BM-GPGparteI

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Biología Molecular
Genómica y Post-Genómica
Pioneros, Principios y Tecnologías
Pedro A. Moreno
Escuela de Ingeniería de Sistemas y Computación
Universidad del Valle
Patricia E. Vélez
Departamento de Educación, Ciencias Naturales, Fisicas y Exactas
Universidad del Cauca
Javier D. Burgos
Instituto de Estudios Ambientales, IDEA
Universidad Nacional de Colombia
Incluye referencias a Colombia
Con 267 ilustraciones
Editorial Universidad del Cauca
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
Pioneros, principios y tecnologías
Incluye referencias a Colombia
Primera edición
Portada: Desarrollo exponencial de la biología molecular a través de varios hechos seminales. 1er círculo: En 1858, Virchow, Schleiden y
Schwann establecen la teoria celular. 2o círculo: En 1865, el uso de los guisantes permitió a Mendel descubrir las leyes que llevan su nombre. En
ese mismo año, Miescher descubre la nucleína, la sustancia que llegaría a conocerse posteriormente como el ADN. 3er círculo: A partir de 1904,
Morgan sentó las bases de la genética de la mosca y, entre 1942-1962 el Grupo del fago junto con los físicos N. Borh y E. Shrödinger y la obra
¿Qué es la vida? (1944) ayudaron a crear el campo de la biología molecular. 4o círculo: En 1953 se resolvió la estructura tridimensional del ADN
y en 1958 la primera proteína, la hemoglobina. Nace así la biología molecular. 5o círculo: Producto de la revolución biotecnológica de los años
70 nace el ADN-Recombinante (1972) y la secuenciación del ADN (1977). En 1995 aparece la secuenciación por fluorocromos y se determina
la secuencia completa del primer genoma bacteriano mediante el ensamble de genomas por bioinformática. Nace la genómica y con ésta el
descubrimiento de miles de genes y secuencias intergénicas en los organismos. Aparece la tecnología de los microarreglos (1999) o genómica
funcional a fin de expresar los genes descubiertos. Para el año 2001 se reportó el primer borrador de la secuencia completa del genoma humano.
6o círculo: del 2002 al 2006 aparecen las primeras publicaciones en Biología de Sistemas y el estudio de las -ómicas. Varias figuras fueron
adaptadas: Drosophila melanogaster de gnn.tigr.org; bacterias de E. coli de K.G. Murti/Visuals Unlimited (Science. 291, p. 1195); mapa circular
del genoma del Helicobacter pylori cepa 26695 de Tomb et al., 1997. Nature 388: 539-547 y el cariotipo humano de la Enciclopedia
Microsoft® Encarta® 2002.
Biblioteca del Congreso de la República de Colombia
Incluye referencias bibliográficas, glosario e índices.
Depósito legal - 2003
ISBN 958-33-5118-0
Agosto de 2003
Todos los derechos son reservados. Este libro o cualquiera de sus partes no podrá ser reproducido ni archivado en sistemas
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grabaciones, o cualquier otro sin el permiso previo de los autores. El libro está protegido por leyes de copyright y tratados
internacionales. La reproducción o distribución no autorizada de este libro de parte del mismo dará lugar a graves penaliza-
ciones tanto civiles como penales y será objeto de cuantas acciones judiciales correspondan en derecho.
Impreso en Cargraphics S. A.
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Cali, Colombia
Copyright © 2006
Editorial Universidad del Cauca.
A nuestros padres:
Pedro y Marino,
madres: Elodia y Franci,
y adorables ternuras:
Angela Patricia y Daniela Valentina,
con amor.
P. A. M. & P. E. V.
A Marcela y a Daniela,
con amor.
J. D. B.
Prólogo
ste libro representa un esfuerzo de síntesis del excitante desarrollo del campo de la Biología Molecular
por más de cinco décadas. Tiene la virtud de reunir en uno, a los pioneros que generaron la dinámica de
los cambios a nivel conceptual de las estructuras, funciones y tecnologías que fundamentan el estudio de la
base molecular de la vida. Algo inusual de encontrar reunido en los textos especializados, por lo cual se
constituye en una obra completa de interés para todo tipo de lector. El énfasis puesto en los Premios Nobel y
los principios que ellos generaron, hacen de los mismos la columna vertebral de la obra, dando una visión
personal -de los Autores- de los hallazgos más importantes por los que ha atravesado la biología moderna
desde sus inicios.
La estructura del libro es una mezcla de biografías, anécdotas, cronologías, principios, teorías, tecnologías,
análisis, especulaciones, visiones futuristas, y cortas referencias a grupos e investigadores colombianos que lo
hacen un texto ameno a la lectura. Mucho de esto se ha mencionado de manera aislada en otras referencias,
no obstante, lo notable de la obra es la manera sintética en que se han organizado los diversos temas, ofre-
ciendo al lector una visión global de la biología molecular. Un libro que se deja leer de continuo o a juicio del
mismo sin perder el interés creado. Desde el principio ejerce sorpresivamente una saga permanente por
conocer cuál será el siguiente giro que tomará la dinámica de los hechos y cómo han de ser presentados e
interpretados los mismos.
Debido a su concepción holística, desde Mendel y Miescher hasta la biología del futuro, la obra se cons-
tituye en una referencia de gran utilidad para el docente e investigador y de motivación para las nuevas
generaciones a considerar la Ciencia y la Tecnología como una alternativa de trabajo en Colombia.
Hacer una síntesis acerca de una disciplina tan compleja como la Biología Molecular es una tarea ardua
que requiere una alta dosis de investigación en el ejercer de la misma disciplina y sus especialidades. Los
Autores aquí reunidos, nos hemos esforzado en capturar ese objetivo. Nuestra experiencia en biología molecular,
genética, inmunología, matemáticas y geometría fractal en medios docentes e investigativos viene desde me-
diados de los años 80, allá en el antigüo Instituto de Inmunología del olvidado Hospital San Juan de Dios de
la Universidad Nacional de Colombia, hasta el presente, en esta nueva faceta como divulgadores de la ciencia
y la tecnología.
Con esta obra esperamos contribuir significativamente a superar un gran cuello de botella de nuestra
sociedad, la educación (en biología) y el deseo por la búsqueda del conocimiento a fin de crear desarrollo y
fortalecer la tradición científica del país.
Los Autores
Agosto, 2003
E
Acerca de la Obra
a Biología Molecular (BM) es una disciplina altamente especializada de la biología, cuya historia muestra
una de las creaciones más fascinantes del intelecto del siglo XX. Por definición, la BM reduce el conoci-
miento y la manipulación de las estructuras y funciones de lo viviente a un nivel molecular (macromolecular
y supramolecular). Esta hace énfasis en el estudio de los genes y genomas, el flujo de la información que
éstos codifican (ARNs y proteínas) y los procesos por los cuales esta información es traducida y desple-
gada en el espacio-tiempo celular (proteomas), creando descripciones refinadas acerca de las propieda-
des que caracterizan la vida orgánica y poderosas biotecnologías al servicio de la humanidad. Por tal
razón, la BM se ha constituido en una rama de la biología rica en hechos académicos, científicos, y anecdóticos,
que enseñan la manera cómo los científicos durante los últimos 50 años han hecho de las ciencias de la vida
orgánica una revolución comparable con la Copérnica. De ahí que conocer su historia y fundamentos principales
sea una aventura excitante, la cual invitamos a abordar.
Metas
En efecto, en el último decenio la BM ha adquirido
una relevancia social sin precedentes con transforma-
ciones conceptuales y preguntas que repercuten sobre
el conocimiento, las creencias y esperanzas de la hu-
manidad. Una nueva frontera que la introdujo en la Era
de la Genómica, reemplazando el estudio de un gen
particular por el estudio de todo el conjunto de genes y
proteínas de un organismo. Así como en los años 70 y
80, las tecnologías del ADN-Recombinante, la
secuenciación del ADN y la amplificación específica
del ADN o Reacción en Cadena de laPolimerasa (RCP)
(o Polymerase Chain Reaction (PCR)), cambiaron la
forma de practicar las ciencias de la vida. Ahora, la
Genómica y la Post-Genómica han revolucionado a
escalas multigénicas el estudio de la base molecular de
la vida, la medicina, la agricultura, la antropología, el
cáncer, el desarrollo, las enfermedades del sistema
nervioso, la inmunología, la parasitología, el análisis
filogenético de las especies y la ecología, entre otros
aspectos y disciplinas, generando novedosos enfoques
de estudio, aplicaciones diagnósticas, terapéuticas y
biotecnologías.
Conscientes del impacto que todos estos cambios
tienen sobre el entendimiento de lo viviente, los auto-
res, desde una perspectiva docente e investigativa, po-
nemos a disposición de la comunidad científica, estu-
diantil y profana esta obra de divulgación y referencia,
como una síntesis histórica de personajes, fundamen-
tos y herramientas que dan cuenta de la biología mo-
derna. Una historia no muy diferente a la del consenso
Revisiones
El origen y la historia de la BM se han escrito de
múltiples maneras y estilos abarcando tiempos deter-
minados, según la columna de personajes y sucesos
sobre los cuales se quiere hacer énfasis. Esta ha sido
relatada por sus propios protagonistas, como en La
doble hélice de James D. Watson o en Qué loco
propósito de Francis H. Crick. Otros han usado el
análisis epistemológico de Kuhn, como N. C. Mullins
en El desarrollo de una especialidad científica: el
grupo del fago y los orígenes de la BM. También se
han recabado las raíces cuánticas de la BM en En
busca de la doble hélice de John Gribbing. Su his-
toria se ha relatado partiendo de la idea de las
macromoléculas hasta el propio descubrimiento del
ADN como en La vía hacia la doble hélice de Robert
Olby. Igualmente, se ha escrito de manera vivida en
El octavo día de la creación de Horace F. Judson,
donde incluye largas citas textuales de la mayoría de
los participantes. Y hasta su historia se ha llevado a la
pantalla, como en “Life story”, un telefilm de la BBC
de Londres. Hoy día, y debido a los resultados alcan-
zados en el marco del Proyecto Genoma Humano
(PGH), encontramos una saturación de artículos y do-
cumentos publicados en revistas especializadas de cien-
cias, de difusión popular y en sitios de la Internet que
resumen varios aspectos y alcances de la BM y la
genómica.
L
8
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
académico, la cual nos hemos esmerado en revisar, a
la luz de los hallazgos recientes y a nuestro entender, la
primera que se escribe en su género en Colombia. Es-
peramos que este esfuerzo se constituya en una obra
de reflexión y utilidad práctica para los especialistas
que deseen conocer algunos aspectos acerca del estu-
dio de la vida orgánica y de motivación para las nuevas
generaciones a considerar la Ciencia y la Tecnología
como una alternativa real para perseguir conocimien-
to, inversión, trabajo y desarrollo a un nivel científico e
intelectual alto.
Énfasis
Las historias en las ciencias nacen de la diaria
interacción del científico con sus pares científicos, sus
fuentes bibliográficas, sus ideas, sueños, reveses, lo-
gros y reconocimientos. Las historias no son lineales,
éstas se entretejen en redes de millones de eventos y
personajes con resultados difícilmente predecibles. Iden-
tificar en esta red de millones de personas e informa-
ción los caminos por donde discurre una historia como
la BM es una tarea ardua de rastrear, así se tengan
excelentes fuentes bibliográficas como las citadas arri-
ba. Una manera de medir esta compleja generación
del conocimiento es acudir a los estándares internacio-
nales utilizados por la comunidad científica para valo-
rar el impacto de las contribuciones.
Sí estimamos la comunidad científica en el mundo
en el pasado siglo conformada por decenas de millones
de científicos, encontramos que tan solo unos cientos
de ellos han sido galardonados con el Premio Nobel
(PN). La razón es que para merecer tal distinción sus
contribuciones deben haber producido un conocimien-
to inédito importante, el cual debe haber generado nue-
vas concepciones, debe haber refinado un conocimiento
preexistente y debe haber atraído a muchos investiga-
dores a tal grado que permita crear una nueva discipli-
na, especialidad o línea de trabajo. Es así que en los
últimos 50 años (1953-2003) de 213 científicos galar-
donados con el Premio Nobel, 88 son en Química (PNQ)
y 125 en Fisiología o Medicina (PNFoM), de estos, a
nuestro juicio (ver Introducción), 70 [(24 + 43) + 3
antes de 1953], están relacionados con descubrimien-
tos en BM. Estas cifras revelan la importancia que la
BM tiene en el desarrollo de la ciencia y la tecnología
de nuestro tiempo.
Por esta razón el presente libro muestra a una serie
de personajes exitosos, la mayoría Nobelados, exper-
tos en el arte de interrogar a la naturaleza viva para
develar sus secretos, en procura de conocimiento y
soluciones a las múltiples necesidades humanas. Per-
sonajes que en su diario quehacer muestran que la bús-
queda del reconocimiento institucional y personal, ma-
terializado en títulos, publicaciones, patentes, empre-
sas, citaciones y premios, son los estándares que las
ciencias usan para medir la producción y justificar los
recursos para las investigaciones, las retribuciones sa-
lariales y las posiciones de poder.
Más allá de las necesidades y vanidades del queha-
cer humano, un indicador inequívoco del buen cien-
tífico son las huellas y transformaciones al conoci-
miento y al bienestar de la sociedad humana. Aquí
es donde reside el verdadero significado de su obra.
A lo largo de estos relatos veremos varios ejemplos
representativos que esperamos proporcionen al lector
los elementos necesarios para identificar a quienes son
apreciados por los frutos de su intelecto y a reconocer
los fundamentos principales sobre los cuales descansa
el entendimiento de la base molecular de la vida.
Dado que esta es una historia casi ajena a nuestra
escasa tradición científica, se ha hecho una referencia
corta de algunos grupos e investigadores colombianos
que vienen trabajando en algunas de las áreas mencio-
nadas aquí. En cualquier caso, Nobel o Colombiano,
expresamos de antemano nuestras excusas por las
omisiones de autores y referencias, las cuales excede-
rían los propósitos de esta obra.
Características de la obra
La historia del estudio de los genes y genomas ha
transcurrido desde 1865 por tres especialidades princi-
pales de la biología: la Genética, la Biología Molecular
(celular) y la Genómica (incluida la Post-Genómica).
Estas tres disciplinas sirven de base para dividir la obra
en 4 partes principales, 13 capítulos y 59 temarios.
En general, cada temario abre con una corta intro-
ducción que precede a una descripción biográfica del
pionero o pioneros que hicieron posible el descubrimien-
to, ya sea contando de manera anecdótica sus logros,
enlistando los hechos relevantes, tomando apartes de
entrevistas, referencias bibliográficas o citas
autobiográficas pertinentes. Posteriormente, se intro-
ducen los conceptos básicos, a manera de resumen,
que fundamentan los hallazgos. En ciertos casos se hace
una breve reseña del estado actual del tema con algu-
nas de sus perspectivas y preocupaciones. También
hemos emitido algunas propuestas personales, hipóte-
sis de trabajo y especulaciones, con las cuales preten-
demos causar una discusión constructiva.
9
Moreno, Vélez, Burgos. 2006
Por otra parte, se podrá apreciar a lo largo de la
obra cómo los conceptos alrededor del gen y el Dogma
Central de la BM (DCBM) han ido refinando la com-
prensión del flujo de la información genética, en la
medida en que los nuevos hallazgos han ido describien-
do con mayor precisión las propiedades (estructurales
y funcionales) de la célula viva. Tema de gran interés
que da algunas pistas acerca del rumbo que podría to-
mar la biología del futuro o sistémica.
Dicho lo anterior, la Parte I trata sobre el Origen
de la Genética y la Búsqueda del Gen. Esta se en-
cuentradividida en los capítulos 1 y 2 donde se relatan
respectivamente, la búsqueda de la naturaleza física y
estadística del material de la herencia y la búsqueda de
la naturaleza química y biológica de la misma. Perso-
najes como Mendel, Morgan, Miescher, Griffith,
Delbrück, Luria y Shrödinger, entre otros, se constitu-
yen aquí en los fundadores de las bases científicas y
epistemológicas para el estudio de los genes y el naci-
miento de la BM. Este período abarca desde el naci-
miento de la genética en 1865 hasta 1952, año previo al
descubrimiento de la estructura del ADN.
La Parte II, Biología Molecular: Estructuras y
Funciones, aborda en tres capítulos el nacimiento y
desarrollo de los pilares sobre los cuales descansa el
conocimiento de la base molecular de la vida. El capí-
tulo 3. Los Descubrimientos Germinales, relata la
historia de los protagonistas que hicieron posible los
grandes descubrimientos de la BM. James Watson y
Francis Crick se muestran aquí como “los creadores
de esta joven disciplina”, con el hallazgo de la estructu-
ra molecular en doble hélice del ácido
desoxirribonucleico o ADN. Las implicaciones de este
hallazgo cambiarían dramáticamente la forma de pen-
sar la biología, partiendo en dos las ciencias de la vida
en antes y después del ADN. Los descubrimientos
posteriores racionalizados por el DCBM, la síntesis de
proteínas y el control de la expresión génica, se con-
vertirían en los fundamentos que gobiernan la activi-
dad molecular de la vida orgánica. El capítulo 4. Pro-
piedades Adicionales para los Ácidos Nucleicos y
Proteínas, si bien es una mezcla de temas diversos
aparentemente no relacionados, muestra sí dos deno-
minadores comunes: el primero conduce al descubri-
miento de otras propiedades biológicas para el flujo de
la información genética que afinan el entendimiento del
DCBM, y el segundo trata sobre el inicio del estudio de
la BM de los eucariotes. Aquí revisaremos aquellos
investigadores que identificaron los virus tumorales, el
origen celular de los oncogenes retrovirales, los “genes
saltarines”, la estructura interrumpida del gen eucariote,
el origen y la diversidad de los anticuerpos y las pro-
piedades catalíticas del ARN. El capítulo 5. La Biolo-
gía Celular y del Desarrollo, da una mirada global al
transporte intracelular de proteínas, a los canales iónicos
de las membranas celulares, a los receptores y la se-
ñalización celular, a la regulación del ciclo celular, al
control genético del desarrollo embrionario en
Drosophila, las bases moleculares del desarrollo de
los órganos y la muerte celular. Todas estas propieda-
des constituyen la columna vertebral de la BM y celu-
lar y amplían las fronteras del entendimiento del flujo y
control de la información genética intracelular.
La Parte III, Biología Molecular: Tecnologías,
aborda en cuatro capítulos el “corazón” de la BM, el
desarrollo de las técnicas y herramientas principales
que han permitido el estudio y la manipulación de los
ácidos nucleicos in vitro e in vivo. El capítulo 6. Tec-
nología del ADN-Recombinante, el 7. Tecnologías
de Secuenciación y Síntesis de Ácidos Nucleicos y
Polipéptidos, el 8. Tecnologías de Biología Estruc-
tural, el 9. Tecnologías de Células y Organismos
Modificados, y el capítulo 10. Regulaciones, Paten-
tes y “Biotec”, dan a conocer a grandes rasgos las
tecnologías y reglamentaciones que han generado una
gran explosión de descubrimientos y aplicaciones de
las estructuras y procesos biológicos, afectando el es-
tudio, el consumo y la manipulación deliberada de la
genética de los microorganismos, plantas, animales y
humanos.
En resumen, las Partes II y III describen la llegada
de la BM en 1953 y su consolidación hasta el presente
sin perder su objetivo inicial, develar la base molecular
de la célula viva.
La Parte IV, Genómica y Post-Genómica, explo-
ra en tres capítulos las nuevas fronteras hacia donde
se dirige actualmente el conocimiento de la BM. En el
capítulo 11, veremos el nacimiento del Proyecto
Genoma Humano en 1990, cuyo objetivo es secuenciar
el genoma humano y el de algunas especies de orga-
nismos filogenéticamente representativos, lo cual se
ha alcanzado en parte en los últimos siete años diri-
giendo la biología hacia una comprensión integral de la
arquitectura y función de los genomas, la expresión de
todos los genes y la red de interacciones proteómicas
10
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
en el espacio y tiempo celular, como lo muestra el capí-
tulo 12. Genómica, Post-Genómica y Bioinformática.
Se espera que sus consecuencias impacten sobre el
desarrollo de nuevos avances en el campo de la
celularidad y los procesos biológicos complejos y
fenotipos, las enfermedades y la búsqueda de solucio-
nes a los problemas de salud de una manera
“personalizada, integral, y especie-específica”. En el
capítulo 13. La Biología del Futuro y la Ética, inten-
taremos discernir hacia dónde se dirige la biología y
examinaremos algunas preguntas fundamentales.
Debido al impacto que toda esta ciencia está cau-
sando en la comprensión de nuestra naturaleza y por-
venir, el Epílogo se ha reservado para visualizar algu-
nas preocupaciones y escenarios posibles de solución
para la ciencia en Colombia.
Agradecimientos
El presente material ha sido elaborado como pro-
ducto de los contenidos de cursos de nuestro diario que-
hacer en la docencia y la investigación durante los últi-
mos 17 años, razón por lo cual expresamos nuestros
agradecimientos a estudiantes y colegas quienes en
primera instancia nos han enriquecido con sus atentas
preguntas y observaciones. Igualmente, agradecemos
a quienes nos han autorizado a hacer algunas tra-
ducciones o transcripciones de algunos temas selec-
cionados. Otros desafortunadamente no contestaron a
nuestros requerimientos electrónicos. Debemos tam-
bién gratitud a la microbióloga Patricia Del Portillo y
al biólogo Juan G. Rodríguez, de la corporación
CORPOGEN por sus generosas lecturas y contribu-
ciones, y a la Lingüista Franci H. Vélez y al Ingeniero
Germán Llanos por sus oportunas correcciones
idiomáticas.
Con el objeto de ilustrar la lectura de la obra hemos
incluido en ella una serie de caricaturas de la mayoría
de los personajes revisados. Esto nos dio la oportuni-
dad de descubrir el talento que en el trazo tiene el estu-
diante de Artes de la Universidad del Cauca, Nestor
A. Tobar, y en (parte de) la diagramación de las figu-
ras, a la estudiante de Ingeniería de Sistemas Lorena
Quenán. A los dos nuestros reconocimientos por su
excelente trabajo.
Finalmente, somos conscientes que al intentar una
síntesis del vasto campo de la BM en cerca de dos-
cientas setenta páginas se cometerán excesos, sesgos
y deficiencias, por lo cual apreciamos su comprensión.
Usted, estimado lector, juzgará si lo hemos logrado.
Por consiguiente, agradecemos de antemano por apro-
piarse de estas páginas, esperando gustosos conocer
sus comentarios y sugerencias.
P. A. M.
P. E. V.
J. D. B.
Junio, 2002
Acerca de la Obra 2007
ecién se terminó de escribir este libro en el 2003 y tras haber sido evaluado satisfactoriamente en el 2002
por pares académicos externos e internos de la Universidad del Cauca y de Colciencias este no se llevó a
impresión por múltiples razones, quedando solo algunas copias de la versión original evaluada a disposición
pública en la biblioteca de la Universidad del Cauca. Ahora, cuatro años después, y gracias al apoyo de la
Editorial de la Universidad del Cauca y de la Vicerrectoría de Investigaciones, finalmente fueron impresas 100
copias. Dado el tiempo transcurrido entre las dos versiones, el libro ha sufrido algunas actualizaciones en las
cifras y citas bibliográficas y nuevas adiciones temáticas para la presente edición-2007
Actualizaciones
Inicialmente, en la Parte IV, Capítulos 11 y 12 se
han actualizado las cifras en torno a los proyectos
genomas finalizados y en progreso, amén de otras ci-
fras y estadísticas pertinentes. También se ha revisado
y ampliado el temario 58, ahora 60. La biología de
los sistemas:¿la biología del futuro?
Nuevos temarios
Igualmente, se han adicionado dos nuevos temarios
que corresponden a los premios Nobel de Medicina-
2004, Richard Axel y Linda B. Buck por sus trabajos
en el sistema de receptores olfatorios y los Nobel de
Medicina-2006, Andrew Z. Fire y Craig C. Mello por
sus descubrimientos en la interferencia del ARN y el
silenciamiento del gen mediante ARN doble hebra. El
temario 58. Revisando el DCBM en la Era Post-
Genómica (antes temario 56) y la base molecular de
la transcripción en eucariotes, ha sido dedicado al
Nobel de Química-2006, Roger D. Kornberg por sus
estudios de la base molecular de la transcripción en
eucariotes. En resumen, estos tres temas vienen a con-
formar los nuevos temarios numerados como 25, 32 y
58. Con estos cambios, la antigua versión-2003 con 59
temarios queda ahora constituída por 61 temarios.
Finalmente, ninguna modificación se ha efectuado
al Epílogo de la obra. En este se plantea lo que ven-
drían a ser a partir del año 2003, la “inversión en gran-
de” y “la integración de investigadores y grupos de in-
vestigación mediante la creación de Centros o Consor-
cios” de Excelencias por parte de Colciencias.
P. A. M.
P. E. V.
J. D. B.
Abril, 2007
R
Contenido Abreviado
Introducción: ¿Qué es la Biología Molecular? 21
Parte I. Origen de la Genética y la Búsqueda del Gen 29
Capítulo 1. La Búsqueda de la Naturaleza Física y Estadística del Gen 31
1. Mendel y el nacimiento de la Genética 31
2. Morgan y el papel de los cromosomas en la herencia 34
3. Las propiedades estadísticas esperadas para el cromosoma y el gen 36
4. El grupo del fago 37
5. ¿Qué es la vida? 40
Capítulo 2. La Búsqueda de la Naturaleza Química y Biológica del Material Genético 45
6. Miescher y la nucleina 45
7. El experimento de Griffith 46
8. El grupo del neumococo transformante 47
9. Un gen hace una enzima 47
10. La conjugación bacteriana y la genética de la resistencia 48
11. La composición bioquímica del ADN 50
12. El experimento de la licuadora 51
Parte II. Biología Molecular: Estructuras y Funciones 53
Capítulo 3. Los Descubrimientos Germinales 55
13. La estructura molecular del ADN 55
14. La estructura molecular de las proteínas globulares 61
15. El dogma central de la BM y el papel del ARN 68
16. Los mecanismos en la síntesis biológica del ADN y el ARN 70
17. El experimento de Meselson y Stahl 75
18. Elucidación del código genético y la síntesis de proteínas 77
19. El control genético de la síntesis de enzimas y virus 79
Capítulo 4. Propiedades Adicionales para los Ácidos Nucleicos y Proteínas 87
20. Interacción de virus tumorales y el origen celular de los oncogenes 88
21. Los elementos móviles del genoma 95
22. Los genes interrumpidos 97
23. La generación y diversidad de los anticuerpos 102
24. Propiedades catalíticas del ARN: las ribozimas 104
25. ARN de interferencia y el silenciamiento de genes 109
Capítulo 5. Biología Celular y del Desarrollo 113
26. Las proteínas tienen señales intrínsecas que gobiernan su transporte
y localización dentro de la célula 115
27. Canales iónicos en las membranes celulares 116
28. Receptores y señalización celular 119
29. La regulación del ciclo celular 123
30. Un gen codifica una forma en el cuerpo:
el control genético del desarrollo embrionario en Drosophila 125
31. La regulación genética del desarrollo de los órganos y la muerte celular programada 128
32. Los receptores de olor y la organización del sistema olfatorio 131
14
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
Parte III. Biología Molecular: Tecnologías 137
Capítulo 6. Tecnología del ADN-Recombinante 139
33. Las enzimas de restricción 140
34. El nacimiento de la Ingeniería genética 141
Capítulo 7. Tecnologías de Secuenciación y Síntesis de Ácidos Nucleicos y Polipéptidos 147
35. La secuenciación de los ácidos nucleicos 147
36. La mutagénesis dirigida 151
37. La reacción en cadena de la polimerasa 153
38. La síntesis química sobre matriz sólidas: La síntesis de péptidos 159
39. Síntesis química de oligonucleótidos, genes y genomas 162
Capítulo 8. Tecnologías de Biología Estructural 163
40. Cristalografía de rayos-X 163
41. La microscopía electrónica cristalográfica: elucidación de complejos ADN-proteínas 164
42. Métodos analíticos para el estudio de las biomoléculas 167
43. La estructura molecular del ribosoma 170
Capítulo 9. Tecnologías de Células y de Organismos Modificados 175
44. Organismos transgénicos 175
45. Terapia génica 177
46. Clonación de organismos 178
47. Las células madre o estaminales 182
48. Los anticuerpos monoclonales 184
Capítulo 10. Regulación, Patentes y “Biotec” 187
49. Regulaciones para la investigación en ADNr y Genética 187
50. Biopatentes y ADN 188
51. Biotec: Cronología de los grandes avances. Parte I 190
Parte IV. Genómica y Post-Genómica 197
Capítulo 11. El Proyecto Genoma Humano 199
52. Proyecto genoma humano público 199
53. Proyecto genoma humano Celera 201
Capítulo 12. Genómica, Post-Genómica y Bioinformática 213
54. Genómica 213
55. Era Post-Genómica y sus Aplicaciones 215
56. Biotec: Cronología de los grandes avances. Parte II 227
57. Bioinformática 231
58. Revisando el DCBM en la Era Post-Genómica y la base molecular
de la transcripción en eucariotes 235
Capítulo 13. La Biología del Futuro y la Ética 241
59. ¿Hay recursividad en la historia de la biología molecular? 241
60. La biologíade los sistemas: ¿la biología del futuro? 242
61. Ética y biología molecular 248
Epílogo: La Ciencia en Colombia: ¿alguna solución? 253
Bibliografía 257
Glosario 269
Índice 273
Contenido
Introducción 21
¿Qué es la Biología Molecular? 21
i) La biología y sus disciplinas 21
ii) ¿Existe alguna dificultad en categorizar algunos trabajos Nobel? 26
Parte I. Origen de la Genética y la Búsqueda del Gen 29
Capítulo 1. La Búsqueda de la Naturaleza Física y Estadística del Gen 31
1. Mendel y el nacimiento de la Genética 31
Las leyes de la herencia 31
Los años post-Mendel 32
2. Morgan y el papel de los cromosomas en la herencia 34
3. Las propiedades estadísticas esperadas para el cromosoma y el gen 36
El modelo de Delbrück 36
4. El Grupo del fago 37
Los fundadores 37
Replicación y titulación de bacteriófagos 38
El Gf y su organización progresiva. Análisis epistemológico. Parte I 40
5. ¿Qué es la vida? 41
Cuatro puntos centrales 41
Dos puntos de discusión 42
Capítulo 2. La Búsqueda de la Naturaleza Química y Biológica del Material Genético 45
6. Miescher y la nucleína 45
Los años post-Miescher 45
7. El experimento de Griffith 46
8. El grupo del neumococo transformante 47
9. Un gen hace una enzima 47
10. La conjugación bacteriana y la genética de la resistencia 48
11. La composición bioquímica del ADN 50
Las reglas de Chargaff 50
12. El experimento de la licuadora 51
Parte II. Biología Molecular: Estructuras y Funciones 53
Capítulo 3. Los Descubrimientos Germinales 55
13. La estructura molecular del ADN 55
Los protagonistas 55
La doble hélice 57
14. La estructura molecular de las proteínas globulares 61
Los primeros estudios 61
La hélice alfa de las proteínas 62
La secuenciación de la insulina 63
Autobiografía de F. Sanger. Parte I 63
La estructura tridimensional de las primeras proteínas globulares 64
¿Qué es la BM para Kendrew? 65
Perutz y sus recuerdos 66
La irregularidad y regularidad en las estructuras proteicas 67
16
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
15. El dogma central de la BM y el papel del ARN 68
Un Nobel para Sydney Brenner 69
16. Los mecanismos en la síntesis biológica del ADN y el ARN 70
La replicación del ADN 71
Ochoa y la transcripción del ARN 72
La ARN polimerasa y la Transcripción del ARN 73
Otras ARN polimerasas 74
17. El experimento de Meselson y Stahl 75
Los inicios de la hibridización 76
Un biólogo molecular 76
18. Elucidación del código genético y la síntesis de proteínas 77
El ARN de transferencia 78
La hipótesis del tambaleo 79
La síntesis de proteínas 79
19. El control genético de la síntesis de enzimas y virus 79
Los inicios del fago Lambda 80
Inducción del operón lactosa 82
El Gf y su organización progresiva. Análisis epistemológico - Parte II 84
La BM “lanzada a un foso” 84
Capítulo 4. Propiedades Adicionales para los Ácidos Nucleicos y Proteínas 87
20. Interacción de virus tumorales y el origen celular de los oncogenes 88
Los virus tumorales 88
La transcriptasa inversa 89
El DCBM revisado 89
Los retrovirus 90
Los oncogenes 91
Los protooncogenes 91
El virus de la inmunodeficiencia adquirida 92
21. Los elementos móviles del genoma 95
¿Por qué se reconoció el 0trabajo de B. McClintock tardíamente? 96
¿Los transposones y la adaptación? 96
22. Los genes interrumpidos 97
Transcripción en eucariotes 98
Tipos de mecanismos de procesamiento del ARN 100
Control de procesamiento alternativo del ARNhn 100
Un gen, ¿un exón? 101
Origen y “evolución” de los intrones 101
23. La generación y diversidad de los anticuerpos 102
El sistema immune 102
Teoría recombinatoria en la línea germinal 103
La estructura molecular discontinua del gen de las inmunoglobulinas 103
24. Propiedades catalíticas del ARN: las ribozimas 104
El mecanismo 106
El “mundo del ARN” 107
LUCA y el árbol de la vida 108
25. El ARN de interferencia y el silenciamiento de los genes 109
El flujo de la información dentro de la célula: Del ADN a la proteína vía ARNm 109
El descubrimiento del ARNi y la maquinaría revelada del ARNi 110
El ARNi – una defensa contra los virus y los genes saltarines 110
17
Moreno, Vélez, Burgos. 2006
El ARNi regula la expresión del gen 111
Otras propiedades del ARN 111
El DCBM revisado a la luz de las nuevas propiedades de los ácidos nucleicos 111
Capítulo 5. Biología Celular y del Desarrollo 113
26. Las proteínas tienen señales intrínsecas que gobiernan su transporte
y localización dentro de la célula 115
El péptido señal 115
27. Canales iónicos en las membranes celulares 116
Canales de agua 116
Canales en membranes celulares 117
28. Receptores y señalización celular 119
Clasificación de los receptores de señalización 120
29. La regulación del ciclo celular 123
30. Un gen codifica una forma en el cuerpo: el control genético del desarrollo
embrionario en Drosophila 125
El desarrollo en la Drosophila 126
¿Los homeogenes y el comportamiento? 127
“El vuelo de los homeogenes” 128
31. La regulación genética del desarrollo de los órganos y la muerte celular programada 128
El Caenorhabditis elegans 129
El desarrollo de los órganos en C. elegans 129
Apoptósis 130
El genoma del C. elegans 131
32. Los receptores de olor y la organización del sistema olfatorio 131
La gran familia de ROs 132
Un tipo de RO en cada célula de RO 132
Las células del RO activan microrregiones en el bulbo olfatorio 132
La familia de genes del RO se encuentra organizada en grupos cromosómicos 133
Parte III. Biología Molecular: Tecnologías 137
Capítulo 6. Tecnología del ADN-Recombinante 139
33. Las enzimas de restricción 140
El concepto 140
34. El nacimiento de la Ingeniería genética 141
La tecnología 143
Capítulo 7. Tecnologías de Secuenciación y Síntesis de Ácidos Nucleicos y Polipéptidos 147
35. La secuenciación de los ácidos nucleicos 147
Autobiografía de F. Sanger. Parte II: Los ácidos nucleicos 147
El principio de la secuenciación del ADN 149
Hitos de la tecnología de secuenciación de ADN por el método dideoxi 150
¿Cuál será el futuro de la secuenciación del ADN? 150
Nuevas tecnologías de electroforésis para ácidos nucleicos 151
36. La mutagénesis dirigida 151
El principio 152
37. La Reacción en Cadena de la Polimerasa 153
La técnica 154
Aplicaciones 155
Estudios transcripcionales por RCP en tiempo real 156
18
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
38. La síntesis química sobre matriz sólidas: La síntesis de péptidos 159
El método general de la síntesis en fase sólida 159
Aplicaciones 160
39. Síntesis química de oligonucleótidos, genes y genomas 161
“Sintetizando vida” en el laboratorio: El virus de la polio 162
Capítulo 8. Tecnologías de Biología Estructural 163
40. Cristalografía de rayos-X 163
41. La microscopía electrónica cristalográfica: elucidación de complejos ADN-proteínas 164
Los rollos del libro de la vida 165
Los dedos de zinc y otros dominios de unión al ADN 166
La Biología Estructural 167
42. Métodos analíticos para el estudio de las biomoléculas 167
Predicción de estructuras secundarias y terciaria de las proteínas 169
43. La estructura molecular del ribosoma 170
Proteo-fábricas 173
Capítulo 9. Tecnologías de Células y de Organismos Modificados 175
44. Organismos transgénicos 175
Animales transgénicos 175
Plantas transgénicas 176
45.Terapia génica 177
46. Clonación de organismos 178
La clonación humana 181
El tilasino 181
47. Las células madre o estaminales 182
El fundamento 182
Células madre embrionarias 182
“Un polvorín ético y político” 183
Células madre adultas 183
Bioingeniería de tejidos 183
Contraindicaciones 183
48. Los anticuerpos monoclonales 184
Aplicaciones 184
Capítulo 10. Regulación, Patentes y “Biotec” 187
49. Regulaciones para la investigación en ADNr y Genética 187
La investigación genética humana, la banca de ADN y el Consentimiento Informado 187
50. Biopatentes y ADN 188
La historia de las biopatentes 188
¿Retrasan las patentes el desarrollo científico? 189
51. Biotec: Cronología de los grandes avances. Parte I 190
La Alborada de Biotec 190
La biotecnología en Colombia 194
Niveles de resolución de las técnicas 195
Parte IV. Genómica y Post-Genómica 197
Capítulo 11. El Proyecto Genoma Humano 199
52. Proyecto genoma humano público 199
Los orígenes 199
Objetivos iniciales 199
Fases del proyecto 200
19
Moreno, Vélez, Burgos. 2006
53. Proyecto genoma humano Celera 201
Celera versus el PGHP 202
Un problema de fondo 203
Los hallazgos iniciales en genómica humana: la estructura del genoma 204
Genomas secuenciados a Agosto de 2006 206
¿Qué estamos aprendiendo de los genomas secuenciados? 207
Métodos y tecnologías que revolucionaron el PGH 209
Genómica en América Latina 210
Capítulo 12. Genómica, Post-Genómica y Bioinformática 213
54. Genómica 213
1) Métodos de biología molecular 213
2) Análisis bioinformático de la secuencia 213
55. Era Post-Genómica y sus Aplicaciones 215
Genómica funcional 216
Proteómica 217
Genómica structural 218
Genómica estructural del ARN 218
Toxicogenómica 219
Farmacogenómica 219
Genómica de las variaciones genéticas humanas 220
Enfermedades complejas: Cáncer 220
Genómica forense 221
Genómica microbiana 222
Enfermedades infecciosas (Patogenómica) 222
Vacunas genómicas 223
Genómica en la biología del desarrollo 224
Genómica comparada 224
Gastrogenómica 225
¿Qué es la vida en la Era Post-Genómica? 225
Genómica en ecología y diversidad: Metagenómica 225
Genómica y diversidad 226
56. Biotec: Cronología de los grandes avances. Parte II 227
Tecnología Genómica: La industria 230
Perspectivas 230
57. Bioinformática 231
Limitaciones de la bioinfomática en la predicción del gen 233
De la bioinformática a la biología computacional 234
58. Revisando el DCBM en la Era Post-Genómica y la base molecular de la
transcripción en eucariotes 235
¿Qué efecto tiene la compleja expresión multiplicativa del gen entre las especies? 236
La ARN polimerasa II y el Transcriptoma 237
Un biólogo molecular en la Era Post-Genómica 240
Capítulo 13. La Biología del Futuro y la Ética 241
59. ¿Hay recursividad en la historia de la biología molecular? 241
60. La biología de los sistemas: ¿la biología del futuro? 242
El DCBM y la Operónica 245
La biología del futuro: ¿dos escenarios posibles? 245
Una especulación 247
Conclusiones y reflexiones 247
20
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
61. Ética y biología molecular 248
Síntesis de la obra en diagrama 250
Epílogo: La Ciencia en Colombia: ¿alguna solución? 253
Bibliografía 257
Glosario 269
Índice 273
Introducción
¿Qué es la Biología Molecular?
“El objetivo de la biología moderna es inter-
pretar las propiedades del organismo por me-
dio de la estructura de las moléculas que lo
constituyen”.
François Jacob
Traducido de: The logic of life, 1973.
“Schrödinger y Bohr jugaron papeles muy
importantes en convencer a los biólogos que
el proceso de la vida podría analizarse en tér-
minos de átomos y moléculas. De esta mane-
ra, ellos ayudaron a crear el campo de la bio-
logía molecular”.
 Jan Lindsten y Nils Ringertz
The Nobel Prize in Physiology or Medicine, 1901-2000
En: www.nobel.se
a Biología Molecular es la rama de la biología que estudia las propiedades estructurales y funcionales
de la vida orgánica, a través del uso de tecnologías que permiten su disección molecular. Esto
significa que la BM es toda una ciencia, como queda también expuesto en las dos elocuentes citas consignadas
arriba. A pesar de lo obvia de la definición, ésta no es del todo clara para otros. En efecto, muchos consideran
que la BM es simplemente las tecnologías de ADN, la ingeniería genética, la biotecnología y las técnicas moleculares,
es decir, la BM es una colección de técnicas. ¿Por qué esta falta de unanimidad en definir la BM? La razón viene
del hecho de quienes consideran que en esencia la biología es sólo genética, es decir, Genotipo + Ambiente 
Fenotipo y por tanto, la BM y la Genética Molecular (GM) vienen a ser una misma disciplina, convirtiéndose el
asunto en una cuestión semántica o de origen histórico a gusto del especialista. La verdad es que, para algunos,
distinguir la BM, la bioquímica, la genética y la biofísica no es fácil (Kendrew, 1995), y ésta depende de la óptica
con que se analicen los hechos. En aras de ganar perspicacia, recabemos primero las cronologías más relevantes
en el origen de algunas de las disciplinas de la biología y, segundo, preguntémonos si existe alguna dificultad en
asignar los descubrimientos Nobel dentro de las categorías establecidas por la Academia. Y si la hay, propongamos
entonces alguna solución.
i) La biología y sus disciplinas
La Biología es la ciencia de la vida –orgánica-. El término fue introducido en Alemania en 1800 y popularizado
por el naturalista francés Jean Baptiste de Lamarck, a fin de reunir en él un número creciente de disciplinas
(anatomía, fisiología, zoología y botánica) que se referían al estudio de las formas vivas (Enciclopedia Microsoft®
L
22
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
Encarta® 2002). 58 años más tarde, el botánico Suizo
Carl Nägeli introdujo el término “molécula”, aunque
incorrectamente aplicado a los agregados de almidón
que hoy denominamos “micelas”, nombre acuñado tam-
bién por Nägeli en 1860, año en el que Abogadro pre-
cisó el concepto de molécula (Hernández, 1979). Para
1859 nace la teoría celular de la síntesis de los Alema-
nes Schleiden y Schwann y, con esta, la Biología Ce-
lular. Ese mismo año Darwin (y Wallace) publica(n)
la teoría de la evolución de las especies por selección
natural. En 1865, Mendel descubrió las famosas leyes
que llevan su nombre dando origen a la Genética, nom-
bre impuesto por William Bateson en 1902 para de-
signar la disciplina de la biología que estudia la heren-
cia y sus leyes. Un año después, Neuberg introdujo,
por primera vez, el término “bioquímica”. En 1925, el
químico H. Staudinger utilizó el término
“macromolécula” para definir la posibilidad de que exis-
tieran compuestos termolábiles de alto peso molecular
y de importancia biológica potencial. Para 1932, C.
Hodgkin y J. D. Bernal, en Cambridge, tomaron la
primera fotografía de difracción de rayos-X de una pro-
teína, la pepsina (Wilson, 1987) y William Astbury
propone el nombre de Biología Molecular como la dis-
ciplina que estudia las formas (tridimensional y estruc-
tural) de las moléculas biológicas, su evolución y diver-
sificación a diferentes niveles de organización. Siendo
esta una definición particularmente estructural, la BM
“define su curso” en 1944 con el planteamiento del fí-
sico Erwin Schrödinger acerca del cristal aperiódico
y el código genético para la molécula de la herencia,
propuesta que contribuyó decisivamente al descubri-
miento del ADN (Ácido Deoxirribonucleico) en 1953
por Watson y Crick, dándole a la BM un enfoque
dinámico e informacional el cual quedaría expuesto por
Crick en 1958 en el Dogma Central de la BM y la
elucidación de las primeras estructuras tridimensionales
proteicas por parte de Kendrew y Perutz
En efecto, la manera como se gestó la Era de la
BM comenzó con las visiones de los físicos Niels Böhr,
Max Delbrück y E. Schrödinger sobrelas propieda-
des esperadas para el gen. Sus contribuciones marca-
ron de manera clara el camino para algunos investiga-
dores hacia la búsqueda del cristal aperiódico del ADN,
el material químico que compone los genes y la eluci-
dación del código genético. El librito ¿Qué es la vida?
(Schrödinger, 1984) fue la obra que más influyó sobre
toda una generación de investigadores como Wilkins,
Watson y Crick (Hernández, 1979; Gribbin, 1986;
Lewin, 1997) quienes, junto con Franklin, postularon
en 1953 la estructura molecular del ADN. Con el des-
cubrimiento de la doble hélice del ADN se resolvió uno
de los aspectos más misteriosos que hasta el momento
existían en la biología: cómo el material genético era
duplicado exactamente de una generación a la
próxima.
A partir de estos descubrimientos seminales la bio-
logía ya no sería la misma. Las implicaciones biológi-
cas de estos hallazgos fueron inmediatas. A finales de
los 50 y principios de los 60 sucedieron espectaculares
descubrimientos, como el hallazgo de la ADN
polimerasa, la enzima que duplica el ADN; se hizo evi-
dente el papel del ARNm y el ARNt en el flujo de la
información desde el ADN hacia la síntesis proteica (o
DCBM); se desentrañó la naturaleza del código
genético; se encontró un mecanismo que regula la ex-
presión de los genes en las bacterias. Todos estos ha-
llazgos fueron consolidando los principios generales so-
bre los cuales descansan las propiedades de la vida de
todos los organismos, Figura i.
De esta manera la BM alcanzaría la
institucionalidad, como veremos en la Parte II. Para
1970, R. Olby atribuye a la relación entre función bio-
lógica y estructura tridimensional el postulado esencial
en la BM. No obstante, debido a la falta de tecnologías
para disectar y aislar genes y proteínas particulares
para su estudio, a finales de los años 60 se pronosticó
el deceso de la BM. Pero algo “inesperado” sucedió a
comienzos de los 70: emergieron las primeras herra-
mientas para la manipulación de los ácidos nucleicos y
las proteínas con la llegada de la Tecnología del ADN-
Recombinante o Ingeniería genética, como se le co-
noce popularmente. Esto condujo a que el término BM
fuera asociado entonces con las técnicas, debido a que
su objetivo desde aquel momento surgía de la necesi-
dad de aislar genes particulares para su estudio. Pro-
ducto de esta revolución tecnológica aparecen las téc-
nicas de clonaje, de Secuenciación del ADN y las
primeras biotecnologías moleculares (1977). En 1983
se inventó la RCP, que permite amplificar y aislar frag-
mentos específicos de ADN; y en 1986, aparece la
RMN (Resonancia Magnética Nuclear) y la biología
molecular estructural computarizada (1988), permitiendo
la determinación de la estructuras tridimensionales de
las moléculas in vivo o in silico, respectivamente.
A la par con el desarrollo de estas técnicas, se descu-
brieron nuevas propiedades para los ácidos nucleicos,
rompiendo muchas de las preconcepciones estableci-
23
Moreno, Vélez, Burgos. 2006
das, a nivel de, la transcripción del ARN, la génesis del
cáncer, la estabilidad de los genomas, la enzimología
de las proteínas y el origen de Ia diversidad de las mo-
léculas del sistema inmune. Todos estos principios y
tecnologías se constituyeron en los objetivos y la
fundamentación de las estrategias de estudio para ais-
lar los genes, Figura i.
La suma de estos adelantos hicieron de la BM una
disciplina interdisciplinaria encaminada hacia la aplica-
ción de una serie de técnicas nuevas a fin de definir los
mecanismos moleculares y el conocimiento de la orga-
nización de las estructuras y procesos fundamentales
de la vida, como el metabolismo celular, la división ce-
lular, el movimiento celular, el crecimiento celular, la
adhesión y la comunicación celular, la diferenciación
celular, el envejecimiento celular, la muerte celular y el
parentesco filogenético de las especies (Rodríguez y
Moreno, 1987).
Adicionalmente, se advirtió que no era posible abor-
dar la estructura y la función de los genes si no esta-
mos preparados para entender la biología de los orga-
nismos en los cuales estos genes residen, por lo que la
BM se convirtió en la rama más poderosa de las cien-
cias biológicas que explica las estructuras y propieda-
des de lo viviente en términos moleculares revolucio-
nando el estudio de disciplinas tradicionales como la
agricultura, la antropología, la ecología, la energética,
la industria, la medicina y lo social, generando valiosos
principios y poderosas aplicaciones que se tradujeron
en una búsqueda de genes (y
proteínas) científica y econó-
micamente importantes, como
el objetivo central de la biolo-
gía moderna.
Todos estos adelantos con-
virtieron a la BM en una disci-
plina altamente estructurada
para descubrir “cosas” y ha-
cer dinero, constituyéndola en
un cheque al portador para lu-
cro del investigador exitoso en
ciencias biológicas, por lo cual
más y más disciplinas e insti-
tuciones se subieron al tren
de la BM. Esto llevó a que los
programas académicos y de
investigación en biología y
otras disciplinas en las univer-
sidades e institutos de investi-
gación alrededor del mundo,
crearan departamentos de
BM atrayendo a las nuevas
generaciones de biólogos, físi-
cos, médicos, microbiólogos, y
químicos (entre otras profesio-
nes), a graduarse como espe-
cialistas u optar por estudios de post-grado en BM, ce-
lular, genética, y/o bioquímica, abriendo nuevas oportu-
nidades laborales en la investigación agrícola, las in-
dustrias biotecnológicas, los laboratorios del gobierno,
la investigación, el desarrollo de medicamentos y la in-
vestigación en las universidades. De esta manera el
campo de la BM se consolidó de modo comprensivo
convirtiéndola en un prerrequisito para obtener empleo
en la investigación biológica moderna.
Debido a esta explosión de conocimiento, hace 12
años se hablaba que la BM había transformado la ca-
pacidad de hacer genes y de expresar sus productos
codificados. El PNQ Walter Gilbert, en 1991, se re-
fería a la misma -de manera orgullosa- en estos térmi-
nos: “La biología del desarrollo busca primero un
Figura i. Uno de los objetivos centrales en la BM es la búsqueda de genes y proteínas. Tres
estrategias principales se pueden implementar para aislar los genes. Estas se fundamentan en la
conjugación de las propiedades estructurales y funcionales de los procesos de vida y las tecnologías
moleculares, donde el clonaje ocupa un lugar central. A su turno, las estrategias ideadas ayudan a
definir nuevas propiedades de vida para el estudio de los organismos y surten de moléculas para la
aplicación y desarrollo de las tecnologías.
24
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
gen para especificar una forma en el embrión. La bio-
logía celular busca un gen que especifique un ele-
mento estructural. La medicina busca genes para pro-
ducir proteínas del cuerpo o trazar las causas de las
enfermedades. Las cuestiones evolutivas, desde el
origen de la vida hasta el origen de las especies son
todas trazadas por patrones de moléculas de ADN. La
ecología caracteriza las poblaciones naturales por
amplificación de ADN: los hábitat sociales de los ani-
males y las migraciones de las poblaciones humanas
se conducen sobre patrones de ADN. Las cuestio-
nes legales de vida o muerte pueden abordarse so-
bre patrones de restricción de ADN. Y el Proyecto
Genoma (PG) planea descubrir los patrones de ADN
completos y listar cada uno de los genes que caracteri-
zan todas las especies modelo que los biólogos estu-
dian actualmente, incluida la nuestra”.
Producto de los objetivos del PG, en la década de
los 90 se fusionarían los conceptos y las técnicas de la
BM, la bioinformática y las nuevas bioingenierías de
secuenciación de ADN, favoreciendo la aparición de
una nueva era para la biología, la Genómica. De esta
forma, los logros alcanzados por la BM no se queda-
rían a nivel de un gen, como señalaba el Dr. Gilbert,
sino que expandirían el conocimiento y el optimismo de
los biólogos moleculares y las esperanzas devida de la
humanidad.
Con la Genómica, la búsqueda de un gen fue reem-
plazada por el descubrimiento y análisis de todos los
genes de una célula o un organismo y a un mismo tiem-
po. La Genómica nace en 1995 cuando Craig Venter
y cols. secuenciaron el primer microorganismo, la bac-
teria Haemophilus influenzae. Desde entonces a la
fecha, más de 200 cromosomas bacterianos y eucariotes
han sido secuenciados, incluido el genoma humano.
Estos hallazgos están generando de nuevo otra trans-
formación conceptual y tecnológica de las disciplinas y
especialidades de las ciencias biológicas (Moreno et
al., 2002).
Es posible que para el año 2010 miles de genomas
de organismos diferentes se hayan secuenciado. Se-
guramente, las nuevas técnicas de secuenciación esta-
rán fundamentadas en propiedades electromagnéticas
y ópticas de los ácidos nucleicos permitiendo conocer
la secuencia genómica de cada especie viviente sobre
la Tierra en cuestión de segundos y a diferentes tiem-
pos de vida. Dado el cúmulo de información derivado
de estas secuencias, se hacen necesarios nuevos
abordajes matemáticos, físicos y computacionales para
analizar las gigantescas bases de información genera-
das por la Genómica. De ahí que una nueva revolución
tecnológica dada por la era Post Genómica, la
Proteómica, la Bioinformática y la Biología
Computacional, parece conducirnos en los próximos
años hacia una frontera novel en la biología, la Biolo-
gía de los Sistemas. Una biología que integra en un
modelo celular, organísmico y ecológico la expresión
de toda la complejidad almacenada en el genoma y su
interacción con el medio ambiente. Todo, finalmente
encaminado hacia la búsqueda de una teoría unificada
de lo viviente.
Dicho lo anterior, la BM es la biología y sus ramas
abordadas desde un enfoque molecular. Por esto se
hizo común leer artículos, capítulos o libros, titulados:
“la base molecular de …, o la BM de … (o en …), la
vida (Haynes y Hanawalt, 1971), la célula (Alberts et
al., 1994), del cáncer (Weinberg, 1985), del sistema
inmune (Tonegawa, 1985), del desarrollo (Gehring,
1985), el aprendizaje (Kandel y Schwartz, 1982), la
evolución (Wilson, 1985), y la clínica (Panduro, 2000),
por mencionar unos cuantos ejemplos (Lodish et al.,
1995; Kendrew, 1995)”. Y la genética no podría estar
exenta de llamarse la base molecular de la herencia o,
simplemente, GM (Stent y Calendar, 1981, uno de los
primeros textos en GM).
De todos los libros que se han publicado en BM
quizás el más famoso sea: “Molecular Biology of the
Gene” escrito por James Watson y cols. (Watson et
al., 2003). Desde la primera edición en 1968, después
de los descubrimientos del código genético, hasta la
quinta edición en el 2003, la visión y las metas de esta
obra han permanecido inalteradas: presentar con
autoridad desde el campo de la BM y de manera
inspiradora, todos los grandes conceptos acerca de la
vida, dentro de un entramado de un alto valor intelectual
y experimental.
¿Y la Genética Molecular? En consecuencia, “la
GM se reacomodó a la nueva ciencia constituyéndose
en una parte central del campo de la biología (Baker y
Allen, 1970) molecular que prescindió en sus inicios
(desde un punto de vista histórico), de las técnicas y
conceptos de la BM estructural, del flujo informacional
del ADN a la proteína y de las tecnologías de
manipulación del ADN, conservando todo el transfondo
mutacional, celular y generacional del material
genético”. En efecto, una vez identificada la relevancia
que había tomado la BM muchas revistas se aprestaron
25
Moreno, Vélez, Burgos. 2006
a incluir en sus contenidos trabajos abordados con
enfoques en BM, por ejemplo:
“ The American Journal of Human Genetics is a
record of research and review relating to heredity in
humans; to the applications of genetic principles in
medicine, psychology, anthropology, and social ser-
vices; and to areas of molecular and cell biology rel-
evant to human genetics. (…)”
En 1959 apareció la primera revista en BM: the
“Journal of Molecular Biology”. Esta definía en las
instrucciones para los autores la BM como “el dominio
de los estudios relacionados a la naturaleza, producción
y replicación de estructuras biológicas consideradas a
un nivel molecular, y a las relaciones de estas estructuras
con la función de los organismos” (Hernández, 1979).
Hoy día, la revista lo hace de la siguiente manera:
 “The Journal of Molecular Bi-
ology will publish studies of liv-
ing organisms or their compo-
nents at the molecular level. Suit-
able subject areas include:
(a) Genes: Expression, replica-
tion and recombination, se-
quence organization and
structure, genetics of eu-
karyotes and prokaryotes.
(b) Viruses and Bacterioph-
ages: Genetics, structure,
growth cycle.
(c) Cells and Development:
Developmental biology, or-
ganelle structure and func-
tion, motility, transport and
sorting of macromolecules,
energy transfer, growth
control.
(d) Proteins, Nucleic Acids
and other Biologically im-
portant Macromolecules:
Molecular structure, physi-
cal chemistry, molecular en-
gineering, macromolecular assembly and enzy-
mology (…)”, (El editor del JMB, 2002).
Lo anterior demuestra que la BM tiene un espectro
amplio de objetos de estudio (y procesos implícitos)
como se aprecia en la Figura ii, siendo el descubrimiento
de la naturaleza física del material químico con el cual
están hechos los genes, el ADN (Watson y Crick, 1953),
el objeto de estudio molecular más significativo de la
célula.
Este hecho unificó de un soplo la biología celular, la
genética y la bioquímica y precedió al nacimiento de la
BM, Figura iii (Mathews y van Holde, 1990; Curtis y
Barnes, 2000; Brenner, et. al., 2002).
¿Y el futuro? Con todo lo hecho hasta el presente
y las expectativas por venir, el optimismo de los biólogos
va más allá. Según lo expresa el PN James Watson se
requerirán por lo menos 1000 años para entender los
3.000 millones de pares de bases que constituyen el
patrimonio genético humano. Algunos científicos opinan
que durante este milenio los biólogos responderán a
muchas preguntas fundamentales acerca de la
naturaleza humana y de los organismos. Se derrotaran
las enfermedades y taras genéticas que nos afligen y
los más avezados, piensan que el ser humano estará en
capacidad de revertir el envejecimiento, reprogramar
las células para vivir por siempre y rediseñar al Homo
sapiens “liberado de la baja condición de la agresión,
la cual ya no será útil”, como sugiere el astrofísico Inglés,
Stephen Hawkins.
Otros más temerarios han señalado reconocer por
evidencias extremas de adicción y de patrones de la
conducta del diario vivir de las personas que estamos
atrapados en satisfacer los deseos de los genes
Figura ii. Jerarquías de las estructuras biológicas. Grandes grupos de moléculas y
niveles de organización que conforman los seres vivos y la biosfera. A la izquierda
escala espacial de resolución. 1m = 103 mm = 106μm = 109 nm. Los pesos moleculares
(PM) se encuentrán en Daltons. Adaptado de Hernández, 1979.
26
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
(Dawkins, 1986) o de la carne (como diría el apóstol
Pablo en Romanos 7) hasta pecar si es preciso, por lo
que para ellos el pecado sería un objeto de estudio cien-
tíficamente abordable, el cual estaría cifrado en las re-
des de interacción que entretejen la expresión de nues-
tro genoma, el cerebro y sus relaciones con el medio
ambiente. De existir alguna relación, valdría pausar y
cuestionarse: ¿lograremos vencer esta “agobiante es-
clavitud al pecado y su consecuente mortalidad” a tra-
vés de la BM, la Genómica, la
Biología de los Sistemas o cual-
quier otra creación humana por
venir? Que cada quien use dis-
cernimiento y saque sus pro-
pias conclusiones.
Si bien hemos logrado rastrear
los origenes (nominales) y
enunciar algunos resultados de
la biología, la genética y la BM,
cabe preguntarse: ¿es tán cla-
ra la distinción entre el campo
de la BM y la GM? Si no lo es,
podríamos completar la res-
puesta con el siguiente análisis.
ii) ¿Existe alguna difi-
cultaden categorizar
algunos trabajos
Nobel?
Sí la hay. La Academia
Nobel reconoce las limitacio-
nes en definir las fronteras de
las ciencias naturales entre
varias disciplinas, como la Fí-
sica, Química, Fisiología o Me-
dicina. De ahí que algunos ga-
lardones otorgados podrían in-
cluirse en otras disciplinas,
como bien lo reconocen los profesores Lindsten y
Ringertz en The Nobel Prize in Physiology or
Medicine, 1901-2000.
Esta ambigüedad se presenta, en parte, por la ma-
nera como se nominaron inicialmente algunas de éstas
ciencias, especialmente la fisiología o medicina. Re-
cordemos que los comienzos de la medicina se remon-
tan a los tiempos de Hipócrates, y la BM o aún la
bioquímica, no existían cuando Alfred Nobel (1833-
1896) testamentó en 1895 su voluntad en reconocer
los esfuerzos de muchos científicos en varios dominios
de las ciencias.
Por otra parte, y según la lente empleada, es difícil
diferenciar los límites en las ciencias naturales, ya que
la química y la biología pueden ser ambas reducibles -
en un sentido amplio-, a la física (Kedrov y Spirkin,
1968). Los químicos por su parte, podrían argumentar,
con derecho, que todo en la célula es química. Los bió-
logos podrían reducir, la bioquímica, la fisiología y la
medicina a la biología, pues
los hallazgos sólo “cobran
sentido” en el contexto de
la naturaleza celular y
organísmica comparada “y
no en un tubo de ensayo o
en el antropocentrismo”. Y
si no es suficiente, la
medicalización de la socie-
dad (Fukuyama, 1992) pre-
feriría dejar las cosas como
están, pues el Homo
sapiens es considerado
por ésta “la cúspide de la
evolución biológica y cul-
tural”, y su bienestar es el
objetivo final de la ciencia.
Aunque cada postura pue-
de sonar razonable para
sus defensores, debemos
esforzarnos por encontrar
un consenso.
Para ilustrar estas difi-
cultades tomemos algunos
ejemplos Nobel en Quími-
ca y Fisiología o Medicina.
Según el trabajo de
Lindsten y Ringertz, de 172
Nobeles concedidos en los
100 primeros años de exis-
tencia del Premio Nobel, en el campo de la genética,
algunos trabajos fueron galardonados en fisiología o
medicina, mientras otros fueron recibidos en Química.
El primer grupo incluye a Morgan (1933), Crick, Watson
y Wilkins (1962), y Roberts y Sharp (1993), mientras la
genética molecular ha sido reconocida por premios en
química, es decir, aquellos concedidos a Berg, Gilbert y
Sanger (1980), Altman y Cech (1989), y Mullis y Smith
(1993) (Lindsten y Ringertz, 2001). A estos grupos no-
sotros podríamos agregar a nuestro juicio, los trabajos
Figura iii. Interrelación de la biología celular, la genética y la
bioquímica, como disciplinas que dieron origen a la BM por
causa de dos hechos trascendentales, la obra de Shrödinger,
¿Qué es la vida? y el descubrimiento de la estructura molecular
del ADN. Adaptada de Mathews y van Holde, 1990 y Peña,
2002.
27
Moreno, Vélez, Burgos. 2006
de Müller (1946), Pauling (1954) (por la hélice alfa de
las proteínas), Staudinger (1953), Sanger (1958), Perutz
y Kendrew (1962), Anfiensen, Moore y Stein (1972),
Merrifield (1984), Klug (1982), y los PNQ-2002, Fenn,
Tanaka y Wüthrich ya que sus contribuciones hacen
parte integral de los conceptos básicos y las tecnolo-
gías para el estudio de los ácidos nucleicos y las proteí-
nas. Esto en suma, representa 27 científicos
clasificables en la categoría de fisiología o medicina.
Adicionalmente, Lindsten y Ringertz encuentran que
dentro de la categoría de Fisiología o Medicina se han
entregado premios en 18 “especialidades”. De estas,
una parte significativa (23 de 172) tienen que ver con
descubrimientos en lo que ellos denominaron: Biolo-
gía molecular/genética, como Kossel (1910), Beadle
y Tatum (1958), Lederberg (1958), Ochoa y Kornberg
(1959), Crick, Watson y Wilkins (1962), Jacob, Lwoff
y Monod (1965), Holley, Khorana y Nirenberg (1968),
Delbrück, Luria y Hershey (1969), Arber, Nathans y
Smith (1978), y Roberts y Sharp (1993), además de
McClintock (1983). Aunque estos autores son cons-
cientes que muchos premios pueden ser organizados
bajo más de una “categoría o especialidad”.
Igualmente, estos autores determinaron que otros
premios fueron otorgados por descubrimientos y desa-
rrollos en las “especialidades” de la genética clásica,
biología celular, cáncer, biología del desarrollo, e
inmunología. Entre estos están los trabajos de Dulbecco,
Temin & Baltimore (1975), de Bishop & Varmus
(1989), de Gilman y Rodbell (1994), de Lewis, Nüsslein-
Volhard y Wieschaus (1995), de Blobel (1999), de
Porter y Edelman (1972), y Milstein (1984) y Tonegawa
(1987), y, recientemente nosotros podríamos añadir los
trabajos de Skou (1997), de Nurse, Hatwell y Hunt
(2001), de Brenner, Horvitz y Sulton (2002) y los de
Agre y MacKinnon (2003). Veinticuatro que a nues-
tras cuentas podrían hacer parte de la “especialidad”
de biología molecular/genética. La mayoría de es-
tos trabajos fueron posibles por la aplicación de las téc-
nicas bioquímicas, moleculares, celulares, y genéticas,
produciendo marcos conceptuales igualmente
reduccionistas.
Descartando 5 Nobeles repetidos y sumando los 3
Nobeles antes de 1953, en total arribamos a la cifra de
70 PN, cuyas contribuciones han sido importantes en
el campo de la BM. En consecuencia, nosotros propo-
nemos que todos estos trabajos podrían ser asignados
dentro de una categoría más específica, más acorde
con el impacto que han tenido en la evolución histórica
de la BM. En especial, con aquellas donde los descu-
brimientos son más recurrentes y globalizados por la
biología que por la genética. Con base en estos argu-
mentos, nosotros proponemos una categoría denomi-
nada Biología Molecular (y Celular). De esta ma-
nera, todos estos trabajos se distinguirían fácilmente
de aquellos de fisiología o medicina con énfasis clínico,
como son la fototerapia y tratamiento de fiebre, agen-
tes infecciosos e insecticidas, quimioterapia y desarro-
llo de drogas, metabolismo intermediario, hormonas,
vitaminas, digestión circulación y respiración, cirugía,
fisiología sensorial, ciencia del comportamiento y mé-
todos diagnósticos, señalados por Lindsten y Ringertz
en su trabajo.
Finalmente, los nuevos avances a nivel genómico y
la integración sistémica que estos abordajes producen,
sugiere que la biología se encamina hacia el estudio de
las interacciones moleculares y celulares, a fin de al-
canzar una comprensión unificada de la unidad orgáni-
ca o la especie, de ahí que la genómica y post-genómica,
retraten muy bien el momento histórico por el que atra-
viesa la biología moderna y justifique el título y conteni-
do de la presente obra.
Tomando en consideración todos estos hechos, el
énfasis de este libro se ha puesto entonces, sobre una
serie particular de personajes, principios y tecnologías
alrededor de la estructura, el control y el flujo de la
información genética y de 70 Premios Nobel en Quí-
mica y Fisiología o Medicina, involucrados con el desa-
rrollo de la ciencia de la biología molecular (ver índi-
ce también). De esta manera, creemos haber respon-
dido apropiadamente al interrogante planteado en la
introducción. Esperamos que al finalizar la obra, usted,
estimado lector, comparta con nosotros al menos una
visión similar.
Parte I
Origen de la Genética
y la Búsqueda del Gen
“ 13(…) por que tú formaste mis entrañas, (…) me hiciste en el vientre
de mi madre, (…) 14Te alabaré Oh Jehová, porque formidables y ma-
ravillosas son tus obras, (…) estoy maravillado, (…) 15Bien en oculto
fui formado y entretejido en lo más profundo de la Tierra. 16Mi em-
brión vieron tus ojos, y en tu libro estaban escritas todas aquellas co-
sas, que fueron luego formadas, sin faltar una de ellas (...)”
 El rey David
Salmo: 139: 13-16
La Santa Biblia, Reina - Valera, 1960
s posible que el primer registro histórico referente a la genética y a la embriología humana se haya originado
a partir de la pequeña cultura hebrea monoteísta y no de alguna de las siete más grandes culturas e imperios
que han dado forma a la historia de la humanidad,como la egipcia, la asiria, la babilónica, la medo-persa, la
griega, la romana y la angloamericana, las cuales fueron y son prolíficas en diversidad de conocimientos, creen-
cias y tradiciones. En efecto, en el párrafo anterior podemos leer algunos versículos abreviados, extraídos del
libro de los Salmos de la Biblia escritos por el rey David hace 2.462 años. Allí, el Salmista da alabanzas a Jehová-
(que significa: “El Hace que Llegue a Ser”!)-Dios al reconocer bajo inspiración Divina la naturaleza maravillo-
sa de las cosas y, en especial, la del fenómeno de la concepción.
Asombra el hecho que David liga al embrión, la existencia de un libro, el cual es propiedad de Jehová, donde
se encuentran escritas todas aquellas cosas, que fueron luego formadas, sin faltar una de ellas. “El libro
podría ser una clara alusión terrestre al ADN o al genoma. Y la expresión estaban escritas todas aquellas
cosas, podría referirse a la existencia de un texto cifrado que encierra una gramática de información. La expresión
final que luego fueron formadas sin faltar una de ellas, podría denotar el hecho que el texto cifrado encierra
un determinismo espacio-temporal responsable de construir todas las partes del embrión capacitándolo para
llegar a ser un ser humano. En palabras de hoy diríamos un programa de regulación y diferenciación
predeterminados”.
E
Capítulo 1
La Búsqueda de la Naturaleza Física
y Estadística del Gen
s posible también que Gregorio Mendel, un monje del convento Agustino de Brünn (o Brno), en Moravia,
actual República de Checoslovaquia, estuviera familiarizado con este Salmo y quizá abrigara alguna inter-
pretación al respecto. Como quiera que haya sido, habría que esperar hasta 1865 E. C. para que los estudiosos
de las ciencias naturales descubrieran la naturaleza física y estadística del gen y comenzaran a escribir la historia
de los genes y genomas.
Maestro. Fracasó. Sin embargo, el tribunal formado
por profesores de la Universidad de Viena reconoce
sus aptitudes y, por recomendación expresa del mismo,
su abad le deja tomar varios cursos, entre 1851 y 1853.
Después lo encontramos como profesor suplente de
ciencias en la Escuela Moderna de Brno, y en 1856,
con 34 años, vuelve a presentarse a exámenes para el
certificado de docente, con el mismo resultado negati-
vo, atribuible más bien a su carácter que a verdadera
incompetencia. No obstante, siguió enseñando en aque-
lla escuela por espacio de 12 años, hasta que fue elegi-
do abad. Según uno de sus colegas, cierta disputa sos-
tenida con un examinador indujo a Mendel a realizar
sus célebres experimentos (Margalef, 1953).
Las leyes de la herencia
La historia relata que Mendel estuvo trece años
(1856-1868) cruzando y observando pacientemente
plantas de guisantes (Pisum sativum) en el jardín del
convento de 35 m de largo por 7 m de ancho (Chundley,
1998), tiempo en el cual logró identificar y rastrear sie-
te carácteres diferentes con sus respectivos carácteres
alternos, tales como semilla lisa o rugosa; cotiledones
amarillos o verdes; cubierta gris o blanca; vaina entera
o con constricciones; vaina verde o amarilla; tallo con
vainas y flores axiales o en terminales del tallo; y plan-
tas de gran longitud o pequeña. Al cruzar una variedad
de semillas lisas con otra de semillas rugosas encontró
que todas las semillas eran lisas en la primera genera-
ción. De forma similar, al cruzar una planta de semillas
verdes con una planta de semillas amarillas, todas las
semillas producidas eran de un sólo tipo, amarillas. A
éste respecto, Mendel escribiría: “Las formas híbridas
1. Mendel y el Nacimiento
de la Genética
Entre los biólogos es muy conocida la historia de
Mendel. Sin embargo, es poco sabido que Mendel fue
influenciado por su padre Anton Mendel (un granje-
ro) en las técnicas de injertos en los árboles frutales.
Tampoco es conocido que su padre le mostró, que todo
árbol de buena semilla da buena simiente y todo árbol
de mala semilla da mala simiente (Mateo 7:17). Quizás
aquí resida la intuición y visión de Mendel a la hora de
desarrollar sus experimentos e interpretar sus resultados.
Juan Gregorio Mendel (1822-
1884) nació el 22 de Julio en
Heinzendorf (Hyncice),
Moravia, una villa Europea de la
región sudeta de Checoslovaquia
y en su ascendencia genealógica
y debido al compás de los cam-
bios políticos de la época, se en-
cuentran alemanes y checos.
Mendel fue un alumno poco bri-
llante que se ganaba la vida dando clases particulares.
A los 21 años toma el hábito de los Agustinos de Brno.
Desempeñó las funciones de párroco durante poco tiem-
po, porque su carácter no era adecuado para esta mi-
sión.
Desde joven fue obstinado y algo neurótico, lo cual
tuvo sus ventajas y sus inconvenientes para el desarro-
llo de su vida científica. A los 27 años se le envía como
instructor auxiliar a la escuela superior de Znaim, en
Austria; un año más tarde sus superiores lo sometieron
al examen requerido para obtener el certificado de
E
32
Biología Molecular, Genómica y Post-Genómica
de la configuración de la semilla y del albumen (color
de los cotiledones) se desarrollan inmediatamente des-
pués de la fecundación artificial por la sola influencia
del polen extraño. Por lo tanto, pueden observarse in-
cluso en el primer año del experimento, mientras que
todos los demás caracteres (tamaño, etc), sólo apare-
cen naturalmente al año siguiente en aquellas plantas
que se han obtenido de semillas cruzadas.”
Para facilitar la notación, el cruzamiento inicial en-
tre dos variedades las llamaría generación paterna, o
P1, y su primera descendencia sería la primera genera-
ción filial o F1 (Strickberger, 1978). El resultado del cruce
entre individuos de la F1, da una segunda generación o
F2 y así sucesivamente, Tabla 1.1. De esta manera,
Mendel logró registrar cerca de veinte mil observacio-
nes y reducir todos estos datos a una teoría y unas
leyes básicas:
Su teoría sostiene que los organismos paternos
transmiten unidades definidas o partículas, cada una
de las cuales determina cierta característica en los hi-
jos. Mendel dedujo que los rasgos hereditarios o genes,
como les llamaría posteriormente a partir de 1908 el
Danés Wilhem L. Johannsen (1857-1927), vienen
en pares y son heredados como unidades distintas a
partir de cada progenitor. Mendel trazó la segregación
de los genes parentales y su aparición en la descen-
dencia como rasgos dominantes o recesivos. Recono-
ció los patrones estadísticos de la herencia de una ge-
neración a la próxima y fue capaz de establecer tres
leyes fundamentales para el conocimiento de la natu-
raleza viviente:
1) La ley de la segregación, donde cada rasgo
heredado esta definido por un par de genes. Mendel
dedujo con acierto que las células sexuales, espermas
y óvulos, contienen solo un gen parental de cada par.
Por lo tanto, la descendencia hereda un alelo genético
a partir de cada padre cuando las células sexuales se
unen en la fertilización.
2) La ley de la distribución independiente sos-
tiene que los genes para diferentes rasgos son distri-
buidos uno separadamente del otro, así que la herencia
de un rasgo n, no depende de la herencia del otro.
3) En La ley de la dominancia un organismo con
formas alternas de un gen (o alelos) expresará la for-
ma que es dominante, es decir, de tres tipos posibles:
AA, Aa, y aa («A» representa dominante y «a» repre-
senta recesivo), la forma dominante se expresa en los
tipos AA y Aa, y la forma recesiva en el tipo aa.
Concluidos los experimentos, Mendel presentó sus
resultados en una serie de dos conferencias el 8 de
Febrero de 1865 ante la Nueva Sociedad de Historia
Natural de Brünn y un mes más tarde concluyó su ex-
posición que no fue seguida de preguntas ni discusión
alguna. El trabajo impreso de 40 páginas apareció en
1866 en The Proceedings of the Brünn Natural
Science Society bajo el título “Versuche über
Pflanzenhybriden” (Experiencias con híbridos vege-
tales). Aunque su publicación fue conocida por más de
cien sociedades y asociaciones y disponible en muchas
bibliotecas