Frases sencillas sobre el ADN

Sabemos mucho, mucho, acerca de qué es estar vivo. Y lo que es más. Sabemos tanto que ya hemos aprendido a decirlo con frases claras, sencillas, rotundas, breves. Cada una de ellas ha costado muchas horas de esfuerzo de mucha gente durante mucho tiempo. Pero ese es el mejor fruto de la ciencia. Frases claras, sencillas, rotundas, breves. Información, mucha, condensada en conocimiento.

  • Sabemos que el ADN es la molécula que almacena información. Es decir, que guarda datos sobre la forma. Sobre la forma de las proteínas, pero también sobre la forma de algunos ARN.
  • También sabemos que el ADN es un polímero lineal. Una cadena, vamos. Hecha de cuatro tipos de nucleótidos.
  • Sabemos que los nucleótidos están hechos de un azúcar, llamado desoxirribosa, que forma el esqueleto del ADN, uniéndose unos a otros mediante enlaces fosfodiéster.
  • Sabemos que el enlace fosfodiéster es especialmente fuerte gracias al fenómeno de resonancia electrónica. Es decir, que hay un electrón que baila entre los enlaces que el fósforo a la desoxirribosa, reforzándolos más de lo normal. Lo suficiente para que el ADN sea una molécula difícil de romper. Como debe ser.
  • Sabemos que, unida al azúcar desoxirribosa, hay una base nitrogenada. Una de entre cuatro posibles. Ni una más, ni una menos. Es decir, los cuatro tipos de nucleótidos que te comentaba antes. Nucleótido con timina, nucleótido con adenina, nucleótido con guanina, nucleótido con citosina.
  • Sabemos que el orden de las bases nitrogenadas en el ADN es la clave para construir moléculas con forma. Y que si ese orden cambia, puede cambiar la forma.
  • Sabemos que la forma está íntimamente relacionada con la función. Luego cambiar la forma puede conllevar alterar la función.
  • Sabemos que la estructura del ADN está formada por dos hebras arrolladas una sobre la otra, unidas en forma de doble hélice. Y lo que es más notable, esa forma es constante, independientemente del orden de las bases nitrogenadas.
  • Sabemos que cada hebra se une a la otra por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrógeno. Sí, ya lo sé, es un enlace débil… Pero es que hay muchos, muchísimos, a lo largo del ADN.
  • Sabemos que las bases no se unen al azar sino que se emparejan. Frente a una adenina siempre hay una timina (con dos puentes de hidrógeno). Y frente a una citosina siempre hay una guanina (con tres puentes de hidrógeno). Siempre… salvo error.
  • Por lo tanto, a partir de una hebra podemos reconstruir la otra. Porque son complementarias, porque encajan como una pieza y su molde. Y reconstruir ADN a partir de ADN se llama replicación. Esta es la base de la reproducción de la vida.

Y no solo tenemos frases… ¡Tenemos imágenes!

Del ADN…

ADN animado
Fuente: Zephrys en wikipedia

De como la desoxirribosa (y la ribosa, el azúcar del ARN) se une a bases nitrogenadas y fósforo para formar nucleótidos (o incluso a varios fósforos para formar otras moléculas muy importantes, como el ATP).

Nucleótidos y nucleósidos
Fuente: Boris en wikipedia

De los emparejamientos entre nucleótidos que tienen bases complementarias y de cómo el fósforo une las desoxirribosas para formar el esqueleto del ADN…

Esqueleto del ADN
Fuente: Miguelsierra en wikipedia

Incluso algún vídeo de la replicación…

Colorear seda es solo el inicio

Seda coloreada
Fuente: New York Times

Imagina que le administras una sustancia colorante a una morera. Imagina que los gusanos de seda que se alimentan de sus hojas asimilan ese colorante y lo incorporan a la seda con la que envuelven a sus crisálidas. ¡Has logrado seda de colores! Y ahorrando mucha, muchísima agua. La que se usa en el proceso de tinte. Y sustancias contaminantes no te cuento… Pero no acaba aquí el resultado. Que los colorantes así añadidos se integran mejor en la seda que los que se le aportan con los procedimientos industriales habituales. Lo que hace que la seda resista mejor el lavado.

Es lo que ha hecho el equipo de Natalia Tensil, según he leído en Investigación y Ciencia y en el New York Times.

Ahora imagina que le añades a las moreras sustancias con valor médico. Antibióticos, antiinflamatorios, antitumorales… Y que esas sustancias se añaden a la seda. Has logrado un tejido terapéutico.

Es solo cuestión de imaginar. La vía ya está abierta. ¿Dónde está quien la va a seguir? Yo creo que estudiando…

Neutrinos que tendrán que encajar en la ciencia, o cambiarla

CERN
Fuente: Cyberspaceorbit

Hoy hemos comentado en clase sobre la naturaleza de la ciencia. Hemos descubierto que la ciencia es una actividad que busca conocimiento objetivo. Y en eso se diferencia de la creencia. Por tanto, para explicar un fenómeno, un hecho, un sistema material… solo puede haber *una* teoría. En cambio, puede haber muchas religiones, todas verdaderas para cada persona.

También hemos comprobado que la ciencia no aporta verdades. Sí puede, en cambio, revelar que algo es mentira. Porque cualquier experimento podría dar al traste con lo que hoy consideramos verdad… Es decir, que la ciencia está hecha de teorías que consideramos verdad provisionalmente. Que son útiles para tomar decisiones, pero que podrían cambiar.

En eso también se diferencian de las religiones, de las creencias. Que afirman que todo lo que indican es cierto para los que decidan creer en ellos. No hablan de conocimiento provisional ni objetivo, como la ciencia.

Y hemos usado el ejemplo de los neutrinos que parecen ir más rápido que la luz. Porque han salido en los periódicos, se han hecho famosos. Y porque no encajan en el conocimiento que hay hoy en día… ¿Qué ocurre cuando algo no encaja? Que hay que investigar más, mucho más. Con la mente puesta en que todo podría cambiar. Pero sabiendo que, hasta que no sepamos a ciencia cierta qué ocurre, seguiremos con la verdad provisional aceptada que llamamos teoría. Seguirá guiando nuestras tomas de decisión. Mientras tanto… Y sabiendo que algún día tendremos que cambiarlas, cuando cambiemos de teoría.

Por cierto… Es importante que sepamos que estos conocimientos no vienen en los libros de texto. Es importante que no creamos que los libros de texto son importantes. Son un pequeño complemento. Pequeño y muy caro. Si los colocamos en un lugar central en la educación nos perderemos la posibilidad de aprender de lo que pasa un día concreto, a lo largo del curso… Eso no lo trae un libro de texto, no…

Protones (muchos, muchísimos) perdidos por un capricho

Explorando un área equivalente a la centésima parte de lo que ocupa la luna llena en el cielo, el Hubble ha localizado unas 10.000 galaxias. Extrapolando esa cifra obtendríamos un mareante 200.000 millones de galaxias suficientemente brillantes como para que las detectemos en todo el Universo. Y, probablemente más, muchas más, menores, difícilmente observables.

Una cantidad descomunal, ¿no? Pues no. Nos faltan galaxias, parece… O nos falta explicar por qué no están.

Nos faltan galaxias para explicar toda la materia creada en el Big Bang. No se trata de la materia oscura, no. Eso es otra cosa. Se trata de la materia normal, de la que estamos hechos tú y yo, la mesa, la pantalla de tu ordenador, el sol… Se trata de la construida por protones y electrones y neutrones. La llamada bariónica. Cuya cantidad total, dicen los especialistas, puede calcularse fácilmente (para ellos que han estudiado, claro) por diversos métodos independientes, los cuales dan cifras parecidas, haciendo más fiable ese dato.

Además, estudiando el tiempo anterior a las primeras galaxias se puede comprobar que toda esa materia, todos esos protones, estaban. Se sigue bien su pista hasta el momento en que esas primeras galaxias se van formando. Y en ellas solo se localizan el 10%. ¿¿¿Dónde está el 90% que no está en las galaxias??? ¿Tantas nos faltan por descubrir? ¿O estamos perdiéndonos algo importante?

Hay una parte de esa materia que se puede detectar rodeando las galaxias que están en los cúmulos. Con la forma de tenue, muy tenue gas intergaláctico. Con eso logramos sumar, en el mejor de los casos, un 50%. Pero nos sigue faltando otro 50%. ¿Por qué no podemos verlos?

Filamentos galácticos
Fuente: Space, the final frontier

Se ha propuesto, para toda esa gigantesca marea de materia perdida, una forma difícil de identificar. La distribución de las galaxias a lo largo del Uiverso nos da una pista. Y es que no están igualmente repartidas por el Universo. Se sitúan (nos situamos) en largos, larguísimos filamentos interconectados entre sí. Los cúmulos de galaxias, como el de Virgo (el más cercano a nosotros, muy poblado, con 1.300 de ellas), se sitúan en los nodos, en los puntos de curce de esos filamentos. El gas intergaláctico cae hacia esos filamentos y, cuando lo hace, se calienta (es decir, sus partículas se mueven a más valocidad) alcanzando entre 100.000 y unas pocas decenas de millones de ºK. Aunque eso parece una barbaridad para los estándares humanos, en el Universo no es tanto, no. A esa temperatura ni siquera pueden emitir fotones de rayos X. Y, por tanto, resulta una materia difícil de detectar, es complicado ver ese gas.

Se le ha llamado “Medio Intergaláctico Templado-Cálido” (en inglés, Warm-Hot Intergalactic Medium, o WHIM, que, curiosamente, también significa capricho en inglés; es llamativa la afición de los científicos a acrónimos llamativos y con doble sentido, con un sentido del humor un tanto friki).

¿Se ha encontrado algún rastro del WHIM? Pese a lo complicado de identificar alguna emisión de fotones (que es el modo en que vemos; la luz, sin ir más lejos, es una forma de emisión o reflejo de fotones), sí se ha comprobado que la luz que nos llega de cuásares muy, muy, muy lejanos, que tiene, por tanto, que atravesar grandes cantidades de WHIM, muestra depresiones de absorción muy características, identificables (se puede encontrar que en el WHIM hay oxígeno ionizado, p.ej.). La luz que nos llega de cuásares sin pasar por ese filtro, sin atravesar grandes cantidades de espacio lleno de WHIM, no exhibe esas depresiones de absorción, esas pérdidas de energía debidas a que chocas con átomos. Por tanto, el WHIM se puede estudiar.

¿Qué nos enseña el WHIM? Que la mayoría de la materia es demasiado tenue y caliente para formar galaxias. Y es que ese proceso requiere de agrupaciones densas y frás de protones, o sea, de hidrógeno (y algunos átomos y moléculas más, pero pocas, distintas del hidrógeno). Y que esa ineficiencia ha empeorado, ya que la tasa de formación de galaxias fue, en el inicio de las primeras, 10-20 veces superior a la actual. De hecho, la mayoría de las galaxias proceden de aquella época inicial y no demasiadas se han formado después.

Hoy se considera que las galaxias se han gestado atrayendo materia ordinaria (esa de la que estamos hechos tú y yo) hacia gigantescos halos de materia oscura (esa que llamamos así porque no tenemos ni la menor idea de lo que es, aunque sabemos que está ahí). Pero conforme esa materia cae, radia y se enfría. Y se junta. Es decir, produce aglomeraciones más frías y más densas, capaces de condensarse en estrellas y, en el caso de las galaxias de gran tamaño, agujeros negros gigantescos. Pero al formarse las estrellas y, en su caso, agujeros negros galácticos, se ponen en marcha mecanismos que bloquean ese proceso de crecimiento de la galaxia. Y es que la energía liberada por estos objetos (por el agujero negro cuando engulle materia, por las estrellas cuando explotan como supoernovas) calienta y dispersa la materia. El propio nacimiento de la galaxia se encarga de limitarla, de impedir su crecimiento. Incluso expulsando gas hacia el WHIM, que es de donde venía. Este fenómeno ayuda a explicar por qué las galaxias conocidas no superan cierto tamaño.

Una cuestión que el WHIM también puede ayudar a aclarar es por qué, a pesar de que los modelos predicen enjambres de galaxias enanas satelitando a las mayores, eso no se observa en la realidad, resultando sólo unas pocas. Y es que los procesos internos que frenan el crecimiento y alimentan el WHIM también habrían sofocado a las más pequeñas, impidiendo que superaran un tamaño determinado. Sólo superado cierto umbral de masa la atracción de materia superaría a su expulsión.

Es decir, que el WHIM nos ayuda a explicar el tamaño de las galaxias. Por qué no abundan las muy pequeñas y por qué hay un límite para las gigantes.

Grumo Lyman-Alpha

Siguiendo este planteamiento, se han buscado nubes de gas de tamaños colosales y en proceso de enfriamiento. Las cuales representarían galaxias tratando de nacer. Y se han encontrado. Los llamados grumos Lyman-alfa. Objetos que tienen unos 300.000 años luz de diámetro, el triple de la Vía Láctea, lo cual los convierte en las esructuras conocidas más grandes del Universo. El primero de estos objetos fue descubierto hace 10 años, pero desde entonces se han localizado muchos más, una vez que se sabe qué hay que mirar. El problema es que no todos los grumos representarían galaxias en formación pues, para enmarañar las cosas, es posible interpretarlos como estructuras resultado de un proceso de calentamiento y dispersión, no de enfriamiento y condensación. Aún no sabemos distinguir un tipo de grumos de los otros.

En cualquier caso, una galaxia, a consecuencia del WHIM, ha dejado de ser el Universo-Isla del que habló Kant. Hoy todas las vemos conectadas entre sí, formando parte de un gigantesco ciclo en el que la materia entra y sale de ellas, y vuelve a entrar y salir, pero ahora de otra. Un gigantesco ciclo que las alimenta de materia pero que también se la retira. Un universo de gaaxias conectadas por el capricho del WHIM.