Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-70

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Biotecnología
Q .ni
U 13
V
E s tu d io d e caso
¿Culpable o ¡nocente?
- S I Q U IERES. PUED ES LLORAR - l e d ijo Aliza 
Kaplan, abogada de l P royecto Inocencia, a Dennis 
Maher. cuando iban d e cam ino a l tribunal para 
su excarce lac ión en 2003. M aher se ve ía calm ado 
m ientras la fiscal d e d istrito , M artha C o ak ley , le 
pedía a l ju e z q u e se retiraran tod o s los cargos 
por los cua les M aher hab ía es tado en la cárcel 
19 años, d o s m eses y 29 d ías . El ju e z o rdenó la 
liberación inm ed iata d e Maher. A unque guardaron 
la com postu ra en e l tribunal, M ah e r y su fam ilia se 
abrazaron y llo raron en e l vestíbu lo . — Som os un 
montón d e llo rones —d ijo su padre . Donat.
D iecinueve año s atrás , M aher fue declarado 
culpab le d e dos cargos d e vio lac ión y uno d e intento 
de v io lac ión . A l fina l, resultó q u e su único delito fue 
v iv ir en la prox im idad del lugar dond e ocurrieron 
las v io lac iones, llevar una sudadera ro ja y parecerse 
a l ve rd ade ro atacante. Las tres v íctim as señalaron 
a M aher en la rueda d e sospechosos. ¿C óm o e s que 
tres v íctim as identificaron a l hom bre equ ivocado? 
Estaba oscu ro , los a taques fueron ráp idos y , com o 
es obvio , las m ujeres estaban som etidas a una 
enorm e tensión . De hecho, y a l con trario d e la 
creencia popu lar, e l testim onio presencia l es m uy 
poco confiab le. En va r io s estud ios se h a v is to que las 
cifras d e e rro r en la identificación d e los testigos van 
de 35 a 80%, depend iendo de las condiciones d e los 
experim entos.
Es probable q u e h ayas ad ivinado qué llevó a la 
exoneración d e M aher: la s p ruebas de l ADN . En 
1993, m ientras ve ía en la cárce l e l p rog ram a de 
te levis ión de Phil Donahue, M aher o y ó del Proyecto 
Inocencia, fundado en 1992 p o r Ba rry Scheck y Peter 
Neufeld d e la Ben jam ín Cardozo Schoo l o f L a w en 
Yesh iva U n ivers ity (Escue la de Derecho Benjam ín 
Cardozo en la Un iversidad Yesh iva ). M aher le escribió 
a Scheck para ped irle ayud a . Scheck acep tó , p ero el 
fto yecto Inocencia se topó con una pared : no había 
ev idencias b io lóg icas para n inguno d e los casos.
Finalm ente, siete año s m ás tarde, un estud iante 
de derecho de l Proyecto Inocencia encontró ropa 
interior d e una d e las v íctim as, m anchada de semen 
y o lv id a d a en una caja de l alm acén de l tribunal. Unos 
meses después aparec ió una m uestra de sem en de 
la segunda v io lac ión . El perfil d e l ADN dem ostró que 
Maher no fue e l a tacante en n inguno d e los casos.
En este cap ítu lo vam os a investigar las técnicas 
de la b iotecnología que hoy im pregnan buena parte de 
la vida m oderna. ¿C óm o es q u e los investigadores 
forenses deciden que dos m uestras de ADN 
concuerdan? ¿C óm o d iagnostica la biotecnología 
los trastornos hereditarios? ¿Debe aprovecharse la 
biotecnología para cam biar la com posición genética 
de g ranos, ganado y a u n d e las personas?1
▲ 0 perfil de ADN probó q ue Dennis M aher (extrem a derecha) era 
inocente d e los delitos p o r los q ue pasó 1 9 añ os en la cá rce l (retratado 
aquí con o tras personas del programa "Proyecto Inocencia").www.FreeLibros.me
Biotecnología | 2 4 1
D e u n v i s t a z o
Estu d io d a caso ¿C u lp a b le o inocente?
13 .1 ¿ Q u é e s la b io te c n o lo g ía ?
1 3 .2 ¿ C ó m o se re c o m b in a e l A D N en la n a tu ra le z a ? 
La reproducción sexual recom bina e l A D N
La transform ación puede com binar el A D N de distintas 
especies d e bacterias
Los virus pueden transferir A D N entre especies
1 3 .3 ¿ C ó m o se u sa la b io te cn o lo g ía en la c ienc ia 
fo ren se ?
La reacción en cadena d e la polim erasa am plifica el A D N 
investigación c ien tífica Geiseres y c ienc ia 
D iferencias e n las lepetiriones co rtas e n tándem sirven 
para identificar a los ind ividuos p o r su A D N
Estu d io d e caso continuación ¿C u lpab le O inocen te? 
l a clectroforesis e n gel separa segmentos de A D N 
la s sondas de A D N se utilizan para identificar secuencias 
especificas de nucleótidos
P o so n ass in parentesco nunca tienen perfiles de A D N idénticos 
Es tu d io d e caso continuación ¿C u lpab le O inocen te?
1 3 .4 ¿C ó m o se u s a la b io te cn o lo g ía en la a g r icu ltu ra ? 
M uchos cu ltivos están m odificados genéticamente
 \
Las p lan tas genéticam ente m odificadas pueden servir 
p a ra e laborar m edicam entos
Lo s an im ales genéticamente m odificados pueden ser útiles 
en la agricu ltura y la medicina
1 3 .5 ¿ C ó m o se a p ro v e c h a la b io te c n o lo g ía 
p a ra a p re n d e r s o b re e l g e n o m a h u m a n o ?
1 3 .6 ¿ C ó m o se a p r o v e c h a la b io te c n o lo g ía 
p a ra d ia g n o s t ic a r y t r a t a r e n fe rm e d a d e s ?
l a tecnolog ía del A D N puede servir p a ra «Sagnosticar 
trastornos hereditarios
l a tecnolog ía del A D N puede ayud ar a tratar 
enfermedades
1 3 .7 ¿ C u á le s s o n lo s p r in c ip a le s p ro b le m a s 
é t ico s d e la b io te c n o lo g ía m o d e rn a ?
¿D eben perm itirse los organism os genéticamente 
m odificados e n la agricu ltura?
Guardián d a la salud A rro z dorado 
Guardián d a la salud Exam en genético prenata l 
¿D ebe m odificarse con biotecnología el genom a 
de tos seres hum anos?
Estud io d a caso o tro v ls u u o ¿C u lpab le o inocente?
j
13.1 ¿Q U É ES LA B IO TECN O LO G ÍA ?
l a b io te c n o lo g ía es e l uso y , especialm ente, la a lte rac ión d e or­
gan ism os, cé lu las o m oléculas b io lóg icas para p ro d u c ir a lim en ­
tos, m ed icam entos y o tros b ienes. Por tan to , a lgunos aspectos 
d e la b io tecno log ía so n an tiguos; por e jem p lo , la h u m an id ad ha 
ap rovech ado las cé lu las d e levadu ra para p rod uc ir pan, cerveza 
y v in o duran te 1 0 m il artos, l a rep rod ucción o cría se lectiva de 
p lantas y an im a les t ie n e una h is to ria igualm ente extensa: frag­
m entos d e ca labaza d e 8 0 0 a 1 0 m il añ os d e antigüedad , encon ­
trados e n u n a n ie v a árida d e M éxico, t ien e n sem illas m ás grandes 
y cáscara m ás gruesa q ue la calabaza silvestre, lo q ue ind icaría 
que se practicaba un a reproducción se lectiva co n fines d e m e ­
jo ra r e l con ten ido a lim en tic io . E l a rte preh istórico y los restos 
an im a les reve lan q ue perros, ove jas , cabras, cerdos y reses eran 
dom esticados y som etidos a cria se le ctiva hace cu an d o m enos 
10 m il años. La rep rod ucción se lectiva h a ce q ue p lan tas y an im a ­
les dom ésticos d ifieran genéticam ente d e sus parientes silvestres; 
p o r e jem p lo , las p iernas cortas y o re jas largas y suaves d e los pe­
rros Beagle están determ inadas genéticam ente y d ifie ren e n gran 
m ed id a d e las características parale las de los lobos, los antepasa­
dos d e todos los perros.
Inc luso ac tua lm en te la reproducción selectiva es una herra­
m ien ta im poriante . S in em bargo, la b io tecnolog ía m o derna recu­
rre co n frecuencia a la in g e n ie r ía g e n é tica , u n té rm ino q ue se 
refiere a m étodos m ás d irectos para m o d ifica r e l m aterial genético, 
la s cé lu las y los organism os som etidos a la ingeniería genética po­
d rían tener genes que se h a n su p rim id o , sum ado o cam biado. La 
ingeniería genética puede utilizarse para ap render m ás acerca de 
có m o funcionan las célu las y los genes, para desarro llar mejores 
tratam ientos para las enferm edades, desarro llar m oléculas b io ló ­
gicas valiosas — co m o ho rm o n as y vacunas— y para m e jo ra r an í­
m ales y plantas para la agricultura.l l a t herram ien ta esencial de la ingeniería genética es el 
A D N rrc o m b ln a n tc . q ue es un A D N que fue m od ificado para 
llevar genes o segm entos d e genes provenientes d e otros organis­
mos. Es posib le p roducir grandes cantidades d e A D N recombinan- 
te e n bacterias, v irus o levaduras, q ue luego se transfieren a otras 
especies. Las plantas y an im a les q ue expresan A D N m od ificado o 
d erivado d e otras espedes se llam an o rg a n ism o s tra n sg é n ico s 
o g e n é tica m e n te m o d ific a d o s (O G M ).
La b iotecnología m oderna incluye num erosos m étodos para 
la m an ip u lad ó n d e l A D N , y a sea q ue se introduzca o n o e l A D N de 
m anera subsecuente e n una célu la u organism o. Po r e jem p lo , deter­
m inar la secuenda d e nucleótidos d e segm entos específicos d e A D N 
es fundam ental para la dencia forense, para e l diagnóstico d e los 
trastornos hereditarios y para estudios d e las re ladones evolutivas 
entre organismos.
En este capftu lo verem os un panoram a general d e la biotec­
no logía m oderna, h a d e n d o énfasis e n sus ap licaao n e s y su im ­
pacto e n la sodedad , y describirem os brevem ente algunos d e los 
m étodos m ás im portantes em pleados e n tales ap licaao nes. O rga­
nizarem os la dLsaisión e n to m o a r in co tem as p rindpales: ( I ) los 
m ecanism os d e l A D N que se encuentran en la naturaleza; ( 2 ) la 
b io tecnolog ía en las técnicas forenses d e la investigaaón crim ina l, 
p r in d p a lm en te la com p arad ó n d e l A D N ; (3 ) la b io tecno log ía de 
la agricu ltura y ganadería, específicam ente, la p rod ued ón de p lan ­
tas y an im a les tnmsgénicos; ( 4 ) e l Proyecto del G e n o m a H u m an o 
y sus ap licadones, y ( 5 ) la b iotecnología e n la m ed ian a , centrada 
e n e l diagnóstico y el tratam iento d e trastornos hered itarios,
13.2 ¿C Ó M O SE R E C O M B IN A EL A D N 
EN LA NATURALEZA?
C as i todos p iensan q ue la co m p o s id ó n genética de una especie 
es constante, salvo p o r alguna m u ta aó n ocasional; s in embargo,
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2 4 2 | H e r e n c ia
la realidad genética es m u cho m ás cam biante. M uchos procesos 
naturales pueden transferir A D N d e un o rgan ism o a o tro , a veces 
inc luso a u n o rgan ism o d e o tra especie.
La reproducción sexual recom bina el A D N
C o m o v im o s e n e l cap itu lo 9, los a o m o so m as hom ó logos inter­
cam b ian A D N p o r entrecruzam iento e n la m eiosis I . E l resultado 
a que cada crom osom a de u n gam eto contiene un a m ezcla de 
alelas d e dos a o m o so m as originales. A s í, cada ó vu lo y esperm a­
tozo ide contiene A D N recom binante , derivado d e los dos padres. 
Cuando un esperm atozoide fecunda u n ó vu lo , los descendientes 
contienen tam bién A D N recom binante.
La transform ación puede com binar el A D N 
de d istintas especies de bacterias
la s bacterias p u e d e n pasar p o r varios tipos d e re co m b in ad ó n 
p o r los q u e los genes se transfieren en tre espedes (F IG U R A 13-1). 
E n la tra n s fo rm a c ió n , las bacterias to m an segm entos d e A D N 
d e l am b ien te (R G U R A 13-1b). E l A D N p uede se r p a n e d e l cro ­
m osom a de o tra bacteria, in d u s o d e o tra espede, l a transfor- 
m a d ó n ocu rre tam b ién cu an d o bacterias cap tan d im in u ta s m o ­
léculas d reu lares d e A D N llam adas p lá s m id o s (F IG U R A 13-1c). 
M u d ía s espedes d e bacterias tienen p lásm id o s q u e van d e m il 
a 100 m il n u d e ó tid o s . En co m p arac ión , el a o m o s o m a d e E. 
co li t ie n e a lred ed o r d e cu a tro m illo nes 6 0 0 m il n u d e ó tid o s . l in a 
bacteria so la p uede co n ten er d ocenas o d e n lo s d e cop ias d e un 
p lá sm id o .C u an d o la b acte ria m uere ,pasan a l am b ien te estos p lás­
m idos, d o n d e so n captados p o r o tras bacterias d e la m ism a 
espede o d e u n a d ife ren te . Adem ás, las bacterias v ivas pueden 
transm itir p lásm id o s d irec tam en te a otras b a a e r ia s vivas. T a m ­
b ién llega a o cu rrir q ue se transfie ran p lásm id o s d e bacterias a 
levaduras, co n lo q ue genes d e cé lu las p rocariontes pasan a un a 
cé lu la eucarionte .
¿Pa ra q ué s irve n los p lásm id o s? E l a o m o s o m a d e un a bac­
teria con tiene todos los genes que necesita la cé lu la para sobre­
v iv ir ; s in em bargo, los genes q ue lle va n los p lásm idos pod rían 
p e rm it irá la bacteria desarro llarse e n nuevos am b ien tes. A lgunos 
p lásm idos co n tien en genes q ue p erm iten a las b aae ria s metabo- 
lizar fuentes d e energ ía inusua les, co m o e l p etró leo . O tro s plás­
m idos con tienen genes q ue p erm iten a las b aae ria s a e c e r e n ­
tre an tib ió ticos, co m o la p en id lin a . En am b ientes donde el uso 
d e an tib ió tico s es a lto , particu larm en te los hosp ita les, la s b a a e ­
rias q ue p ortan p lásm idos resistentes a an tib ió tico s pueden pro-
► F IG U R A 13-1 T ra n s fo rm a c ió n 
en la s b a c te r ia s (a ) Adem ás de 
su crom osom a circu lar largo, las 
b aaerias poseen an illo s d e ADN 
(am ados p lásm idos, que llevan genes 
t ille s ad icionales. La transform ación 
ocurre cuando b aae ria s v iva s captan 
(b ) fragm entos d e crom osom as o (c ) 
p lásm idos.
S e incorporo un 
fragm ento do ADN 
a l crom osom a
aom osom a
bacteriano
■ fragm entos 
d e ADN 1
plésm ido
B plásm ido se rep lica 
en e l citoplasm a
(c ) T ran sfo rm ad a! co n un piósm ido
M Transform ación con un fragm ento d e ADN
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Biotec no logia i ' M 2 4 3
pagarse ráp idam ente en tre pacientes y personal m édico, con lo 
que las infecciones resistentes a los an tib ió ticos se co n v ie rten e n 
u n p rob lem a grave.
L o s v i r u s p u e d e n t r a n s fe r i r A D N e n t r e e s p e c ie s
Los virus , q u e son p oco m ás que m ateria l genético en vu e lto e n 
u n a capa d e proteínas, só lo pueden reproducirse d en tro d e las 
células. U n v irus se un e a m oléculas especificas e n la superfic ie de 
u n a cé lu la huésped ad e m ad a (F IG U R A 13-2 9 ) . El v iru s d e L i ra­
b ia, p o r e jem p lo , se un e a los receptores d e las célu las m usculares 
con las que el s is tem a nerv ioso estim u la la con tracc ión de los 
m úsculos. T an to e l V IH (e l v im s del s id a ) co m o los virus del 
resfriado se unen a m o lécu las que partic ipan e n la respuesta ¡n- 
m u n ita ria a un a in fecc ión . N orm a lm ente , los v im s e n tra n e n el 
citop lasm a d e la cé lu la (F IG U R A 13-2 © ) , d o n d e liberan s u m a­
teria l genético (R G U R A 13-2 © ) . Incapaz d e d istingu ir q ué in fo r­
m ac ión genética es la su ya y c u l i es la d e l virus, la cé lu la huésped 
replica el m ateria l genético (A D N o a veces A R N ) y s intetiza pro­
te ínas v ira les (R G U R A 13-2 O ) , lo s genes replicados y las prote í­
nas virales se u n e n e n la cé lu la (F IG U R A 13-2 0 ) y fo rm an nuevos 
v irus q ue sa len e in fec ían nuevas célu las (F IG U R A 13-2 © )•
A lgunos virus pueden transferir genes d e un o rg an ism o a 
o tro . E n estos casos, el A D N se inse rta e n u n o d e los crom osom as 
d e la cé lu la huésped (véase la figura 13-2 © ) . E l A D N v ira l p ue ­
d e queda r a h í días, m eses o au n años. Cada vez q ue la cé lu la se 
d iv ide , rep lica e l A D N v ira l ju n to con su p rop io A D N . C u an d o 
se p roducen los nuevos virus, a lgunos de los genes d e la célu la 
huésped se unen a l A D N del virus. Si o to s v irus recom binantes 
in fectan o tracé lu la e insertan su A D N e n los crom o so m as de la 
nueva célu la huésped, tam b ién in tro d u c irán segm entos del A D N 
d e la cé lu la an terio r.
La m ayo r parte de los v irus in fectan y se rep lican ún ica ­
m ente e n las cé lu las d e ciertas especies de bacterias, an im a les o 
p lantas. Po r tan to , la m ayo r p an e d e l tiem p o , los v im s trasladan 
e l A D N del huésped e n tre diferentes organism os d e un a m ism a 
especie o d e u n a m u y re lacionada. S in em bargo , a lgunos v im s 
pueden infectar especies d istantes; por e jem p lo , la in fluen za i n ­
fecta aves, cerdos y seres hum anos. La transferencia de genes e n ­
tre v iru s q ue in fec tan varias especies p uede p rod uc ir v irus recom ­
b in ad o s ex trem adam ente letales. A s i pasó e n 1957 y e n 1968, 
cu an d o la reco m b in ac ió n d e v im s d e la gripe a v ia r y la gripe h u ­
m ana p ro d u jo ep idem ias m und ia les q ue causaron la m uerte de 
d e n lo s de m ile s d e personas.
O La cé lu la huésped 
e s ta la y libera v iru s recién 
form ados; s i lo s vim s 
recom binantes infectan otra 
célu la, pueden le va rle 
genos do la prim ora
A F IG U R A 13-2 C ic lo d e v id a d e u n v ir u s c o m ú n En algunos casos, las infecciones virales pueden 
transferir ADN d e un a célula huésped a otra.
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2 4 4 Herencia
13.3 ¿C Ó M O S E U SA LA B IO T E C N O L O G ÍA 
EN LA C IE N C IA F O R E N S E ?
Las ap licaciones d e la b iotecnología del A D N va r ían segtin los o b ­
jetivos de quienes las utilizan . Los científicos forenses necesitan 
identificar a v íctim as de delincuentes, las em presas d e b io tecno lo ­
gía tienen q ue detectar genes específicos e insertarlos e n organis­
mos co m o bacterias, ganado o granos, y las em presas b iom édicas 
y los m édicos requ ieren detectar a le los defectuosos e, idealm ente, 
conceb ir los m ed ios para repararlos o insertar e n sus pacientes 
alelos de fim rio n am ien to no rm a l. Com enzarem os por describ ir 
a lgunos m étodos com unes para la m an ip u la c ió n del A D N tom an­
d o co m o e je m p lo su ap licación al anális is forense del A D N . Pos­
teriorm ente describ irem os có m o se ap lica la b iotecnología e n la 
agricultura y la m edicina.
La reacción en cadena de la polim erasa 
am plifica el A D N
La re a c c ió n en cad en a d e la p o lím e ra s * (R C P ), desarrollada por 
Ka iy M u llís de la C e tu s C o rpo ration e n ID86, puede usarse para 
p roducir cantidades i lim itadas de copias d e segm entos selecciona­
dos d e A D N . Además, la R C P puede usarse para am p lificar ciertos 
segmentos d e l A D N . l a R C P es tan im portante para la b io log ía m o ­
lecular que M u llís recibió el p rem io N obe l d e q u ím ica e n 1993. 
Veam os có m o la R C P am p lifica una secuencia especifica d e A D N .
O ta n d o explicam os la rep licación del A D N en el cap ítu lo 
I I , o m itim o s parte d e s u com p le jidad real. U n a d e las cosas que no 
d iscutim os es crucial para la R C P : p o r s í m ism a, la A D N polimerasa 
no sabe dónde em pezar a cop ia r un a hebra d e A D N . Catando se 
desenrolla la d ob le hé lice d e A D N , las enzim as ponen prim ero en 
cada hebra un pequeño segm ento d e A R N com plem entario , lla ­
m ad o 'in ic ia d o r ’ o 'cebador*. La A D N polim erasa reconoce esta 
región 'cebadora’ o 'in ic ia d o ra ' d e l A R N co m o el lugar para co ­
menzar a replicar e l resto d e la hebra d e l A D N ,
La R C P u tiliz a cebadores artific ia les hechos d e A D N . Para 
cop ia r u n segm ento específico de A D N , la R C P necesita d o s ce­
badores de A R N , que son com p lem en tarios de las dos hebras del 
segm ento de A D N . U n cebador es co m p lem en ta rio d e la o tra h e ­
bra. Po r tan to , al m enos esta parte d e la secuencia d e l A D N que 
interesa debe conocerse . lo s cebadores d e A R N para la R C P se 
e laboran e n un s in te tizado r d e A D N , un a m áq u in a que puede ser 
p rogram ada para h ace r secciones cortas de A D N co n cualqu ier 
secuencia deseada d e nucleó tidos . La A D N p o lim erasa reconoce 
estos cebadores de A R N co m o las secuencias d e nucleó tid os d o n ­
d e debe in ic ia r la rep licación .
En u n pequeño tu b o d e ensayo , el A D N se m ezcla co n los 
cebadores, nucleó tid os lib res y un a A D N polim erasa especial que 
opera a las a ltas tem peraturas utilizadas e n la R C P (esta A D N 
p o lim erasa fu e ais lada p o r p rim era vez e n m icro b io s q u e v iven 
en géiser; véase la sección 'In ves tig a c ió n científica: Géiseres y 
c ie n c ia ') . 1.a R C P consiste e n los siguientes pasos (F IG U R A 13-3):
1. E l tu b o d e ensayo se ca lienta en tre 90 y 95 ° C (F IG U R A 
13-3* O ) Ia s tem peraturas e levadas ro m p en los enlaces 
p o r p u en te d e h id rógeno en tre las bases com plem entarias, 
separando al A D N e n hebras sim ples.
2. La tem pera tu ra se reduce ap rox im adam ente a 5 0 (F IG U ­
R A 13-3* © ) . lo q ue perm ite a los d o s cebadores form ar
r -
L ^ 
u
L — r — -
1 _ ^
V /
N
fragm ento 1 ----- \do AD N 1 ^
que s e va
a am p lificar
L ^
r - ^
r —
X
c ic lo s de
le R C P 1 2 3 4 e tc .
cop las de
AD N 1 2 4 8 16 etc.
(b ) C ad a d e lo d e la R C P repfeca e l núm ero d e co p la s d e l AD N
A F IG U R A 13-3 L a R C P c o p ia u n a s e c u e n d a e s p e c ífic a d e
A D N ( a ) La reacción e n cadena de la polimerasa consta de un 
ciclo d e calentar, enfriar y entibiar q ue se repite de 30 a 40 veces.
(b )C a d a ciclo replica la cantidad d e l ADN deseado. Después de 
poco más de 30 ciclos, se han sintetizado m il m illones d e coplas 
del ADN.
P R E G U N T A ¿Por q ué crees que la reacción se ca llen ta a 70 *C 
para la síntesis del ADN [parte (a ) d e la figura)? Pista, p iensa en 
las condiciones d e vida norm ales del Therm us aquaticus 
<véase la sección 'In vestigación científica : Géiseres y ciencia*). 
¿Te parece que la ADN polim erasa funcionarla m ás ráp ido a 50 o 
a 70 "C?
90 'C 50 *C 70 *C
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Investigación científica
B o ie c no lo g ij i ' M 245
Geiseres y den d a
En un gélser, como los que se encuentran e n el Parque Nacional 
de Ye lbw sione en Estados Unidos, el agua literalmente brota 
Wcrvlondo d e l suelo y se enfria gradualmente a medida que fluye 
al arroyo m ás próximo (F IG U R A E13-1). Quizá te parezca que el 
agua de estos géiseres debe ser Inerte, ya que está hirviendo y 
con frecuencia contiene metales venenosos (como compuestos de 
azufre). Sin embargo, un examen minucioso revela una diversidad 
de microorganismos, cada uno adaptado a una zona con diferente 
temperatura en e l gélser. En 1966, en un gélser de Ycllowstone, 
Thomas Brock d e la Unlverslty o f Wlsconsln (Universidad de 
Wisconsln) descubrió el Therm us aq uatkus, una bacteria que vive en 
agua callente como a 8 0 *C.
Cuando Kary Mullís desarrolló por primera vez la reacción en 
cadena de la pollmerasa. se topó con una Importante dificultad 
técnica. La solución de ADN debe calentarse casi hasta hervir para 
separar la doble hélice en hebras individuales; luego, debía enfriarla 
para q ue la ADN polimerasa pudiera sintetizar nuevo ADN, y este 
proceso tenía que repetirse un a y otra vez. El ADN pollmerasa 
‘ordinaria’ , como casi todas las proteínas, se desnaturaliza, es 
decir, se arruina con las temperaturas elevadas. Por tanto, habla 
que agregar nuevo ADN polimerasa después de cada c ic lo de calor, 
lo cual era costoso y requería mucho trabajo. Therm ui aquatlcus 
apareció. Com o otros organismos, replica su ADN cuando se 
reproduce, pero como vive e n géiseres. tiene un ADN pollmerasaparticularmente resistente al calor. Cuancto el ADN pollmerasa del 
T . aquatlcus se usa e n la RCP, sólo tiene que agregarse a la solución 
de ADN un a sola vez. al com ienzo de la reacción.
A F IG U R A E13-1 T h o m a s B r o c k e x a m in a d h o n g o d e l 
g é is e r lo s colores del gélser resultan d e los m inerales disueltos 
en el agua y d e varias formas d e m icrobios que v iven a diferentes 
temperaturas.
pares d e bases com p lem entarias co n las heb ras orig ina les 
d e A D N .
3 . l a tem peratura se e leva a en tre 70 y 72 * C (F IG U R A 13*3* 
O ) . La A D N polim erasa usa los nucleó tid os lib res para 
d a b o ra r cop ias d e l seg m en to del A D N acotado p o r los 
cebadores.
4 . F.I c ic lo se repite, no rm a lm en te d e 30 a 4 0 veces, hasta que 
* hayan te rm in ad o los reactantes.
Ij R C P s intetiza A D N e n progresión geom étrica (1 —* 2 
-» 4 -» 8, etc.), de m o d o q ue 20 ciclos de R C P hacen alrededor 
d e u n m illó n d e cop ias y poco m ás d e 30 c id o s dan m il m illones 
(F IG U R A 13-3b). C ad a c ic lo tarda pocos m inutos, a s i q ue la R C P 
puede p ro d u d r m iles d e m illones d e réplicas d e un segm ento de 
A D N e n un a tarde, partiendo — si fuera necesario— d e una única 
m o lécu la d e A D N . E n ese m om ento , e l A D N está d ispon ib le para 
fines forenses, d e clonación , de rep roduedón d e organism os trans- 
génicos y m uchos otros propósitos de la b io tecnolog ía.
D iferencias en las repeticiones cortas en tándem 
sirven p ara identificar a los individuos por su A D N
Hn m uchas investigadones crim inales se usa una R C P para am ­
p lif ica r el A D N y tener su fiden te para com parar e l q ue quedó e n 
la escena del c r im en co n el A D N d e l sospechoso. ¿C ó m o se hace 
esta com parac ión? Después d e años d e arduo trabajo, los expertos 
forenses descubrieron q ue es posib le to m ar pequeños segm en­
tos repetidos d e A D N , llam ados re p e t ic io n e s c o r ta s e n tá n d e m 
(R C T ) , para iden tificar con sorprendente exactitud a las personas.
Q u izá sirva pensar e n las R C T co m o e n genes m u y cortos y tarta­
m udos (F IG U R A 13-4). Cada R C I es corto (consta d e dos o tres 
nucleótidos), repetido (hasta 50 veces) y e n tándem ( la s repetido- 
nes se co locan la d o a lado ). C o m o co n cualqu ier gen, las personas 
tienen diferentes a le los d e las R C í . E n e l caso d e u n a R C L cada 
a le lo tiene sim plem ente un nú m ero diferente de repeticiones de 
los m ism os nucleótidos. F.n listados U n id o s , e l D epartm ent o f |us- 
tice (D epa rtam en to de (ustic ia ) e s tab le a d u n parám etro fijo d e 13 
R C T distintas, cada un a co n repetidones de cuatro nudeótidos, 
para iden tifica r ind iv id uos con muestras d e A D N . En e l m undo, 
d iferentes personas tienen entre d n c o y 38 repetidones d e una 
RCT. C o m o verem os, el an á lis is d e las R C T es m u y s im p le , lo que 
lo hace idea l para uso forense.
'i I r T11T11M V i ! 11111 11 t 1111111 n ! T111! TI ! 11! I ! I
A I A T T T 1 G A A G A I A G A t A G A I A G A 1 A G A I A G A 1 A G A T A G A T A G G T A
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lim im m in iin iiin iiin m m m n n m i
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O cho repeticiones lado a lado (en tándem) • 
d e la m ism a secuencia d e cuatro nucleótidos ‘ ‘
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A F IG U R A 13-4 L a s r e p e t id o n e s c o r t a s e n tá n d e m so n 
c o m u n e s e n la s re g io n e s n o c o d if ic a d a s d e l A D N Esta 
RCT contiene la secuencia AGAT, repetida d e siete a 15 veces en 
diferentes Individuos.
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