La Biología Molecular Y Sus Teorías

Antes de iniciar hablar de su historia iniciaremos hablando de que es la biología molecular y cual es su objetivo, la biología molecular tiene como objetivo principal estudiar los procesos que desarrollan los organismos desde el punto de vista molecular como es las estructuras y sus funciones. A la biología molecular le concierne principalmente al entendimiento de las interacciones de los diferentes sistemas de la célula, lo que incluye la relación entre ADN con el ARN, la síntesis de proteínas, el metabolismo y el como todas estas interacciones son reguladas para conseguir un correcto funcionamiento de la célula.

Estos acontecimientos ayudaron en la generación de información fundamental la cual ayudo en el entendimiento de la fisiología y autonomía de los seres vivos. El comienzo de la biología molecular puede ser distinto dependiendo del punto de vista con el que se le vea; para algunos surgió cuando el hombre antiguo, de forma experimental, empleaba sus siembras y animales para el mejoramiento de especies según su conveniencia separando semillas y ganados que le dieran mejores rendimientos. Para otros todo comenzaría con la discusión entre Hipócrates y Sócrates en los años 400 a.c en la cuales se discutían sobre la unión del “semen masculino y el semen femenino” para producir la carne y la sangre.

En el siglo XIX Charles Darwin publicaba su libro “El origen de las especies” el cual nos proporciona una explicación descriptiva de la diversidad biológica y evolutiva de las especies, en la que se planteaba la preservación de las particularidades más favorables para el individuo pudiera sobrevivir en su entorno. Años más tardes Gregor Mendel “padre de la genética” daba el primer aporte de la existencia de información genética heredable debido a sus experimentos con plantas híbridas (guisantes), demostraban que ciertas características de las plantas se transmitían de una generación a otra. Gracias a estos estudios en 1909 se identificó que los genes eran los responsables de la transmisión de las características hereditarias.

Años más tardes el químico suizo Friedrich Meisher a través de sus experimentos con algunas células descubrió la “nucleina” la cual estaba presente en el núcleo, y presentaba una característica particular (tenía fósforo, algo que era inusual en una proteína), que con el pasar de los años se le dio el término “ácidos nucleicos” como la conocemos hoy en día. Luego, Albrech Cossel descubre la constitución de la nucleina, y la denomina “bases nitrogenadas” por las partículas que la constituyen; ganado en 1910 el premio Nobel de Fisiología debido a su trabajo.

En los primeros años del siglo XX Thomas Hunt Morgan realizaba experimentos sobre los rasgos genéticos ligados al sexo. Demostrando que los cromosomas son lo portadores de genes y fue uno de los primeros en utilizar la “Drosophila Melanogaster” como modelo genético. En 1915 se publicaba el libro “El mecanismo de la herencia mendeliana” por los autores Alfred Sturtevant, Herman Muller y Calvin Bridges en el cual establecían las bases fundamentales de la herencia fenotípica. Pasado 11 años el bioquímico Phoebus Levene proponía por primera vez un modelo para su conformación el tetranucleotido plano el cual implicaba que los ácidos nucleicos estaban formados por planos apilados los cuales constaban de 4 pentosas que exponían hacia el exterior las bases nitrogenadas y las pentosas se unen entre sí por los fosfatos. En el año 1938 se acuñaba por primera vez el término de biología molecular, la cual tenía como función principal el estudio de macromoléculas.

A principios del siglo XX el científico alemán Richard Altman identificaba que el material genético está compuesto por ácidos nucleicos conocidos hoy en día como ADN y ARN siendo estos los portadores de toda la información genética de un individuo. Luego, George Wells Beable y Edward Lawrie Tatum proponían la hipótesis “un gen, una enzima” la cual consistía en que cada gen codificaba una sola enzima. Ya para los años 1944 los científicos Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarly demostraban que el principio transformante de cepas inocuas de neumococo era patógenas al adquirir una molécula de ADN…

En los años 50s hubo grandes avances para la biología molecular iniciando por Erwin Chargaff el cual descubrió las leyes que rigen la complementariedad de las bases de los ácidos nucleicos, la cual se basa en la relación cuantitativa de los nucleótidos que forman la doble hélice del ADN, estableciendo así que la cantidad de adenina (A) es igual a la cantidad de timina (T) y la cantidad de guanina (G) es igual a la cantidad de citosina (C), es decir, el número total de bases purinas es igual al número total de bases pirimidinas. Así mismo, Alexander Robertus establecía una estructura lineal para la cadena de ADN en la cual demostraba que los nucleótidos se unían al ADN a través de enlaces fosfodiester. Para los años entre 1950-1953 Rosalind Franklin descubría que el ADN presentaba los grupos fosfatos al exterior y podía hallarse de dos formas helicoidales distintas, hoy conocidas como ADN-A y ADN-B; gracias a los aportes de este trabajo fue que los biólogos Francis Crick y James Watson plantearon el modelo de doble hélice del ADN, el cual explica cómo se duplica y trasmite de una célula a otra. Para el año 1952 Alfred Hershey y Martha Chase concluían que el ADN y no las proteínas contenían la información genética para la síntesis de nuevos viriones; en 1959 Francis Crick exponía en otros trabajos el dogma central de la biología molecular el cual establecía que la información fluye desde el ADN al ARN y de este a las proteínas, además, las proteínas controlan el proceso de replicación del ADN uniéndose a una secuencia especifica en el ADN. A partir de estos aportes se lograba tener grandes avances en las investigaciones, en 1956 Marshall Nirenberg secuenciaba por primera vez las bases en cada codón del ADN, 14 años más tarde David Baltimore y Howard Temin descubren una nueva enzima denominada transcriptasa inversa la cual cumple con la función de ADN polimerasa dependiente de ARN.

Para el año 1977 Frederick Sanger desarrollo unas técnicas más rápidas para la secuenciación de ADN. En el año 1985 Kary Mullis desarrolla una técnica, la cual revolucionó la investigación en biología molecular, llamada “reacción en cadena dela polimerasa” recibiendo en 1993 el premio Nobel de Química. Tiempo después en el año 1990 se inició un trabajo colaborativo entre investigadores y laboratorios a cargo del científico norteamericano Francis Collins proyecto al cual se le denomino como genoma humano y no es hasta el año 2003 que este proyecto es finalizado dando pie a grandes avances en técnicas de secuenciación, en 2012 John Gurdon y Shinya Yamanaka recibieron el premio Nobel de medicina gracias a sus investigaciones en el estudio de células maduras y su transformación como células pluripotenciales.

Hoy en día gracias todos los avances realizados en áreas conjuntas con la biología molecular que nos encontramos en la era de la genómica puesto que ahora tenemos acceso al código genético de cualquier organismo, permitiéndonos realizar estudios a nivel global y analizar en un determinado tipo celular y cuál es su función dentro de la célula. Es gracias a ciencias derivadas de las ciencias ómicas, principalmente la transcriptomica y la proteomica es que se puede empezar a encontrar fármacos que puedan ayudar en la interacción con proteínas que tengan alguna función enzimática o en mecanismos de reparación y/o señalización dentro de la célula para determinar si son fármacos potenciales para ayudar en los tratamientos de algunas enfermedades, todo esto a través del estudio del genoma.

En un futuro como anteriormente se mencionó, uno de los avances más grandes en medicina esta en las células pluripotenciales, que tienen la capacidad de cambiar de forma en otro tipo de célula. Gracias a este proceso ahora es un posibilidad muy real la de encontrar la cura a enfermedades neurodegenerativas como lo son las enfermedades del Alzheimer y Parkinson transformando glóbulos blancos en neuronas funcionales, no solo esto, sino también la posibilidad de crear órganos específicos para cada pacientes con sus mismas células haciendo del rechazo de órganos un problema del pasado.

Sin lugar a duda los estudios realizados en la biología molecular han dado lugar a los avances científicos más importantes de este siglo, aún hay muchos acertijos que el genoma humano guarda y cada vez que se investiga más a fondo un mundo de posibilidades se abre y da la posibilidad de poder tratar enfermedades que hasta ahora se creen incurables. La biología molecular llego para marcar un antes y un después en la manera en la que la humanidad analizaba los problemas que la acontecen viendo ahora los planos, la información que nos permite manipular y mejorar organismos a nuestra conveniencia.

Para concluir podemos decir que hay tres pilares los cuales sustentan las bases de la biología molecular: la “Teoría de la Evolución” por Darwin, la “Teoría Genética” de Mendel y la “Teoría Celular” lo cual podríamos sintetizar en cuatro principios:

1. Todos los organismos vivos están compuestos por células.
2.  La célula constituye la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos.
3.  Cada célula puede mantener sus propiedades independientemente del resto, pero las propiedades de cualquier organismo están basadas en las de sus células individuales.
4.  Las células proceden únicamente de la división de células preexistentes.

Referencias

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