR). En 1985, mientras trabajaba en la compañía 
Cetus, desarrolló la PCR, que permite la amplifi cación de 
una secuencia específi ca de ADN mediante nucleótidos tri-
fosfatados y un ADN polimerasa. La idea de multiplicar una 
hebra de ADN millones de veces le surgió en 1983 pero no 
convenció a sus colegas de la compañía, por lo que tuvo que 
desarrollarla solo. La versión de la técnica propuesta inicial-
mente por Mullis, aunque efectiva, era poco efi ciente, hasta 
que se le ocurrió emplear ADN polimerasas termoestables, 
extraídas de microorganismos termof ílicos, como la Taq 
polimerasa procedente de Th ermus aquaticus (véase el capí-
tulo 16, sobre PCR) (fi gura 1-22).
Por esta invención, de gran valor en biotecnología y 
como herramienta de investigación científi ca y forense, en 
1993 recibió el Premio Japón y el Premio Nobel de Quími-
ca, compartido con el canadiense Michael Smith. Cetus, la 
compañía en que trabajaba Mullis, le dio una recompensa 
de 10 000 dólares por la invención de la PCR y luego vendió 
la patente por 300 millones de dólares a Roche Molecular 
Systems. La PCR tiene múltiples aplicaciones, como la 
identifi cación de individuos a partir de muestras de sangre 
o saliva (utilizada en ciencia forense) y la secuenciación de
genes de todo tipo de organismos. La secuenciación genéti-
ca era, hasta entonces, un proceso muy complicado, aplica-
ble sólo cuando se podían obtener de manera natural
muchas copias del mismo ADN. La PCR convirtió en una
rutina la secuenciación génica y permitió la lectura comple-
ta del genoma humano, así como de muchos organismos
que se toman como modelos de problemas biológicos en la
investigación. La técnica ha permitido también investigar
la fi logenia (historia evolutiva), mediante la comparación de 
las secuencias genéticas de distintas especies.
Figura 1-21. Kary Mullis. 
PRIMER CICLO
94ºC
CICLO 35 = 235 MOLÉCULAS
 Reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
SEGUNDO CICLO
60ºC 72ºC
94ºC 60ºC 72ºC
Primer tratamiento de terapia génica 
con éxito en niños (1989)
En la década de 1980 se propició el advenimiento de la tera-
pia génica, el uso de genes para el tratamiento de enferme-
dades. Esta estrategia terapéutica se consolidóen 1989, 
cuando se llevó a cabo el primer protocolo clínico.
El síndrome de inmunodefi ciencia combinada grave por 
défi cit de la enzima adenosín deaminasa (ADA) fue la pri-
mera enfermedad tratada con terapia génica. Las razones 
de su elección para este tratamiento son las siguientes:
1. La defi ciencia de ADA es la enfermedad congénita de
inmunodefi ciencia más estudiada, ya que la secuencia
del ARNm y del gen que codifi ca para ADA se identifi -
caron tempranamente (1983).
2. La función de la enzima está perfectamente dilucidada.
3. La producción de tan sólo el 10% de los niveles normales 
de la enzima ADA es sufi ciente para establecer una fun-
ción inmune en el paciente. Por el otro lado, la sobrepro-
ducción de ADA superior a 50 veces los valores normales 
sólo ocasiona una ligera anemia hemolítica.
4. Se ha demostrado que las células genéticamente corre-
gidas tienen una ventaja selectiva en cuanto al creci-
miento frente a las células no modifi cadas.
En este estudio se incluyó a dos pacientes, uno de cuatro 
años y otro de nueve. Antes de incluirse en el ensayo se 
había demostrado que estos niños tenían una respuesta 
incompleta al tratamiento con reemplazamiento enzimáti-
co y no había ningún donante de médula ósea compatible.
Se les realizó una extracción de sangre y se aislaron por 
aféresis los linfocitos T periféricos, que se estimularon con 
interleucina-2 (IL-2) y anticuerpos anti-CD3 durante 72 h y 
se transdujeron con un vector retroviral que contenía el gen 
ADA. Se cultivaron durante 9 a 12 días y posteriormente se 
reincorporaron al paciente (véase capítulo de terapia génica). 
Los pacientes recibieron 10 a 12 infusiones durante dos años. 
Como resultado, la función inmunológica de ambos llegó a 
niveles mucho más altos que durante el periodo de trata-
miento con sustitución enzimática, y se mantuvieron estables 
dos años después del último tratamiento. Ambos pacientes 
tuvieron una respuesta variable a los antígenos, mantuvieron 
un crecimiento normal de linfocitos T y tuvieron el mismo 
tipo de infecciones que los demás niños de su edad. Los efec-
tos adversos asociados a esta terapia fueron mínimos.
Proyecto del Genoma Humano (1990)
El Proyecto del Genoma Humano (PGH) fue un proyecto 
internacional de investigación científi ca con el objetivo fun-
damental de determinar la secuencia de pares de bases que 
componen el ADN e identifi car los aproximadamente 30 000 
genes del genoma humano, desde un punto de vista f ísico y 
funcional. El debate público que suscitó la idea captó la aten-
ción de los responsables políticos de muchos países, no sólo 
porque el PGH suponía un gran reto técnico-científi co, sino 
también por las tecnologías de vanguardia que podían surgir, 
así como porque el conocimiento obtenido podría asegurar 
la superioridad tecnológica y comercial del país que lo desa-
rrollara. Se nombró responsable del proyecto a James D. 
Watson (uno de los dos investigadores que propusieron el 
modelo de la doble hélice del ADN en 1953). En 1990 se inau-
guró defi nitivamente el PGH y se calcularon 15 años de tra-
bajo. En una primera etapa, la elaboración de mapas genéticos 
exigió el desarrollo de nuevas técnicas de secuenciación para 
poder abordar todo el genoma. Para su desarrollo se destinó 
un presupuesto de 3000 millones de dólares y se calculó que 
iba a terminar en 2005.
En 2001 se elaboró y publicó el primer borrador del geno-
ma. En abril de 2003 se publicó la secuencia completa del 
genoma humano, dos años antes de lo previsto. Las conclusio-
nes obtenidas al fi nalizar este proyecto fueron las siguientes:
• El genoma humano está constituido por 3000 millones
de pares de bases.
• Existen 25000 genes codifi cantes.
• La homología en la secuencia de ADN entre individuos
es del 99.99%.
• La especie más cercana fi logenéticamente al ser huma-
no es el chimpancé, con 99.9% de homología en su
secuencia de ADN.
Clonación del primer mamífero (1997)
La oveja Dolly, que vivió del 5 de junio de 1996 al 2 de enero 
de 2003, fue el primer mamífero clonado a partir de una célu-
la adulta. Sus creadores fueron Ian Wilmut y Keith Campbell, 
científi cos del Instituto Roslin de Edimburgo (Escocia). Dolly 
fue una oveja resultado de una transferencia nuclear desde 
una célula donante diferenciada (de glándula mamaria) a un 
óvulo no fecundado y anucleado. Cinco meses después nacía 
Dolly, la única cría resultante de 277 fusiones de óvulos anu-
cleados con núcleos de células mamarias.
Dolly vivió siempre en el Instituto Roslin, donde fue 
estudiada conforme envejecía. Demostró ser fértil y tuvo 
crías en tres ocasiones. A los cinco años de edad, Dolly 
desarrolló enfermedades crónico-degenerativas propias de 
individuos seniles, como artritis (fi gura 1-23).
A pesar de que la expectativa de vida de la raza Finn 
Dorset, a la que pertenecía Dolly, es de 11 a 12 años, tuvo 
que ser sacrifi cada debido a una enfermedad progresiva pul-
monar a los ocho años de edad. La necropsia demostró que 
tenía cáncer de pulmón, causado por un retrovirus. Los téc-
nicos de Roslin no han podido certifi car si hubo conexión 
entre su muerte prematura y el hecho de ser un clon, pues 
otras ovejas del mismo rebaño sufrieron la misma enferme-
dad y murieron a causa de ella. Sin embargo, algunos autores 
han especulado que había un factor agravante en la muerte 
de Dolly: al nacer tenía una edad genética de seis años, la 
misma edad de la oveja de la cual fue clonada. Esta asevera-
ción se sustenta en el hallazgo de que los telómeros de su 
ADN eran cortos, característica presente en células viejas. 
Figura 1-23. Clonación de la oveja Dolly.
1. Complete la información que corresponde en los recuadros vacíos.
Nombre Aporte (experimento) Características Año
Gregor Mendel Leyes fundamentales de la herencia. 1865
Temin y Baltimore Se demuestra cómo los virus con ARN como genoma 
sintetizan ADN y se replican.
Principio transformante. Explica cómo una cepa avirulenta puede transformar-
se en una virulenta.
Erwin Chargaff 1950
Watson y Crick Elaboran el modelo de la doble hélice de ADN.
Desarrolla la técnica de la reacción en cadena de la 
polimerasa (PCR).
Permite la amplifi cación de una secuencia específi ca 
de ADN mediante nucleótidos trifosfatados y un 
ADN polimerasa termoestable.
Con el uso de 14N y 15N comprueban que el ADN se 
replica de manera semiconservadora.
1958
 Ejercicios de integración 
Implantación en
madre sustituta oveja
Scottish (cara negra)
Embrión con
caracteres de la
oveja donante
Remoción del
núcleo del
ovocito
Ovocito (n) de
otra célula
adulta
Dolly con fenotipo
de la oveja
de donde se obtuvo
la célula mamaria
Oveja donante del óvulo
Scottish (cara negra)
Oveja donante del tejido
mamario Finn Dorset
Núcleo
donante (2n)
Fusión
mediada por
shock eléctrico
Formación del
embrión
2. De acuerdo con los experimentos del principio transformante de Griffi th, complete la información que corresponde en los
recuadros vacíos.
Cepa Experimento Resultado
Cepa S El ratón muere.
Inyectada al ratón. El ratón vive.
Cepa S Tratada con calor e inyectada al ratón.
Cepa S Tratada con calor, incubada con cepa R e inyectada al 
ratón.
Griffi th F. Th e signifi cance of pneumococcal types. J Hyg, 
1928;27:113-159.
Karp G. Biología celular y molecular, conceptos y experimentos, 4ª ed. 
México, DF: McGraw-Hill, 2006.
Luque J., Herráez A. Texto ilustrado de Biología Molecular e Ingenie-
ría Genética, 1ª ed. Madrid: Elsevier, 2001.
Meselson M, Stahl F.W. Th e replication of DNA in Escherichia coli. 
Proc Natl Acad Sci, 1958;44:671-682.
Mullis K.B. Reacción en cadena de la polimerasa. Investigación y 
Ciencia. 1990;165:30-37.
Venter J.C., Adams M.D., Myer E.W,. et al. Th e sequence of the 
human genome. Science, 2001;291:1304-1351.
Watson J.D. Biología Molecular del gen, 5ª ed. Madrid: Médica Pana-
mericana, 2006:7-46.
Watson J.D, Crick F.H.C. A structure for deoxyribose nucleics acids. 
Nature, 1953;171:737-738.
 Bibliografía