UNIDAD 4.- ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA

1.- PRIMERAS TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDAEn todas las religiones se afirma que la CREACIÓN de los seres humanos y por extensión el resto de los seres vivos es obra de un creador, DIOS o espíritu. En Europa durante mucho tiempo se aceptaron los textos del Génesis, el primer libro de la Biblia, como explicación del origen de la vida y del universo. Por ejemplo, en el año 1965 un obispo irlandés calculó Dios había creado el mundo el 23 de octubre del año 4004 antes de Cristo, a las 9 de la noche basándose en las generaciones que había transcurrido desde Adán y Eva hasta la época histórica. En la actualidad hay tantos datos científicos que afirman lo contrario que es imposible admitir que estos textos sagrados puedan ser interpretados literalmente. (Imposible no es, por ejemplo la asociación de “Amigos de la Tierra Plana” afirma que nuestro planeta no es una esfera). Lo que no es excluyente con el hecho de que muchos científicos sean religiosos. La contradicción no existe si estos científicos utilizan la ciencia para descubrir cómo funciona el mundo e interpretan los textos sagrados de una manera no literal, sino como una forma de enseñar los preceptos de su religión a la multitud.La teoría de la GENERACIÓN ESPONTÁNEA, propuesta en la antigua Grecia, admitía que de la materia no viva podían surgir seres vivos. (Había curiosas recetas según las cuales almacenando ropa vieja y sudada en un oscuro sótano, de la ropa surgirían ratas. Incluso en la actualidad es posible encontrar personas que afirman que el pan “cría” moho). La teoría fue puesta en duda con los experimentos de F. Redi que colocó tres recipientes con carne, uno cerrado, otro cubierto de gasa y un tercero abierto. Los tres pedazos de carne se pudrieron, pero sólo aparecieron larvas de mosca en el que estaba abierto. Con lo que se demostró que no es que la carne pudiera originar moscas, sino que las moscas ponían huevos microscópicos en la carne que cuando crecían se convertían en larvas visibles a simple vista. Aún después de estos experimentos, muchos científicos seguían afirmando que los microorganismos se formaban espontáneamente y no fue hasta los experimentos de Pasteur (1862) que se demostró que cada ser vivo provenía de otro u otros de su misma especie.La teoría de la PANSPERMIA postula que la vida llegó a la Tierra en forma de bacterias enquistadas en la superficie de los meteoritos. Estas bacterias al llegar a la Tierra encontraron un lugar adecuado y se desarrollaron. Esta teoría sólo traslada el problema a otro lugar, si se afirma que la vida se formó fuera de la Tierra se tendrá que explicar cómo ocurrió. Los partidarios de la panspermia dieron la siguiente respuesta: la vida es eterna. En la actualidad esta teoría se ha reformulado. Los seguidores sostienen que en el espacio hay formación de moléculas orgánicas y que estas al caer en la Tierra han permitido la formación de la vida a partir de ellas. Dato contrastado ya que han caído meteoritos con aminoácidos y otras moléculas orgánicas, pero que no explica cómo se ha pasado de las moléculas a las células.

EL CREACIONISMOUn movimiento contra la evolución nacido en los EE.UU. afirma que el origen del Universo, la vida y el ser humano son resultado de la acción de un ser inteligente. La afirmación se basa en que el Universo está tan bien hecho que es imposible que haya surgido por sí mismo, alguien o algo lo tiene que haber creado. Los seguidores de este movimiento no ofrecen una teoría científica alternativa, el razonamiento que aporta, simplificadamente, viene a ser: la teoría de la evolución no explica completamente la aparición de la vida en nuestro planeta. Como no sabemos explicar el proceso decimos que lo ha hecho un creador inteligente de una forma que nosotros no podemos comprender.En 1925 el movimiento creacionista consiguió que se prohibiese la enseñanza de la evolución en cuatro estados de EE.UU. Como en 1968 el Tribunal de los Estados Unidos declaró inconstitucionales las leyes que prohibían la enseñanza de la evolución en las escuelas, cambiaron su estrategia; llamaron a su propuesta “Ciencia de la Creación” y consiguieron que fuera enseñada como otra teoría más, en el mismo plano que las enseñanzas de Darwin. En 1987, el Tribunal Supremo de Estados Unidos anuló la obligación de enseñar la “Ciencia de la Creación” que explica la formación del mundo siguiendo lo que se dice en el Génesis, en las clases de Ciencias Naturales. Entonces los libros que mantenían la idea del creacionismo simplemente cambiaron las expresiones “creación” y “creador” por “diseño inteligente” y “diseñador inteligente”, que suenan menos a religión. Pero mantuvieron afirmaciones como “todas las especies de organismos aparecieron a la vez durante la creación”, o que “El Diluvio Universal fue un suceso real en el cual solo una pareja de cada especie animal sobrevivió”.En 2005, en Pennsylvania (Estados Unidos) se declaró inconstitucional la enseñanza del diseño inteligente en las escuelas por tratarse de un argumento religioso no de una teoría científica. Pero el problema continúa, por ejemplo en la campaña electoral de 2008 tres candidatos republicanos afirmaron públicamente no creer en la evolución. Las encuestas muestran que el 45% de los estadounidenses cree que Dios creó a los humanos y que el ser humano no comparte ningún ancestro con los simios. El 65% propone que el creacionismo se enseñe en las escuelas a la vez que el

evolucionismo.1. Comenta la siguiente frase: “El Universo está tan bien hecho que es imposible que haya surgido por sí mismo,

alguien o algo lo tiene que haber creado.”

2. ¿Qué crees que hay que responder a la afirmación: “La teoría de la evolución no explica completamente la aparición de la vida en nuestro planeta”?

3. Se te ocurre alguna prueba que pueda refutar la afirmación: “Todas las especies de organismos aparecieron a la vez durante la creación”.

2.- TEORÍAS MODERNAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA2.1.- APARICIÓN DE LAS PRIMERAS MOLÉCULAS ORGÁNICASLa primera teoría acertada acerca del origen de la vida la formuló en 1938 un científico ruso, Oparin. Sugirió que las condiciones que se daban en la Tierra primitiva eran distintas a las actuales y permitían que a partir de determinados compuestos inorgánicos (= compuestos químicos sencillos que están dentro y fuera de los seres vivo, ej. agua) se formaran los primeros compuestos orgánicos. Fue un período de formación de moléculas fuera de los seres vivos o lo que es lo mismo síntesis abiótica.Para qué se dieran estas condiciones era necesario que la atmósfera careciera de oxígeno. La energía necesaria para que los compuestos de la atmósfera reaccionaran provenía de los rayos ultravioletas y rayos cósmicos que llegaban gracias a la ausencia de capa de ozono y de las frecuentes tormentas que producían descargas eléctricas.En 1952 S. Miller demostró la validez de la teoría de Oparin. Colocó una mezcla de metano, amoniaco, vapor de agua, etc. en un recipiente al que conectó varios electrodos y sometió a la mezcla a descargas eléctricas. Al cabo de unos días aparecieron aminoácidos, ácidos carboxílicos y otras sustancias orgánicas.Posteriormente estas moléculas básicas se polimerizarían para formar grandes moléculas, proteínas y ácidos nucleicos entre otras. Lo que acabamos de ver es algo en la que la mayor parte de los científicos están de acuerdo, pero quedan muchas incógnitas por desvelar. Por ejemplo en qué tipo de ambiente se produjeron las primeras moléculas orgánicas:• La propuesta de Oparin fue que surgiría en el océano primitivo. La mayor parte de los investigadores consideran

falsa esta afirmación. En el océano las moléculas están en baja concentración lo que dificulta las probabilidades de encontrarse unas con otras y reaccionar.

• Hay grupos de investigación que postulan que la vida habría surgido en la superficie de las arcillas. Estas rocas atraen a las moléculas sencillas, al haber una gran cantidad de estas moléculas en su superficie se favorece que se unan y reaccionen.

• Otros opinan que la vida surgió en el fondo de los océanos cerca de las fuentes hidrotermales. Una especie de chimenea por donde sale agua a gran temperatura y gran cantidad de moléculas y metales

2.2.- APARICIÓN DE LAS PRIMERAS CÉLULASEn el origen de la vida había gran cantidad de moléculas orgánicas que se organizaron de la siguiente forma:• Los lípidos, moléculas impermeables, formaron una bolsa en la que quedaba encerrada

agua con gran cantidad de moléculas, de esta forma el primer ser vivo se independiza. • Entre las moléculas del interior de esta bolsa tiene que haber moléculas que faciliten las

reacciones químicas entre otras moléculas. En la actualidad esta función la llevan a cabo las enzimas, un tipo especial de proteínas.

• Alguna de estas moléculas tenía que ser capaz de copiarse para así poder repartir la información entre dos individuos y así reproducirse. Los ácidos nucleicos lo hacen.

En las actuales células los ácidos nucleicos tienen la información necesaria para dirigir la síntesis de enzimas. Luego para que haya enzimas tuvo que haber antes ácidos nucleicos. Por otro lado las reacciones de formación de ácidos nucleicos, como todas las reacciones químicas requieren de las enzimas. La solución a este problema se está buscando y se supone que las primeras estructuras vivas tenían ARN capaz de facilitar las reacciones químicas y de autoduplicarse. En ese momento estaríamos en el “mundo ARN”. Con la evolución el ARN “aprendería” a fabricar proteínas que facilitaran mejor las reacciones y a fabricar ADN, una molécula que se duplica mejor y que es más estable. En ese momento entraríamos en el mundo actual, “mundo ADN”.Las primeras células surgieron hace unos 3.800 millones de años, eran procariotas, BACTERIAS. Eran células sencillas, tenían un tamaño pequeño, su ADN flotaba en el citoplasma, y aunque tenían una membrana externa que los separaba del exterior, carecían de orgánulos con membrana. 2.3.- PASO DE PROCARIOTA A EUCARIOTALas primeras bacterias se alimentan de moléculas orgánicas presentes en el medio. Errores en la copia del ADN provocaría en la mayor parte de los casos la muerte celular, pero también habría ocasiones en los que esos errores conferirían una ventaja, y harían que, por ejemplo, aparecieran células capaces de realizar reacciones químicas en las que transformaban los compuestos inorgánicos en orgánicos, la FOTOSÍNTESIS. Al fabricar sus propias moléculas no dependían tanto del medio, esa ventaja aumentó su supervivencia. En la fotosíntesis se libera oxígeno, un gas que cambió radicalmente el planeta:• Al ser muy tóxico mató a gran parte de los seres vivos del momento. • Los organismos que sobrevivieron fueron los que eran capaces de soportar el oxígeno y

muchos de ellos aprendieron a usarlo para obtener energía oxidando moléculas, es la respiración celular.

• La atmósfera enriquecida en oxígeno permitió formar la capa de ozono (O3). Este gas impide que las radiaciones UVA lleguen a la Tierra lo que tuvo dos consecuencias:

• Desapareció la síntesis abiótica. Sin la energía de los rayos UVA las moléculas inorgánicas no pasaban a orgánicas fuera de los seres vivos.

• La vida salió del agua. Hasta entonces sólo podía darse debajo del agua donde no llegaban los rayos UVA.

E

n el nuevo ambiente oxidante algunas células procariotas evolucionaron hacia las células EUCARIOTAS. En el proceso las células aumentaron de tamaño. La membrana externa se metió hacia dentro en algunos puntos, y esos trozos se separaron del resto. Como consecuencia

quedaron unas membranas internas. Algunas de ellas rodearon al ADN y se formó el núcleo. Otras dieron lugar a otros orgánulos como vacuolas, lisosomas, ... Para explicar cómo se formaron otros orgánulos, como mitocondrias y cloroplastos, está la TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA. La primitiva célula eucariota se alimentaría de bacterias a las que fagocitaba. En algunas de estas células se pudo perder la capacidad de destruir a las bacterias fagocitadas, lo que traería una ventaja cuando las bacterias pudieran aportar algo a la célula que las englobó:• Si la bacteria fagocitada era capaz de realizar la fotosíntesis aportaría materia orgánica. La

bacteria se vería beneficiada al estar dentro de un entorno seguro y disponer de alimento. El orgánulo formado a partir de estas bacterias es el cloroplasto.

• Si era una bacteria capaz de respirar, eliminaría un gas tóxico, el O2 y aportaría energía a la célula huésped, por otro lado la bacteria obtendría cobijo y nutrientes. El orgánulo que se formó a partir de estas bacterias fue la mitocondria.

3.- DEL FIJISMO AL EVOLUCIONISMO3.1. - TEORÍAS FIJISTASHasta el siglo XVIII siguió dominando la creencia de la inmutabilidad del mundo desde de la creación (aunque Aristóteles y Leonardo da Vinci opinaran lo contrario), debido al peso de las ideas religiosas. Las especies no habían variado desde la creación.Cuvier empieza a plantearse que las especies han cambiado a lo largo del tiempo. Creía que las especies habían sido creadas, permanecido así un tiempo, después del cual un gran cataclismo (Diluvio Universal) las habrías destruido. Posteriormente una nueva creación, que partiría de cero, habría originado nuevas especies, y así sucesivas veces. 3.2. - LAMARKISMOEl francés Jean-Baptiste de Lamarck, propuso el LAMARKISMO fue el primer naturalista que desarrolló una teoría general de la evolución, que aunque tenía graves errores fue la primera en aceptar la evolución. Su teoría se basaba en las siguientes premisas:• Ley de uso y desuso de los órganos. Lamark suponía que todos los organismos tienen una

tendencia innata a adaptarse a los diferentes ambientes. Este impulso interno suponía un incremento o disminución del uso de determinados órganos.

• Cuando los cambios ambientales originaran necesidades nuevas surgirían nuevos órganos. Este principio podría resumirse con la famosa frase: “la función crea el órgano”.

• Para él el medio ambiente inducía unos cambios en los individuos, caracteres adquiridos (creación y destrucción de órganos), que eran heredados por los descendientes. Hoy en día sabemos que las características físicas que has adquirido a lo largo de la vida, y que no están impresas en los genes no se heredan.

3.3.- DARWINISMOCharles Darwin (1809-1882) en su viaje alrededor del mundo en el Beagle recogió numerosas pruebas que demostraban la evolución y con ellas elaboró el DARWINISMO, cuyos principales argumentos:• Los individuos de una especie aunque tienen muchas características comunes, son

distintos entre sí, además estas diferencias son heredables (aunque Darwin no supo explicar cómo).

• Los seres vivos producen una descendencia mucho mayor que la que puede soportar el ambiente. (Una ostra en una sola puesta puede dejar cien millones de huevos).

• La existencia de más cantidad de individuos que los que pueden sobrevivir establece una competencia que hace que sólo sobrevivan los que estén mejor adaptados a ese ambiente. Es la selección natural.

• Los supervivientes transmitirán a sus descendientes los caracteres favorables con lo que la población cambiará gradualmente y surgirán nuevas especies.

3.4.- NEODARWINISMO O TEORÍA SINTÉTICA Es la teoría que elaboró Huxley, entre otros, en los años treinta. En ella se modifica la noción clásica de especie. Se ve a los individuos de una especie como conjuntos de genes comunes

que son capaces de reproducirse entre sí, originando una descendencia fértil. La teoría sintética de la evolución entiende el proceso evolutivo basado en los siguientes hechos:• Existencia de una variabilidad genética, es decir, la presencia de una amplia gama de

genotipos en la población. Esta variabilidad ha aparecido al azar, como consecuencia de la mutación (cambios en la molécula de ADN) y de las nuevas combinaciones de ADN surgidas en la reproducción sexual.

• Actuación de la selección natural, que tiende a eliminar los ADNs que sobreviven poco tiempo y dejan pocos descendientes, y permite la existencia de los individuos cuyo ADN les reportan características mejor adaptadas al medio.

3.5.- EL EQUILIBRIO PUNTUADO Esta teoría fue expuesta por el paleontólogo S. Gould entre otros. Los datos obtenidos del registro fósil demuestran que la evolución no es un proceso gradual, como afirma la teoría sintética, sino que en muchas ocasiones se produce a saltos, con apariciones o desapariciones bruscas de especies. (Para un paleontólogo un cambio brusco puede darse a lo largo de 100.000 años, lo que supone miles o millones de generaciones)También intenta explicar la aparición de fósiles con características intermedias (Archaeopteryx un reptil-ave con plumas y dientes), afirmando que la evolución se produce en mosaico, es decir por regiones del cuerpo y no en su totalidad.Según esta teoría una especie se mantiene estable durante mucho tiempo sus características fundamentales. Algunas poblaciones al quedar aisladas, geográfica o reproductivamente, adquieren nuevas adaptaciones, surgidas de grandes modificaciones. Si estas adaptaciones son ventajosas y las poblaciones nuevas ocupan el medio de las antiguas, lograrán desplazar a la especie original y hacerla desaparecer.3.6.- NEUTRALISMOFue propuesta por el japonés M. Kimura. Afirma que la mayoría de las mutaciones son neutras que no proporcionan ni ventajas ni desventajas. Estas mutaciones se conservan o eliminan al azar, por lo que pueden ser o no heredadas. A la larga estas mutaciones provocan la aparición de nuevas especies. En esta teoría se le quita parte de su importancia a la selección natural, puesto que ésta no influye sobre las mutaciones neutras.

CUESTIONES SOBRE EVOLUCIÓN1. - El caracol Cepea nemoralis es depredado por una especie de pájaro que rompe las conchas para comerse las partes blandas del animal. Las poblaciones de este caracol presentan dos variantes genéticas: concha con franjas y concha lisa. En un área se obtuvo una muestra, tanto de caracoles vivos como de conchas rotas, con los resultados siguientes:

Con franjas Lisas Total % con franjas % lisasVivos 264 296 560 47,1 52,9Conchas rotas 486 377 863 56,3 43,7

a) ¿Cuál de las variantes está mejor adaptada al ambiente? ¿Por qué?

b) ¿Cómo cambiará la frecuencia a lo largo del tiempo?

2.- La invención de la penicilina en 1928 por parte de Ian Fleming ha sido uno de los descubrimientos más importantes que ha permitido salvar millones de vidas humanas. Su eficacia era altísima en principio pero muchas bacterias comenzaron a hacerse resistentes, es decir la penicilina no las mataba y con ello la enfermedad que causaban en el paciente no desaparecía.En 1984 el neumococo, bacteria causante de la neumonía, era universalmente resistente a la penicilina. Los médicos tuvieron que dejar de recetar penicilina a estos pacientes porque el medicamento no surtía ningún efecto. Se utilizó otro antibiótico, la eritromicina pero el neumococo también se volvió resistente. Ahora se está tratando con antibióticos como las fluoroquinilonas y en España se han detectado la existencia de un 3,2% de resistencias en pacientes.• EXPLICACIÓN A: El neumococo quiere sobrevivir al antibiótico por eso cuando está en contacto con él empieza a

modificar sus características hasta que se hace resistente. Estas características son heredadas por sus descendientes aunque no sabemos cómo.

• EXPLICACIÓN B: Comenta la siguiente explicación: Hay muchos neumococos distintos, con ADNs diferentes. La mayor parte se mueren en contacto con la penicilina, pero alguno tiene un ADN que le permite sobrevivir. La penicilina va matando a la mayoría de los neumococos, sobreviven poquísimos pero esos son los que se reproducen. Al cabo de unos años la mayoría de los neumococos tendrá un ADN capaz de resistir la penicilina porque descienden de esos poquísimos que ya lo tenían.

a) Los apartados a) y b) se corresponden con dos teorías evolutivas, ¿Cuáles? Comenta los datos que te han llevado a averiguarlo. Haz una crítica de las dos explicaciones.

b) Cómo es posible que hace años hubiera neumococos resistentes a determinados antibióticos sintetizados en el laboratorio, si esas sustancias todavía no existían?

c) ¿Por qué crees que los médicos recomiendan que no abusemos de los antibióticos?

4. - PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓNEn la naturaleza podemos descubrir una serie de hechos que se pueden explicar sólo si se admite la evolución de los seres vivos; son las pruebas de la evolución.Las PRUEBAS TAXONÓMICAS se basan en el estudio de la clasificación de los seres vivos. Esta se realiza teniendo en cuenta criterios de semejanza, lo que permite crear grupos similares que probablemente tienen el mismo origen evolutivo.Las PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS se basan en el estudio de los fósiles. En el pasado los seres vivos eran distintos a los actuales, esto sólo se explica si admite que han evolucionado. Las PRUEBAS ANATÓMICAS se establecen comparando órganos de diferentes especies. Por ejemplo todos los vertebrados tenemos un cordón nervioso, la médula espinal, protegida por una estructura esquelética dividida en segmentos, la columna vertebral. La columna de un tiburón es cartilaginosa mientras que las de aves, mamíferos y reptiles son óseas, pero son diferentes entre ellas por ejemplo las de aves son más ligeras, ... Esta similitud se explica muy bien si pensamos que todos estos animales proceden del mismo antepasado común con columna.Los órganos homólogos son aquellos que se han formado en el desarrollo embriológico de la misma manera, y por ello tienen la misma estructura interna, pero cuyo aspecto y función pueden ser diferentes. Se los considera prueba de que las especies proceden de un antepasado común mediante una evolución divergente. Los órganos análogos son aquellos que, pese a tener origen embriológico diferente y distinta estructura interna, realizan la misma función, y por tanto, tendrán el mismo aspecto externo. Se los considera indicadores de una evolución convergente, como respuestas similares a las mismas características ambientales, como por ejemplo, las alas de un insecto y las de un murciélago. Las PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS se basan en la comparación del desarrollo embrionario. El hecho de que el desarrollo embrionario sea muy similar en determinadas especies es una prueba más de su origen común.Las PRUEBAS DERIVADAS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR nos han proporcionado una cantidad de datos abrumadora. Por ejemplo:a) En todas las células el material que contiene la información para que la célula funciones es

ADN. Además el ADN de una especie se parece más a unas que a otras especies, lo que nos permite establecer relaciones de parentesco.

b) El ATP es la molécula que proporciona energía a todos los seres vivos.c) Las proteínas tienen una secuencia más parecida cuanto mayor parentesco hay entre las

especies. El hecho de que todas las proteínas están formados por L-aminoácidos, es otra prueba ya que podrían estar formadas de D-aminoácidos y ser igual de funcionales.

d) Todos los monosacáridos que forman los glúcidos son de tipo D, no existiendo ninguna razón química para que no puedan ser formas L o una mezcla de ambos.

PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN1. La siguiente fotografía es la de un onicóforo. este animal tiene

un exoesqueleto de quitina, como los artrópodos (insectos, arañas), y un cuerpo dividido en anillos cómo los anélidos. ¿Qué te sugiere esto?

2. La fotografía muestra un fósil de Archeopterix y la reproducción de cómo debió ser. En la imagen se aprecian dos características de reptil y una de ave. ¿Cuáles son? ¿Qué prueba la existencia de animales como Archeopterix?

3. Fíjate en las extremidades de los cuatro vertebrados y busca un patrón común. ¿Qué prueba esto?

4. Los siguientes embriones son de estrella de mar y humano, ¿Cuál es cuál? ¿Qué prueba esto?

5. ¿A qué puede ser debido el parecido entre las larvas de molusco y anélido?

6. Seguidamente se muestra la secuencia de una proteína el citocromo B en diferentes especies:

HUMANO: M T P M R K I N P L M K L I N H S F I D L P T P S N I S A W W N F G S L L G A C L I L Q I T T G L FCHIMPANCÉ: M T P T R K I N P L M K L I N H S F I D L P T P S N I S A W W N F G S L L G A C L I L Q I T T G L FLEMUR: M T N I R K N H P L M K I M N S S F I D L P T P S N I S S W W N F G S L L G A C L A L Q I I T G L FRATÓN: M T N M R K T H P L F K I I N H S F I D L P A P S N I S S W W N F G S L L G V C L M V Q I I T G L F

Calcula la distancia genética entre las especies. Para ello cuenta el número de letras diferentes, si a cincuenta le quitas ese número te dará el número de coincidencias. Para hallar el porcentaje tendrás que multiplicar el número de coincidencias por 100 y dividir por 50.Distancia humano-chimpancé:Distancia humano-lemur:Distancia humano-ratón:¿Cómo habrá sido la evolución de estas especies?

5.- RESULTADO DE LA EVOLUCIÓN

Como resultado de la evolución una especie sufre determinados cambios en su ADN que hace que aparezcan una o más especies nuevas, lo que se traduce en el aumento del número de especies. La formación de una nueva especie a partir de subespecies o variantes poblacionales de una misma especie o ESPECIACIÓN se produce cuando individuos de una población ya no pueden reproducirse con los individuos de la especie a la que pertenecían. Puede darse por determinados procesos como:• Separación geográfica.- Por ejemplo, aparece una nueva isla volcánica. Allí llegan individuos del continente más

próximo. La población que coloniza la isla van sufriendo cambios. Al cabo de miles de años los individuos de la isla habrán acumulado tantos cambios que ya no podrán reproducirse con los del continente.

• Cambios en el comportamiento, que hace que estén en celo en una época distinta al resto de la especie, por ejemplo.

• Una mutación en el número de cromosomas, que impide que se cruce con el resto de la población, pudiendo reproducirse únicamente con otros individuos que tengan el mismo tipo de anomalía cromosómica.

En el origen de la vida el mundo era poco biodiverso, con pocas especies diferentes y los primeros seres vivos estos eran sencillos. A medida que han ido pasando los años, podemos calcular que en la Tierra la evolución lleva actuando unos 3.800 millones de años, han ido apareciendo más y más especies, hemos aumentado en biodiversidad. Entre estas especies las hay que siguen teniendo un modo de organización primitivo y otras extremadamente complicadas con órganos tan complejos como el cerebro humano.

6.- EL ORIGEN DE LA ESPECIE HUMANA6.1. CLASIFICACIÓN DEL SER HUMANOAunque no deberías ser así, hay personas que encuentran desagradable pertenecer al reino Animal. Pero lo cierto es que estamos hechos de muchas células que no pueden hacer la fotosíntesis y que no tienen pared celular, luego no somos ni bacterias, ni protoctistas, ni plantas ni hongos. Dentro del reino animal pertenecemos a los vertebrados por poseer columna vertebral y a los mamíferos por alimentar a nuestras crías con leche materna. Dentro de los mamíferos pertenecemos al grupo de los primates con los que compartimos unos ojos en posición frontal, y unas manos con cinco dedos acabados en uña. Nuestra superfamilia es la Hominoidea, que también incluye a chimpancés, de los que sólo nos diferenciamos en un 1,2% del genoma.Pertenecemos a la familia de los Homínidos, que incluye únicamente a la especie humana y nuestros parientes extinguidos. (= conjunto de especies que incluye a Homo sapiens y a todos sus antecesores que no lo son del chimpancé. Definirlo como antropoideo bípedo es incorrecto porque se han descubierto fósiles bípedos que no son homínidos). Somos del género Homo, caracterizado por tener un gran tamaño cerebral (más de 900 cm3) y nuestra especie es Homo sapiens.6.2.- PROCESO DE HOMINIZACIÓNParece ser que hace unos 3-2,5 millones de años hubo un cambio climático global que llevó a que amplia zonas de selva se transformaran en sabana (bosque más seco y con menos árboles). Algunas especies de primates de la selva tendrían individuos con ADN mejor adaptados a vivir en ambientes secos, esos individuos sobrevivieron y dieron lugar a las nuevas especies de homínidos. Los cambios genéticos que sufrieron les otorgaron las siguientes características:• Bipedismo, para lo que es necesario que se hayan producido cambios anatómicos como la

configuración en S de la columna vertebral, la posición del orificio que comunica la columna vertebral con el cráneo que se sitúa en la porción inferior del cráneo y una modificación de la estructura de la cadera.

• El aumento de la capacidad craneana, que se produce de una manera gradual. Se produce una disminución gradual del tamaño de la cara, mandíbulas y dientes. La posición de la cara también varia pasa de situarse delante de la cavidad craneal a ponerse debajo.

• El uso de herramientas líticas parece ser común a todos los homínidos, no así la fabricación de estas herramientas que se cree apareció con el género Homo.

• Dieta más carnívora, posible gracias a la reducción en el tamaño de los dientes, de mandíbula y músculos masticadores.

EL PROCESO DE HOMINIZACIÓNLa aparición y posterior evolución de los homínidos está relacionada con un gran cambio climático global que tuvo lugar hace entre 3 y 2,5 millones de años y una de cuyas consecuencias fue la amplia sustitución de zonas de selva africana

por sabana. este cambió obligó a algunos primates a modificar sus hábitos alimenticios y a abandonar la vida arborícola, […][…] Además el dedo pulgar de los pies deja de ser oponible, puesto que los pies se usarán sólo para caminar y tienen mucha mayor utilidad si tienen forma de plataforma aplanada. […][…] Por otro lado, la compleja coordinación entre las manos y la vista, junto con la posición de la cabeza sobre una columna vertebral vertical, será uno de los factores que favorecerá el desarrollo posterior del encéfalo […][…] La dieta se diversificará e incluye el consumo de carne, o que da lugar a la remodelación de la dentición, en la que se aprecia una reducción progresiva del tamaño de las piezas dentarias […]

1. ¿Dónde está el error de concepto? Justifícalo para cada párrafo.

6.3.- HISTORIA EVOLUTIVA DE LOS SERES HUMANOSLa historia de la especie humana se ha venido contando como un proceso lineal en el que una especie daba lugar a otra y así sucesivamente, pero la realidad ha sido más como un árbol del que de una especie han salido varias y otras se han extinguido sin dejar rastro.Una de las primeras especies de homínidos se corresponde con el género Australopithecus. Surgieron hace unos 4 millones de años en África. Mientras que su cerebro era del tamaño del de un chimpancé, caminaban de una forma bípeda igual que lo hacemos ahora. Eran capaces de golpear las piedras para que saltaran lascas, láminas de piedra finas y cortantes, que utilizaban como cuchillos. Hace unos 2x106 años y también en África aparecen cráneos con un tamaño superior a 500 cc. Se consideran los primeros representantes del género Homo. Los distintos representantes de este género tenían características dispares. Por ejemplo unos era cerebro grande con cara grande, otros cerebro grande con cara pequeña, …En la evolución parece ser que se empieza con la aparición de diferentes combinaciones morfológicas y de todas ellas la naturaleza selecciona una.Homo ergaster, 1,75x106 años presenta un esqueleto humano de piernas largas y brazos cortos. No tiene nariz. Se desconocen si eran esbeltos, adaptación a climas cálidos, o anchos y robustos, como neandertales y esquimales. Es el primer homínido que sale de África. Ergaster tiene una forma de trabajar las piedras que indica planificación.Para los investigadores de Atapuerca, a partir de Homo ergaster surgen tres líneas evolutivas:• En ASIA aparece Homo erectus hace unos 1,5 106 de años. Esta especie perfecciona la industria lítica y en su

dieta incluye más carne (se sabe porque sus molares presentan un menor tamaño).• En EUROPA el Homo ergaster se transformaría en Homo antecessor el que se cree que evolucionó hasta Homo

neardentalensis hace unos 200.000 años. Los neandertales eran hombre robustos, adaptados a un clima frío, tenían una capacidad craneana superior a la nuestra lo que coincide con su mayor tamaño. En contra de lo que se opina de ellos no eran deformes ni retrasados mentales. Sepultaban cadáveres de forma religiosa, ornamentaban su cuerpo con óxidos, cuidaban de los ancianos, y practicaban el canibalismo (no se sabe si era parte de un ritual o simplemente tenía un objetivo alimentario). E incluso hablaban, se ha extraído ADN nuclear de los huesos de neandertal y se ha podido aislar:

o Gen fox P2, implicado en habla. Este gen es idéntico al humano. Este hecho junto con los datos derivados de los hioides encontrados, hace suponer que los neandertales hablaban. Simulaciones que intentan representar el habla de un neandertal determinan que podría articular incluso la “i”.

o Gen MC1R implicado en la pigmentación de la piel. Gracias a este hallazgo sabemos que los neandertales eran pelirrojos.

• En ÁFRICA el Homo ergaster evolucionó hasta Homo sapiens, nuestra especie, apareció hace unos 150.000 años. Estos datos son apoyados por los estudios del cromosoma Y, del ADN mitocondrial. E l ADN mitocondrial, un ADN que es solo transmitido por las madres y que permite estudiar más fácilmente las genealogías, ya que al no mezclarse con el ADN del padre, sólo sufre variaciones debidas a mutaciones. Estudiando el ADN mujeres procedentes del diferentes lugares del planeta, concluyeron que la especie humana tendría su origen hace unos 150.000 años, las escasas diferencias mostrarían que todos tenemos un origen común. Se cree que el origen es africano por que los ADN mitocondriales de las africanos muestran más variaciones que los de los todos territorios por lo que serían más antiguas. Los estudios realizados con el ADN del cromosoma Y, sólo presente en varones, dan resultados coincidentes.

7.- PRÁCTICA: DEMOSTRACIÓN DE LA FALSEDAD DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

REPRODUCCIÓN DE LOS EXPERMIENTOS DE PASTEURPrepara un caldo de cultivo universal.Marca dos tupos de ensayo con un símbolo distintivo de tu equipo y un número:

• nº 1 para los tubos tapados con un tapón atravesado por un tubo recto• nº 2 para los tubos tapados con un tapón atravesado por un tubo acodado

Calientazos durante 30 minutos al baño MaríaObserva y anota los cambios en la siguiente tablaTubos Primer día A los --- días A los … días A los … días1

2

Unos días antes de la realización de esta práctica se habrán colocado seis trozos de pan de molde en lugares distintos del laboratorio. Tienes que observar a la lupa la superficie del pan y anotar lo observado en la tabla. Además tienes que interpretar el resultado y anotar tu interpretación.La distribución es la siguiente:

EJEMPLAR OBSERVACION A LA LUPA INTERPRETACIÓN DE LO OBSERVADOEJEMPLAR 1.- Ha estado envuelto en plástico.

EJEMPLAR 2.- Sin envolver y en un sitio oscuro

EJEMPLAR 3.- Sin envolver y en un sitio luminoso

EJEMPLAR 4.- Sin envolver y en un sitio húmedo y oscuro

EJEMPLAR 5.- Sin envolver y en un sitio seco y oscuro

UNIDAD 5.- LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: BIOTECNOLOGÍA

1.- EL ADN1.1.- SIGNIFICADO BIOLÓGICODesde tiempo inmemorial los seres humanos sabíamos que los seres vivos heredaban las características de sus progenitores y que por tanto éstos les tenían que pasar la información de alguna manera. También era fácil imaginar que las instrucciones para hacer un ser vivo deberían estar en alguna parte. El descubrimiento del ADN resolvió esas dudas. Todos los seres vivos tenemos ADN (casi, hay virus ARN), esto constituye una prueba más de la evolución, una prueba de que descendemos del mismo antepasado. Esta molécula tiene la información necesaria:

• para crear un ser vivo. Por ejemplo para conseguir un clon de la oveja hicieron lo siguiente: cogieron el óvulo de una oveja con la cara negra, le quitaron el ADN y pusieron el de una oveja con cabeza blanca. Metieron esta célula en una madre de alquiler, otra oveja con la cabeza negra. ¿Cómo salió la hija? Con la cabeza blanca, lo que demuestra que las instrucciones para crear el nuevo individuo están en el ADN, no están ni en el citoplasma del óvulo ni en el útero materno.

• para transmitir esa información a sus descendientes. Dependiendo de cómo se transmita esa información tenemos dos tipos de reproducción:

o En la reproducción asexual una célula saca una copia de su ADN y se divide en dos células, cada una llevará una idéntica molécula de ADN. Como las dos células hijas tienen el mismo ADN serán células iguales, serán clones.

o En la reproducción sexual un individuo hace que se divida una célula normal y obtiene células con la mitad del ADN que una célula normal, los gametos. Los gametos que fabrican las hembras se llaman óvulos y los que fabrican los machos espermatozoides. Un óvulo se tiene que unir a un espermatozoide para que puede nacer un individuo completo. La mitad del ADN del hijo se lo ha dado la madre en el óvulo y la otra mitad el padre. El hijo no será por tanto igual a ninguno de los dos, será una mezcla del ADN de ambos progenitores.

1.2.- ESTRUCTURA DEL ADNEn 1953 Watson y Crick determinaron la estructura del ADN o Ácido Desoxirribonucleico. Es un biomolécula orgánica, un conjunto de átomos unidos mediante enlace que sólo pueden fabricar los seres vivos. Dentro de las moléculas orgánicas pertenece a los ácidos nucleicos.

El ADN está formado por dos cadenas enrolladas entre sí formando una doble hélice. Esas cadenas están formadas por la repetición de unas pequeñas moléculas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido tiene una parte común a todos ellos (las bandas de la figura) y otra diferente que puede ser una de estas cuatro; Adenina, Citosina, Timina o Guanina.Las bases de una cadena se enfrentan a las de la otra siguiendo la complementareidad A con T y C con G. Esto quiere decir que cuando en una hay G en la otra sólo puede estar su complementaria C.1.- Indica la secuencia complementaria del siguiente fragmento de ADN:

C C A T T G C A A G T G

El ARN es otro tipo de ácido nucleico. En la mayor parte de los casos consta de una cadena. Las bases del ARN son A, U, C y G. Los ARN se forman siguiendo las instrucciones del ADN. La complementaridad de las bases es la misma con la excepción de que en la T se sustituye por Uracilo, cuando en el ADN hay A en el ARN se pone U en vez de T

1.3.- ¿CÓMO LA INFORMACIÓN DEL ADN PERMITE LA VIDA DEL INDIVIDUO?La información del ADN reside en su secuencia de bases. Un ADN que fuera AATCGCTAG tiene una información distinta que el que sea AATCGCTAA por ejemplo. Las posibilidades de formar ADNs distintos son prácticamente infinitas ya que las moléculas de ADN están formadas por millones de bases. (En el ser humano hay tres mil millones de nucleótidos en cada cadena, luego las posibilidades de formar ADNs distintos son de 43.200.000.000).Al ADN tiene la información pero no es capaz de ejecutarla. Podemos compararlo con el director (=ADN) de una empresa, él tiene claro lo que hay que hacer, pero no lo hace. El director tiene una serie de capataces (=ARN) que copian una de sus instrucciones por separado (=genes) y con ella fabrican obreros (=proteínas enzimaticas), que serán los que ejecuten la acción. La unidad de información del ADN es el gen. Si cortas un fragmento de ADN que tenga sólo una base, ese fragmento no sirve para nada. Necesitas una secuencia de 500 bases para que eso se transcriba a ARN y de ahí se obtenga una proteína. Esa secuencia constituye un gen. Dependiendo del momento en el que esté el ser vivo tendrá que fabricar unas proteínas u otras, no tienen que estar fabricándose todas a la vez. Los genes que se corresponden con las proteínas que se necesitan en un momento son los que se utilizan para formar ARN, el proceso se conoce como transcripción. Después estos ARN sufrirán un proceso de traducción en el que se formará la proteína requerida y ésta ejecutará la acción.La utilización del ADN para formar proteínas se hace siguiendo las reglas determinadas por el código genético. Determina que cuando haya una secuencia determinada de tres bases en el ADN se colocara un aminoácido concreto en la proteína (los aminoácidos son las pequeñas moléculas de las que están hechas las proteínas). Por ejemplo cuando en el ADN aparece la secuencia TAC, al copiarse a ARN obtendremos la secuencia AUG y el código determina que entonces tiene que ponerse el aminoácido metionina. Este código es universal, es igual para todos los seres vivos, tanto en nuestro ADN como en el de la bacteria cada vez que en el ADN hay TAC en la proteína hay metionina , esto es una prueba más del origen común de todos los seres vivos.1.4.- ¿CÓMO LA INFORMACIÓN DEL ADN PERMITE LA VIDA DE LA ESPECIE?Los seres vivos mueren, las lavadoras dejan de funcionar, … nada es inmutable y todo acaba transformándose en otra cosa. ¿De qué manera hemos los seres vivos escapar a la “muerte”? Gracias a la reproducción. La primera célula hace unos 3.800 millones de años que desapareció pero aquí estamos sus descendientes. Un ser vivo unicelular no muere de muerte natural, sino que cuando llega determinado momento, saca una copia de su ADN y se divide en dos células. El proceso de duplicación del ADN es relativamente sencillo gracias a que una de las cadenas es complementaria de la otra. El proceso consiste en que la doble hélice se separe, y que en cada una de las cadenas se van añadiendo nucleótidos con las bases complementarias. Como resultado tenemos dos cadenas iguales.2.- A continuación te damos una molécula de ADN, copia cada una de las dos cadenas por separado. Añade las bases complementarias a cada una de ellas. ¿Las dos moléculas que surgen son iguales entre sí e iguales al ADN de partida?

A C G G T T A C G G A T T A A C G G G T T A C A C C CT G C C A A T G C C T A A T T G C C C A A T G T G G G

2.- EL PROYECTO GENOMA HUMANOEl genoma humano es el conjunto de todos los genes que posee nuestra especie. Es posible distinguir en el ADN distintos niveles de complejidad:• La parte más pequeña de la molécula de ADN es el nucleótido, cada uno con su base (A,

T, C o G). • Los nucleótidos se unen en cadenas de ADN, un pequeño fragmento de cada cadena tiene

la información para fabricar una proteína, ese fragmento es lo que llamamos gen. • En el momento de la división celular una cadena que contiene gran cantidad de genes se

enrolla formando una estructura visible al microscopio, el cromosoma.Nucleótidos.- Tenemos 3.200 millones de pares de nucleótidos (se cuentan en pares porque el ADN es una doble cadena)

Gen.- Tenemos entre 30.000 y 40.000 genes

Cromosoma.- La especie humana tiene 46 cromosomas, que se agrupan en pares que poseen los mismos genes.

El Proyecto Genoma Humano fue ideado para conocer la secuencia del ADN humano, para conocer como estaban dispuestas las bases en la molécula. Se determinó la posición de las 3.200.000.000 de pares de nucleótidos. Para que te hagas una idea si se escribiera la secuencia de nucleótidos a este tamaño, ATCG, tendríamos tantos libros que dispuestos apilados alcanzarían la altura del piso 18 en un rascacielos. Pero una cosa es conocer como están dispuestas las bases y otra saber interpretarlas. Sabemos que en determinada posición la secuencia es ATATCTGACTGTGCATGC, pero en muchos casos, no sabemos cual es la información que se deduce de ese fragmento. El Proyecto Genoma ha desvelado hallazgos sorprendentes, se ha descubierto que la diferencia entre dos personas es como mucho del 0,01%, es una diferencia que no permite hablar de razas distintas dentro de la especie humana, y que corrobora la aparición reciente de la especie. Otro hallazgo es el de que sólo el 5% del ADN contiene genes que se traducen en proteínas, el 95 % restante no tiene función conocida, lo que no quiere decir que no tenga función. Por todo esto se impone la necesidad del Proyecto Proteoma, con el que sabremos interpretar la información almacenada en esas secuencias. 3.- A la vez que se estaba trabajando en el Proyecto Genoma Humano, otros laboratorios secuenciaban los genomas de otras especies Seguidamente te proporcionamos una tabla con el porcentaje de coincidencias entre personas con diferentes especies animales. Utiliza esta información para hacer un árbol genealógico de la especie humana.Especie Ratón Mosca del vinagre Chimpancé Lombriz de tierra% de coincidencias 80% 60% 96% 40%

LA VIDA ARTIFICIAL, CADA VEZ MÁS CERCABBC Mundo

Científicos estadounidenses anunciaron un importante avance en los esfuerzos por crear una forma de vida artificial. Según ellos, en el futuro esta tecnología se podría utilizar para producir combustibles no contaminantes y reducir el dióxido de carbono de la atmósfera. Los investigadores dijeron que replicaron en el laboratorio el código completo de ADN de una bacteria común, la Mycoplasma genitalium. A la versión sintética la llamaron Mycoplasma JCVI-1.0, en honor de su centro de estudios, el Instituto J Craig Venter, de Rockville, Maryland. El jefe del equipo es el Dr. Craig Venter, el biólogo que dirigió los esfuerzos privados para descifrar el genoma humano. "Nuestro equipo acaba de publicar en la revista Science un artículo en que el se describe la mayor molécula creada por el hombre de una estructura definida: es un cromosoma, un genoma de una bacteria con más de 570.000 pares de base ", le dijo Venter a la BBC. "Nosotros determinamos el código genético del genoma de una bacteria y lo llevamos a una computadora -a partir de cuatro botellas de sustancias químicas- para recrear ese cromosoma de una forma completamente sintética en el laboratorio", explicó. Como una computadora El Dr. Venter dijo que una buena analogía para entender este tema tan complejo es precisamente compararlo con el funcionamiento de una computadora. "Uno puede imaginarse que el código genético y los cromosomas son los programas fundamentales de nuestro sistema operativo", dijo. Según él, eso es lo que su equipo acaba de crear, pero todavía falta poner ese "sistema operativo" en marcha. "Ahora lo que tenemos que hacer es lo que ya hicimos con nuestro estudio sobre el trasplante de cromosomas -sobre el que ustedes informaron el año pasado- y ponerlo en una célula, activarlo y deshacernos de los otros cromosomas de esa célula". "Esperamos lograrlo este año, pero es importante destacar que lo que estamos haciendo es tratar de entender el sistema operativo mínimo de una célula, lo que prepararía el terreno para en el futuro diseñar cosas con objetivos muy específicos". "Estos experimentos iniciales son sólo para poner el concepto a prueba, ya que se trata de algo totalmente nuevo para la ciencia". ¿Peligros? Algunos críticos han señalado que la creación de vida artificial encierra peligros potenciales porque nadie sabe qué podrían hacer o en qué se podrían transformar esas formas de vida. El Dr. Venter le dijo a la BBC que esos temores son injustificados. "En realidad, podemos saber con seguridad lo que harán, si comprendemos cómo funcionan los genes en un organismo". "Es muy claro lo que hacen y es precisamente por eso que la biología por diseño tiene sentido, pues podemos obligarlos a que hagan exactamente lo que queremos". Sin embargo, reconoció que sí hay otros temores que podrían tener justificación. "Una preocupación legítima es que alguna persona poca ética quiera hacerle daño a alguien de forma deliberada". "Pero lo que no hay que temer es que estos organismos inofensivos se convertirán, por arte de magia, en potencialmente ofensivos". "Todo tipo de tecnología se puede prestar a abusos: uno puede utilizar un martillo para construir una casa o para romperle la cabeza a alguien". Posibles aplicaciones El científico le explicó a la BBC que este tipo de tecnología podría tener importantes aplicaciones en el ámbito energético. "En el futuro toda la industria petroquímica, incluidos los combustibles, podría ser sustituida por la biología". "Me parece que el tema más importante para la humanidad en estos momentos es que estamos sacando de la tierra enormes cantidades de petróleo y de carbón, las estamos quemando y poniendo todo ese carbono en la atmósfera". "Si no buscamos fuentes alternativas con urgencia, las consecuencias serán muy graves, no hipotéticas o de ciencia ficción". "La biología podría crear fuentes únicas para obtener energía directamente de la luz solar que en el futuro tal vez no tendrían que utilizar cultivos o competir con la producción de alimentos". "De hecho, ya tenemos células que pueden capturar la energía de la luz solar o el dióxido de carbono del ambiente". "La biología apenas se ha explorado para ofrecer sustitutos al petróleo y el carbón, pero creo que estamos en la etapa inicial de esa exploración, lo que nos ofrece posibilidades fascinantes de utilizar diseños inteligentes para hacerlo de una forma segura y productiva", concluyó.

1. Por el título del artículo parece que en breve seremos capaces de crear organismos a nuestro antojo, pero ¿qué es lo que realmente ha logrado hacer el equipo del Dr. Venter?

2. El autor compara un ser vivo con un ordenador, afirma que es como si tuviéramos el sistema operativo y nos faltara ponerlo en marcha. ¿Qué es lo que hace la célula para poner en marcha las instrucciones del ADN?

3. ¿Por qué son injustificados, según el Dr Venter, los temores ante la creación de vida artificial?

3.- BIOTECNOLOGÍA: CONCEPTOS BÁSICOSConsiste en utilizar a los seres vivos con alguna finalidad industrial, médica, agrícola, etc. En los primeros momentos las técnicas utilizadas por la biotecnología consistían en poner el microorganismo en el medio adecuado y esperar a que éste fabricase el producto, por ejemplo se juntaba la levadura con la harina para que se formara pan.Pero en la actualidad ha surgido la biotecnología moderna que utiliza las técnicas de ingeniería genética para manipular el ADN de los seres vivos y así obtener alguna utilidad industrial, médica, medioambiental, … Se han creado organismos modificados genéticamentes o transgénicos, organismos que llevan ADN extraño, insertado artificialmente.Las herramientas que usa la ingeniería genética son.• Restrictasas son enzimas, un tipo de proteínas que realizan reacciones químicas, que

cortan el ADN por determinadas secuencias dejando el ADN con dos extremos cohesivos en los que hay una cadena más larga que la otra. La parte que sobresale tiene una secuencia característica, que es la misma en los dos extremos del fragmento cortado con la misma restrictasa.

• Ligasas, enzimas que permiten unir dos cadenas de ADN• Plásmidos son moléculas circulares de ADN que están en las bacterias. Contienen genes que

no son imprescindibles para la vida de la bacteria, por eso puede ser modificados, introducirse y sacarse de una bacteria sin que esto suponga su muerte

• Técnicas de secuenciación. Actualmente existen máquinas a las que les introduces un pequeño fragmento de ADN y te dan su secuencia de nucleótidos en poco tiempo.

• Electroforesis. Esta técnica permite separar moléculas de distinto tamaño y carga eléctrica. Someramente consiste en poner una muestra con distintas moléculas en un gel. En el otro extremo se ha creado una carga positiva. Las moléculas viajaran a través de ese gel, las más pequeñas y con más carga negativa llegarán más cerca del extremo positivo, las más grandes y menos negativas se quedarán cerca de donde fueron puestas. De esta forma la muestra que contenía varios tipos de moléculas diferentes se ha separado en las moléculas constituyentes.

• Reacción en cadena de la polimerasa. La tecnología de la reacción en cadena de la polimerasa, PCR, permite hacer rápidamente millones de copias de un gen en un tubo de ensayo, sin necesidad de incluirlo en un ser vivo. La PCR comienza cuando se introduce una pequeña muestra con el ADN de interés en un tubo de ensayo, lo calientas con lo que consigues que las cadenas de la doble hélice se separen. Añades las enzimas necesarias para que el ADN se duplique. Obtienes dos ADN. Calientas para volver a separar y duplicar otra vez el ADN, pero en este caso obtienes 4

moléculas de ADN. En el siguiente ciclo se obtienen 8, 16, 32, … Este crecimiento exponencial permite que en pocas horas tengas millones de copias

RECURSOS DE INTERNET: RECTRICTASAS, PCR y ELECTROFORESIS

PRUEBAS DE MATERNIDADTras el tsunami de diciembre de 2004, que asoló la isla de Sri Lanka, en el hospital hay un bebé, el paciente nº 81, muy deseado. Nueve mujeres dicen que es su hijo perdido en el maremoto. Incluso una de las familias ha intentado secuestrarlo por temor a perderlo. Ante este dilema, se ha decidido realizar un test genético que permita identificar cuál de las mujeres es la madre biológica del bebé. Al final nos quedamos con tres madres que mantuvieron su demanda. Fundamento teórico:Cada individuo tiene un ADN diferente al de cualquier otro, con una secuencia de bases distinta. Para identificar la secuencia de las bases se necesita mucho tiempo y un gran gasto de dinero, por eso los científicos han ideado un sistema que les permite, sin conocer exactamente la secuencia, saber que ADNs son más parecidos a otros.Para ello se corta el ADN con una restrictasa, un enzima que siempre corta por el mismo sitio. Esta enzima dejará fragmentos más similares cuanto más parecido sea el ADN.Para ver los fragmentos tenemos que separarlos y para ello utilizamos la electroforesis. Consiste en poner los fragmentos en un extremo de una lámina gelatinosa y someterla a una carga eléctrica positiva en el otro extremo. Los fragmentos más pesados y positivos se quedarán más cerca del origen, y llegarán más lejos los pequeños y negativos. Los fragmentos no son visibles, por eso los tenemos que marcar con una sustancia fluorescente.Una vez tengamos el patrón de bandas podremos diferenciar las dos muestras más similares y determinar, en este caso, quién es la madre del bebé.Guión de trabajo:

1. Prepara un folio que hará las veces de gel de electroforesis. En el folio se han dibujado las posiciones que deben ocupar los fragmentos en función del número de bases. Tienes cuatro carriles, uno para cada uno de los protagonistas de la historia.2. Recorta los cuatro ADNs de los protagonistas de la historia y reconstruye la cadena completa (une las zonas donde pone pegar sin que se vea esta palabra).3. Busca en tu fragmento de ADN la secuencia GGCC y corta la tira entre GG y CC. Este es el lugar de corte de una de las restrictasas que existen en el mercado. Cuenta el número de bases de cada fragmento y pega ese fragmento en el lugar del folio (gel de electroforesis) que corresponda. Ajunta ese folio al cuaderno.4. Busca en los fragmento de ADN la secuencia TAT y márcalas con un rotulador fluorescente.5. Compara los fragmentos visibles, la madre será la que muestre más coincidencias con el bebé. Recuerda que en la realidad esta técnica no permite ver las bases. El investigador sólo verá marcas fluorescentes a distintas alturas en función del número de pares de bases. Representa en el siguiente gráfico que es lo que verá el investigadorCuestiones.- Tú eres el juez/a que debe emitir un veredicto sobre qué madre debe llevarse al bebé nº 81. Teniendo en cuenta todo lo que sabes sobre la técnica de “la huella dactilar del ADN”, y habiendo recibido del laboratorio los resultados que se recogen a continuación, ¿De quién es este niño? ¿En qué basas tu dictamen?

Nº pb madre 1 madre 2 madre 3 bebé nº pb

24 – – 24

22 – – 22

20 – – 20

18 – – 18

16 – – 16

14 – – 14

12 – – 12

10 – – 10

8 – – 8

4.- TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA Comprende el conjunto de técnicas que permiten aislar, secuenciar y manipular el ADN. En función del objetivo que se persigue con estas técnicas distinguimos:4.1.- MICROORGANISMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE.Cuanto más sencillo es un organismo más fácil es su manipulación génica. No es extraño que las primeras técnicas se desarrollaran con microorganismos. Los primeros experimentos fueron encaminados a la obtención de proteínas. Un caso es el de la insulina humana, está proteína falta en diabéticos a los que hay que administrársela. La que se podía obtener del páncreas de cadáveres humanos era una cantidad insuficiente, entonces se les administraba insulina de cerdo que no era exactamente igual y que era cara. El proceso se abarató cuando se consiguió meter el gen de la insulina humana en bacterias y hacer que éstas fabricaran la proteína, la insulina.Un proceso de este tipo sigue los pasos que a continuación se describen:• Primero se corta el fragmento de ADN que queremos manipular. Para ellos se utilizan las

enzimas de restricción o restrictasas. • Después hay que insertar el trozo de ADN de interés en otro fragmento más grande, en

muchos casos se inserta en un plásmido. Se corta el plásmido con la misma restrictasa que el gen de interés y al poner ambos en contacto muchos plásmidos cogerán ese nuevo gen. En el plásmido se suelen incluir otros genes que se utilizarán para saber si ha cogido el gen de interés, por ejemplo uno que confiera resistencia a antibióticos.

• El plásmido recombinado, con el fragmento de interés, se introducirá dentro de determinado tipo de células, a las que llamaremos células hospedadoras. Las técnicas para realizar este proceso son muy variadas, en unos casos las propias bacterias son capaces de cogerlo del medio, en otros se les dispara con micropistolas, también se utilizan virus, …

• Para saber que células han captado el plásmido y cuáles no se utilizan distintas técnicas. Por ejemplo si el plásmido tenía un gen de resistencia a antibióticos, se pone a las células en cultivo, se les añade al antibiótico y las que sobrevivan es que han cogido el plásmido con el gen de interés y el de resistencia a antibióticos.

• Las células hospedadoras se cultivan en condiciones óptimas de temperatura, cantidad de nutrientes, ... Estas células se dedicaran a producir insulina. Para comercializarla lo que hay que hacer es separar la insulina del caldo de cultivo.

RECURSOS DE INTERNET: “CLONAR GENES”

4.2.- TÉCNICAS PARA OBTENER ORGANISMOS PLURICELULARES TRANSGÉNICOSUn ejemplo sería el maíz Bt, al que se le añadido el gen de una bacteria para que fabrique una molécula que mata a la oruga que se lo come.

En estos casos trabajamos con individuos pluricelulares, en los que tenemos que introducir el nuevo ADN en el estado de cigoto, para que a medida que él se vaya dividiendo las células hijas irán adquiriendo ese gen. Es inviable introducir el gen de interés en las células de un organismo pluricelular una por una. (Un ser humano tiene 70 billones de células) Para obtener plantas transgénicas se ha utilizado como vector la bacteria Agrobacterium tumefaciens. Esta bacteria tiene la capacidad de insertar genes en las plantas a las que parasita y crear tumores en ellas. Se han eliminados los genes capaces de producir tumores y se han sustituido por los genes de interés. Algunas plantas como el arroz, no son infectadas por Agrobacterium, en estos casos se han utilizado técnicas que consisten en disparar micropartículas recubiertas de ADN. Una vez se ha obtenido la planta transgénica se utiliza la reproducción asexual para obtener nuevos descendientes.

RECURSOS DE INTERNET: PLANTAS TRANSGÉNICAS

Hay abiertas líneas de investigación para obtener animales transgénicos. El vector puede ser un virus o pueden utilizarse técnicas de microinyección. Es una técnica poco eficaz, se tienen que hacer miles de ensayos para obtener un transgénico (en un estudio para obtener una vaca transgénica necesitaron 30.000 embriones). El otro gran problema es que cuando has obtenido un individuo tienes que reproducirlo sexualmente con otro. Como en la reproducción sexual se combinan de otra forma los genes es posible que muchos de sus descendientes no presenten la característica deseada. Por eso son tan interesantes económicamente las técnicas de clonación, que permiten que los animales se reproduzcan asexualmente.4.3.- TÉCNICAS PARA OBTENER CLONES DE ORGANISMOSDe esta forma podríamos sacar muchos individuos iguales a uno que tuviera una característica interesante, que produjera mucha leche, por ejemplo.Las técnicas consisten en aislar un óvulo de la especie deseada y eliminar su núcleo. Se extrae el ADN de una célula cualquiera del individuo que queremos clonar, en el caso de la oveja Dolly fue de glándula mamaria. Ese ADN se introduce en el óvulo sin ADN propio. Se consigue que ese óvulo, sin ser fecundado se comporte como un cigoto y empiece a dividirse formado un embrión. Se trata a ese embrión para que se transforme en un nuevo individuo. Si el individuo a clonar es un mamífero se introduce en un útero.El problema al que se enfrentan estas técnicas es que el ADN del individuo a clonar es tan viejo como él, ha sufrido una serie de daños que hacen que el clon envejezca más rápidamente.

RECURSOS DE INTERNET: CLONACIÓN DE INDIVIDUOS

5.- APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA5.1. - APLICACIONES MÉDICASLas aplicaciones de la ingeniería genética en medicina están en continuo aumento, entre ellas destacan:• Obtención de proteínas.- Muchas proteínas se utilizan como medicamentos, por ejemplo

la insulina. Estas proteínas antes se extraían de los tejidos, mediante un proceso costoso. En la actualidad el gen que codifica para la proteína de interés se introduce en una bacteria y ésta se dedica a producir la proteína.

• Obtención de vacunas.- Las vacunas clásicas contienen microorganismos muertos, atenuados o fragmentos de los mismos. Pero lo que realmente desencadena la respuesta inmune son determinadas proteínas presentes en el exterior de la membrana, esas proteínas se denominan antígenos. Cuando introduces el microorganismo completo corres el peligro de desencadenar cierta reacción en el organismo. Gracias a las técnicas de ingeniería genética podemos crear vacunas que sólo contengan el antígeno. La vacuna de la hepatitis B y otras de uso animal se han obtenido mediante ingeniería genética.

• Terapia génica.- Se encarga de curar enfermedades producidas por un solo gen defectuoso. Consiste en reemplazar el gen defectuoso de las células por un gen normal. Puede hacerse a dos niveles:

Terapia génica somática (en adultos).- Cuando la enfermedad afecta a determinado tipo de células que pueden ser tratadas de forma independiente. Ejemplo: El primer procedimiento aprobado de terapia génica en un niño, Ashanthi, que presentaba una enfermedad

genética rara denominada inmunodeficiencia combinada severa (SCID), caracterizada por la ausencia de un sistema inmune competente, por lo que era vulnerable a cualquier infección. En el procedimiento de la terapia génica, se extrajeron los glóbulos blancos del cuerpo del niño, dejaron las células crecer en el laboratorio, insertando el gen que faltaba en las células, y después introdujeron los glóbulos blancos modificados genéticamente dentro de la circulación sanguínea del paciente. Las pruebas de laboratorio han demostrado que la terapia consolidó el sistema inmune de Ashanthi. Este procedimiento no era curativo, ya que los glóbulos blancos tratados genéticamente solamente son eficaces durante algunos meses, después de los cuales, el proceso debía ser repetido.

Terapia génica germinal (en cigotos).- Modificando el gen defectuoso en el cigoto se consigue que todas las células del nuevo individuo sean sanas. En el desarrollo de estas terapias se obtienen embriones con y sin el gen defectuoso. Los que mantienen el gen defectuoso son eliminados y por eso hay muchas sectores sociales que se oponen a ellas.

5.2.- APLICACIONES EN AGRICULTURA Y GANADERÍA• Obtención de PLANTAS TRANSGÉNICAS.- Las técnicas de ingeniería genética se ha

aplicado ya a numerosas plantas, como el arroz, el maíz, el algodón, la soja... y se han producido variedades con nuevas características como:

Resistencia a herbicidas. Producción de frutos con mejores características o más saludables. Por ejemplo al tomate transgénico

Flavr Savr se le ha quitado el gen responsable del reblandecimiento. Mayor tolerancia a condiciones adversas. Mayor protección frente a plagas, ya que fabrican ellas mismas sustancias que las

protegen. Por ejemplo se han transferido genes de la bacteria Bacillus thurigiensis, capaces de fabricar moléculas tóxicas para ciertas orugas, al trigo, arroz y al maíz.

• Obtención de ANIMALES TRANSGÉNICOS.- Algunas aplicaciones son: Fabricación de órganos: el trasplante de órganos procedentes de otra especie se denomina

xenotrasplante. Da mucha reacción pero se está tratando de evitar. Granjas farmacéuticas: fabricación de proteínas de interés terapéutico en la leche

de animales como la vaca, oveja, cerda... La oveja Tracy es un transgénico que producía cantidades muy altas (30 gpor litro de leche) del fármaco α-1-tripsina, utilizado en el tratamiento de la fibrosis quística. El problema es que en sus descendientes la cantidad de tripsisna decrecía enormemente.

Al pez zebrafish se le ha incorporado por técnicas de ingeniería genética una enzima, la luciferasa. Cuando hay gran cantidad de contaminantes se expresa luciferasa y el animal emite luz.

• Producción de PROTEÍNAS MICROBIANAS.- Hay levaduras capaces de crecer y alimentarse rápidamente utilizando materiales que son desechos (residuos de frutos, aguas residuales de las azucareras,…) Se utilizan los desechos para obtener grandes cantidades de levadura. Luego la levadura se deseca y se añade a los piensos para el ganado. La levadura enriquece los piensos en proteínas de alta calidad, vitaminas y minerales.

RECURSOS DE INTERNET: EXTRACCIÓN VIRTUAL DE ADN

5.3. - APLICACIONES EN LA ALIMENTACIÓNUn ejemplo es el de la CERVEZA LIGHT. La cerveza contiene moléculas con un alto contenido calórico. Se han transformado genéticamente determinadas levaduras del genero Saccharomyces que tienen enzimas que rompen estas moléculas haciendo que la cerveza engorde menos.5.4.- APLICACIONES EN EL MEDIO AMBIENTE: BIORREMEDIACIÓNLos microorganismos son utilizados en la lucha contra la contaminación en un proceso denominado BIORREMEDIACIÓN. En unos casos se utilizan los microorganismos directamente, pero en otros se usan técnicas de ingeniería genética para mejorar la eficacia de los microorganismos. Algunas aplicaciones son:• Algunas Pseudomonas son capaces de degradar hidrocarburos, por esta razón se emplean en la limpieza de

tanques de petroleros o en las labores de limpieza de las mareas negra.• La bacteria Alcaligenes eutrophus es capaz de fabricar bioplásticos que tienen como principal ventaja que son

biodegradables y no contaminan.• Los microorganismos actúan en la depuración de aguas residuales. • Producción de biocombustibles, bacterias como E. coli a la que han añadido genes de otras especies que les

permiten producir alcohol a partir de glucosa, y otros con los que combinan el alcohol con aceite y producen biodiesel. Hay muchas líneas de investigación trabajando en este sentido, por ahora los microorganismos requieren glucosa o sacarosa, sería más rentable trabajar con transgénicos que además contaran con amilasas y así pudieren obtener la glucosa a partir de cultivos ricos en almidón como patata y mandioca. Pero todavía sería mejor que tuvieran celulasas y fueran capaces de obtener la glucosa hidrolizando la celulosa presenten en muchos residuos orgánicos.

• Se han transformado genéticamente especies de Arabidopsis thaliana una planta capaz de vivir en suelos muy pobres, de forma que cambien de color (pasa de verde a roja) cuando en el suelo en el que crezcan hay explosivos. De esta forma se pueden detectar las minas antipersona.

5.5.- APLICACIONES A LA INVESTIGACIÓN FORENSELa HUELLA GÉNICA consiste en utilizar la tecnología del ADN recombinante para identificar a individuos. Mediante esta técnica se corta el ADN con un tipo de restrictasa y se obtienen unos fragmentos distintos a los que se obtienen si cortas otro ADN con la misma restrictasa. Estos patrones únicos de fragmentos de ADN de un individuo, son su huella génica. Los fragmentos se comparan con los de una muestra y se determina si pertenecen al mismo individuo (caso de crímenes), si pertenecen a un familiar (pruebas de paternidad y de maternidad).

PRÁCTICA: ANALIZA HUELLAS GENÉTICASEn un hospital nacieron tres bebés a la misma hora. Tras una confusión, debida a una falsa alarma producida en el centro, se dieron cuenta de que los niños no llevaban su brazalete de identificación. Para resolver el problema el jefe de pediatría ordenó obtener la huella génica de los bebés y sus padres. Para ello¬ Se extrajo el ADN de los nueve individuos, y se amplificó mediante PCR. ¬ Después se cortaron las moléculas de ADN de las muestras con el mismo enzima de restricción para obtener

fragmentos de ADN de diferentes tamaños. ¬ Los fragmentos de cada individuo se sometieron a electroforesis. La electroforesis es una técnica mediante la cual

se separan las moléculas en función de su tamaño y de su carga. Para poder ver los fragmentos se marcaron con una sonda radiactiva.

¬ En la electroforesis de cada individuo se obtienen fragmentos diferentes, si dos muestras tienen el patrón de bandas es que pertenecen al mismo individuo.

En la ilustración se muestran las distintas huellas genéticas encontradas:TamañoPb

PERÉZ GARCÍA SÁNCHEZ BEBE 1 BEBE 2 BEBÉ 3 TamañopbSr Sra Sr Sra Sr Sra

240 240

200 200

160 160

120 120

100 100

80 80

60 6050 50

40 40

30 30

1.- ¿Cuántas huellas genéticas distintas identificas?

2.- Empareja a los bebés con sus respectivos padres. Marca las bandas de los bebés con una P o con una M según las hayan heredado de su padre o de su madre.

6.- LAS CÉLULAS MADRE

Una célula madre o troncal es una célula indiferenciada, es una célula embrionaria no perteneciente a ningún tejido (neurona, célula muscular, …), que puede trasformarse en una célula especializada o diferenciada. Casi todos los tejidos poseen células madre, por ejemplo cuando nos hacemos una herida, las células madre de nuestra piel regeneran la parte dañada.Hay varios TIPOS:• Células madre embrionarias.- Su gran ventaja es que se pueden transformar en cualquier

tipo celular. La desventaja es que sólo están en embriones de pocos días (7-14 días), con lo que para utilizarlas hay que destruir embriones.

• Células madre adultas.- Pueden dar lugar a células que pueden dar lugar a muchos tipos celulares, pero no todos. Por ejemplo las células madre de la médula ósea originan glóbulos blancos, plaquetas y glóbulos rojos. Además son más difíciles de cultivar. La ventaja es que se encuentran en adultos y se pueden aislar de él sin causarle daño.

• Otros tipos.- Hay células madre en el feto con más capacidad de transformación que las células madre adultas, las células del cordón umbilical tienen una plasticidad similar a las embrionarias.

Las APLICACIONES ya existen pero se espera que de la investigación con células madre surja una revolución médica similar a la producida con el descubrimiento de los antibióticos. En la actualidad son comunes los trasplantes de piel obtenidos a partir de las propias células madre adulta del paciente, o la regeneración de células sanguíneas mediante un trasplante de células madre adulta de la médula ósea de un donante. Pero la verdadera medicina regenerativa comenzará cuando se puedan emplear células madre del propio paciente. De esta forma se conseguirá sustituir un órgano por otro, evitando el rechazo o la escasez de donantes. Las líneas de investigación van en dos sentidos:• Obtención de todos los tipos celulares a partir de células madre adultas propias. Esta

línea se encuentra con bastantes dificultades técnicas, tienen que desarrollar tratamientos que desdiferencien las células madres adultas y luego que las diferencien en el tipo celular deseado.

• Obtención de todos los tipos celulares a partir de células madre embrionarias propias. Las dificultades aquí son fundamentalmente éticas y también, aunque sea más fácil que en el caso anterior, técnicas. En un adulto las células embrionarias han desaparecido pero se podrían volver a formar con la clonación terapéutica. Consistiría en el trasplante del núcleo de una célula adulta del paciente a un óvulo desnucleado. Se formaría un embrión clónico del que se podrían extraer células madre embrionaria con el mismo ADN que el paciente. Hay muchos grupos sociales que se oponen a la utilización de estos embriones.

7.- LA REPRODUCCIÓN ASISTIDASon bastantes frecuentes los casos de parejas que tienen problemas de infertilidad. Las causas más frecuentes en mujeres, suelen ser malfuncionamiento hormonal, obstrucción de las Trompas de Falopio, presencia de moco cervical que mata a los espermatozoides. En hombres suele deberse a un número bajo de espermatozoides en semen, o a moléculas que impiden la movilidad de los espermatozoides.Algunas de las TECNOLOGÍAS utilizadas para solucionar el problema son:• Tratamientos hormonales que facilitan la maduración del óvulo.• Inseminación artificial.- Se trata de depositar una muestra de semen en el útero de la

mujer. Se puede utilizar cuando el problema de infertilidad lo tiene el hombre.• Fecundación “in vitro” y transferencia embrionaria (FIVTE).- Consiste en extraer varios

óvulos de la madre, o de una donante, y fecundarlos en el laboratorio con espermatozoides del padre o de un donante. Después de que se haya producido la fecundación el embrión se transfiere al útero materno. En estas técnicas suelen producirse más embriones de los que luego se transfieren al útero. Los embriones sobrantes se congelan y la ley obliga a mantenerlos cinco años en este estado por si la pareja los volviera a necesitar. Pasado este periodo los embriones ya no pueden ser transferidos y o se utilizan en investigación o se destruyen.

La CLONACIÓN REPRODUCTIVA en humanos es ilegal en la mayor parte de los países. Hay científicos que afirman haberla realizado lo cierto sus informaciones no han podido ser contrastradas (en 2004 el científico surcoreano Hwang Woosuk anunció que había producido un embrión humano mediante clonación. Se descubrió que era un fraude, y la comunidad científica le repudió por ello. Pero realizó un gran descubrimiento porque había conseguido que un óvulo no fertilizado diera lugar a un “embrión” haploide por partenogénesis. Este proceso es válido es algunas especies por ejemplo las abejas macho son haploides, han surgido de un óvulo sin fecundar y las hembras son diploides, han surgido de la unión de un óvulo y un espermatozoide. El hecho de obtener “embriones” humanos por partenogénesis es de gran interés porque como esos embriones nunca darán lugar a un ser humano, no genera problemas éticos trabajar con ellos, y de ellos se puede obtener células madre). Técnicamente es factible, se han clonado animales como ovejas, ratones, vacas, cabras, cerdos y gatos y los seres humanos no somos distintos a ellos. Aunque está todavía en sus primeras fases y hay que mejorar los procesos puesto que los animales clonados suelen morir prematuramente.La clonación reproductiva en plantas fue mucho más fácil dado que en ellas es un proceso natural, pro ejemplo se produce cuando coges un esqueje de una planta y obtienes una planta completa. La legislación española regula la investigación en CLONACIÓN TERAPÉUTICA. En este caso se permite obtener embriones clónicos siempre para sanar a una persona enferma.

8.- BIOÉTICA8.1.- RELACIONADO CON EL GENOMA HUMANOMuchas empresas farmacéuticas patentan genes humanos para la fabricación de medicamentos. Es algo discutible, ¿no debería ser el genoma patrimonio de la humanidad, como el aire o el agua? Por otro lado las empresas no van a gastarse dinero en producir algo que luego vaya a utilizar libremente cualquiera, quieren obtener beneficios del resultado de su descubrimiento.Por ahora la secuenciación del ADN completo es un proceso tremendamente costoso, con lo que las siguientes situaciones son imposibles, pero quién sabe si podrán ser comunes dentro de unos años. Podría darse el caso de que una empresa te pida la secuencia de tu ADN y la utilice a la hora de seleccionarte o no para el trabajo. Pero hay que recordar que por ahora aunque tengas la secuencia de un individuo no sabes en que se va a traducir esa secuencia, por varios motivos:• Tenemos la secuencia de ADN pero no sabemos interpretarla en su mayor parte. Una cosa es saber que la

secuencia en tal parte del cromosoma es ATTCGTGCATTGCG… y otra saber que proteína se forma a partir de esa secuencia. De esto se encarga la Proteómica una ciencia en auge.

• Hay secuencias de las que sí sabemos con qué genes se corresponden, pero muchas veces esto es insuficiente. La mayor parte de las características no estan controladas por un solo gen. Por ejemplo recientemente investigadores holandeses (publicado en “The New England Journal of Medicine”) han determinado que existen 70 genes implicados en el cáncer de mama. Determinada combinaciones de esos genes terminarán en cáncer de mama y otras no, con lo que es imposible asegurar que una persona vaya o no a padecerlo. Aunque sí que es verdad que hay algunos genes como el … que te dan una probabilidad muy alta. Caso de la familia de Suarez que presenta una mutación en el gen BCR1.

• Y el otro gran impedimento para predecir lo que va a ocurrir viendo sólo el ADN es que lo que un individuo es, es consecuencia de la interacción entre sus genes, su ADN, y el ambiente. La misma propensión genética al cáncer de pulmón termina más probablemente en cáncer en fumadores que en los que no lo son.

VEINTE POR CIENTO DE LOS GENES HUMANOS FUERON PATENTADOShttp://news.nationalgeographic.com/news/2005/10/1013_051013_gene_patent.html

Veinte por ciento de los genes humanos fueron patentados en EEUU, revela el estudio de Stefan Lovgren, de Noticias National Geographic 13 de octubre de 2005 , principalmente por empresas privadas y universidades. El estudio, que aparece esta semana en la revista Science, representa la primera vez que se elabora un mapa detallado para hacer una correspondencia entre las patentes y sitios físicos específicos en el genoma humano. Los investigadores patentan genes porque son herramientas de investigación potencialmente valiosas, útiles en los exámenes de diagnóstico o para descubrir y producir fármacos nuevos. "Quizá sea una sorpresa para muchos que en EEUU el sistema de patentes trate al ADN humano como a los demás productos químicos”, señaló Fiona Murray, profesora de empresas y ciencias en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, de Cambridge, y coautora del estudio. "Es posible patentar una secuencia aislada de ADN de la misma manera que es posible patentar una medicina nueva, purificada de una planta, si el inventor identifica una aplicación” nueva. Puntos candentes

Las patentes genéticas fueron fundamentales para la explosión biotecnológica de la década de 1980 y 1990. Las primeras patentes de genes se obtuvieron aproximadamente en 1978 para el gen de la hormona del crecimiento humano. El proyecto del genoma humano y la introducción de técnicas de secuenciación rápida trajo consigo una avalancha de nueva información genética y numerosas patentes nuevas. No obstante, la investigación en profundidad acerca del alcance de las patentes genéticas ha sido escasa. El nuevo estudio revela que más de 4.000 genes, o 20 por ciento de los casi 24.000 genes humanos, fueron patentados en EEUU. Aproximadamente 63 por ciento de los genes patentados fueron cedidos a empresas privadas y 28 por ciento fueron cedidos a universidades. El principal cesionario de patentes es Incyte, una empresa farmacéutica con sede en Palo Alto, California, cuyas patentes abarcan 2.000 genes humanos. "Las patentes genéticas otorgan a sus propietarios derechos de propiedad sobre la secuencia genética, por ejemplo en los exámenes de diagnósticos, como prueba para la eficacia de un fármaco nuevo, o en la producción de proteínas terapéuticas”, explicó Murray. "Aunque esto no llega a reducirse a que [los titulares de las patentes] tengan la propiedad de nuestros genes, estos derechos nos excluyen de poder utilizar nuestros genes para aquellos fines que están cubiertos en la patente”, agregó. Regiones específicas del genoma humano son “puntos candentes” en cuanto a actividad de patentes. Algunos genes cuentan con hasta 20 patentes que otorgan derechos sobre la manera en que se pueden utilizar esos genes. "Básicamente, es más probable que se patenten aquellos genes que la gente cree que son importantes en las enfermedades, como el Alzheimer o el cáncer, que aquellos que son un tanto enigmáticos”, dijo Murray. Laberinto de patentes El efecto de la patente genética en la investigación y la inversión ha sido objeto de fuerte discusión. Sus defensores argumentan que las patentes genéticas, como todas las patentes, fomentan la exposición y difusión de ideas al hacer públicos usos importantes de secuencias genéticas. Las patentes también brindan importantes incentivos a los inversores que, de otra manera, tendrían poco interés en invertir en ideas que los competidores podrían copiarles. Pero sus detractores advierten que las patentes que son muy genéricas pueden obstaculizar las innovaciones futuras al impedir que los investigadores busquen usos alternativos del gen patentado. “Puedes hallar decenas de formas de hacer un aparato calefactor además de la estufa Franklin, pero solo hay un gen que produzca la hormona del crecimiento humano”, sostuvo Robert Cook-Deegan, director del Centro para la Ética, el Derecho y la Política sobre el Genoma, de la Universidad de Duke. "Si una institución posee todos los derechos podrá trabajar bien para introducir un producto nuevo, pero también es posible que impida otros usos, incluso la investigación”, agregó. En los casos en que existen muchas patentes en torno a un campo de investigación, los costos científicos de las patentes genéticas (financieros y demás) pueden ser sumamente elevados. "Nuestra información plantea varias inquietudes sobre las patentes genéticas, especialmente acerca de los genes muy patentados”, explicó Murray. “Nos preocupan los costos para la sociedad si los científicos (académicos e industriales) deben atravesar un complejo laberinto de patentes para poder avanzar en su investigación”.Third World Network Biosafety Information Service www.biosafety-info.net1.- ¿En qué sector están la mayor parte de las patentes? ¿Y en qué país?

2.- Ventajas de las patentes de genes.

3.- Desventajas de las patentes de genes.

4.- ¿Cuál es tu opinión al respecto?

8.2.- RELACIONADOS CON LA OBTENCIÓN DE TRANSGÉNICOSLa introducción de genes extraños en los organismos supone una modificación muy grande de ellos con lo que hay que tomar muchas precauciones porque no somos capaces de predecir todas

la consecuencias. Por eso es muy importante que la legislación española desarrolle normativas estrictas. Algunos de los posibles daños son:• Quizás el más importante de los problemas generados por los transgénicos sea el económico.

La dependencia total de unas pocas empresas que son las que tienen la tecnología suficiente para producir estas semillas. La dependencia se produce todos los años. Con un cultivo tradicional el agricultor compra la semilla un año y los años siguientes utiliza las semillas obtenidas de su cosecha para volver a sembrar. Las semillas transgénicas tienen el gen terminator que produce semillas estériles que impide su germinación y el agricultor tiene que volver a comprarlas.

• Disminución de la biodiversidad. Si todos los agricultores de todo el mundo utilizan la misma semilla de maíz, desplazando a las variedades locales se reduce la variablidad genética porque se reduce el número de variedades diferentes de esta especie.

• Causar daños al ecosistema. Por ejemplo el maíz BT además de matar a la oruga plaga del maíz mata a las orugas de otras mariposas no dañinas para el ser humano.

• Contaminar genéticamente a otros individuos, por ejemplo por hibridación con otras especies. Esto aumenta la variablidad genética con lo que no es necesariamente malo.

• Daños a la salud humana, se han detectado casos de alergias. Pero hay que decir que los estudios para sacar un transgénico al mercado llevan años de investigación en los que hay que demostrar que no causan daños a la salud humana.

Las ventajas son múltiples, se ha modificado los seres vivos para que produzcan lo que nosotros necesitamos de una manera más eficiente. • Especies más resistentes a heladas, suelos pobres, salinidad, … podrán cultivarse en lugares donde antes era

imposible, aumentando la producción de alimentos.• Especies que son capaces de fabricar sus propios fertilizantes menos necesidad de estos y menos contaminación.

Otras pueden necesitar menos agua, suponiendo un ahorro de este recurso.• Las especies que se han utilizado en la producción de medicamentos, como la insulina, han mejorado la vida de

muchas personas.8.3.- PROBLEMAS ÉTICOS RELACIONADOS CON LAS CÉLULAS MADRELa investigación con células madre embrionaria humanas requiere del trabajo con embriones. Estos pueden proceder de:• fetos procedentes de abortos en los que la objeción ética es menor porque no son un

individuo en potencia.• Embriones que en principio iban a ser utilizados en la fecundación “in vitro” pero que no

fueron usados. Al cabo de los 5 años estos embriones no pueden ser utilizados y se desechan. En este caso las objeciones son mayores pero hay que tener en cuenta que si no son utilizados van a ser destruidos.

• Embriones creados por clonación terapéutica. Han sido creados con la exclusiva finalidad de obtener células madre embrionarias y son destruidos durante el proceso, lo que provoca un gran rechazo en muchos sectores de la sociedad. Por otro lado con la destrucción de un embrión de unas pocas células puedes salvar la vida de un individuo.

8.4.- RELACIONADOS CON LA REPRODUCCIÓN ASISTIDALa dignidad del individuo tenga las características que tenga, hace inaceptable para muchas sociedades el proceso que se conoce como “selección de niños a la carta”. Se trata de una selección de embriones en función, no de características que no afectan a la salud del individuo, sino teniendo en cuenta preferencias personales, como selección del sexo, altura, color de piel,… En estos casos hay que aclarar que algunas selecciones son fáciles, como el caso del sexo, en otros casos no se sabe de antemano que característica va a presentar el embrión, no sabemos cómo se controlan muchas de las características, y de las que tenemos información sabemos que dependen de la interacción de muchos genes y del ambienteOtra técnica es la de las madres sustitutorias, “madres de alquiler”, que prestan su útero para alojar el embrión de una pareja que serán los padres legales del niño cuando este nazca. El hecho de que las “madres de alquiler” reciban una compensación económica crea conflictos éticos, máximo en los casos en los que el óvulo procede también de la madre de alquiler, en los que el proceso “huele” a compra-venta de niños.Las sociedades deben afrontar cuestiones éticas cómo si es aceptable que se donen óvulos y espermatozoides por dinero. En este caso estaríamos ante un problema similar al de la donación de órganos, células en este caso. El hecho de que las donaciones sean pagadas favorece que personas que sin dinero a cambio no fueran donantes, lo sean. Pero

también se presta a fomentar situaciones como la del tráfico de órganos, situaciones en las que salen desfavorecidos los más pobres a la hora de recibir esas células, …

9.- PRÁCTICA: EXTRACCIÓN CASERA DE ADNOJETIVOS:El objetivo fundamental de esta práctica es utilizar unas sencillas técnicas para poder extraer el ADN de un tejido animal y por el aspecto que presenta, confirmar su estructura fibrilar. A partir de la longitud enorme de las fibras también se confirma que en el núcleo el ADN se encuentra replegado. MATERIALES:Hígadito de pollo Alcohol de 96Varilla de vidrio Cloruro sódico 2MMortero SDS (nosotros utilizamos detergente)Vasos de precipitado ArenaPipeta Trocito de tela para filtrarProbeta Eosina

TÉNICA: 1. Triturar medio higadito o menos de pollo en un mortero. Añadir una cucharadita arena para que al

triturar se puedan romper las membranas y queden los núcleos sueltos.2. Añadir al triturado, 20 ml de agua destilada. Remover hasta hacer una especie de papilla o puré. 3. Filtrar varias veces sobre una tela para separar los restos de tejidos que hayan quedado por romper.4. Medir el volumen del filtrado con una probeta.5. Añadir al filtrado un volumen igual de cloruro sódico 2M. Con esto conseguimos producir el estallido de

los núcleos para que queden libres las fibras de cromatina. 6. A continuación se añade 1 ml de SDS. La acción de este detergente es formar un complejo con las proteínas

y separarlas del ADN. Así nos quedará el ADN libre de las proteínas que tiene asociadas.7. Añadir mediante una pipeta 50 centímetros cúbicos de alcohol de 96 frío: Hay que hacerlo de forma

que el alcohol resbale por las paredes del vaso y se formen dos capas. En la interfase, precipita el ADN.8. Introducir una varilla de vidrio e ir removiendo en la misma dirección. Sobre la varilla se van adhiriendo

unas fibras blancas, visibles a simple vista, que son el resultado de la agrupación de muchas fibras de ADN. 9. Tomar una pequeña muestra de las fibras y teñir con eosina, añadiendo una gota del colorante y dejándolo

reposar durante 10 minutos. Observar al microscopio.

CUESTIONES:1. ¿De qué está formada la cromatina?

2. ¿Para qué añadimos arena al triturado?

3. ¿Por qué crees que estallan los núcleos al añadir el cloruro sódico?

4. ¿Qué acción tiene el SDS sobre la cromatina?

MADRE 1TATCTAGGCCGAGGTATCCAGGTATCTCCAGGCCTTGGCCTTCGCTGGCCpegarpegar CTCTATTTGGCCCGGTTCAATTCAGGCCTTTATTTCCGGGCTTAAGMADRE 2ATTCTATGGCGAGGCCTATAGGCCTATAATTCCGTATCGATCGGCCGAGTpegarpegar CTATGGCCAAGGCCTTAACGCCCTACCTGGCCCTCGTAGCCTAGACMADRE 3CATCTATGCGTATCAACTGGCCATTCGCGCTTGGCCATATGGCCTCCCTT pegarpegar GGCCAATTATTAGGCCAACGTATGCAACCAGGCCTCTCBEBEATTCTATGGCGAGGCCCGTAGGCCTATAATTCCGTATCGATCGGCCTATCpegarpegar CTGGCCAAGGCCCTATGGAGATGCGGCCATTAACCGTCCCTTACGC

MADRE 1TATCTAGGCCGAGGTATCCAGGTATCTCCAGGCCTTGGCCTTCGCTGGCCpegarpegar CTCTATTTGGCCCGGTTCAATTCAGGCCTTTATTTCCGGGCTTAAGMADRE 2ATTCTATGGCGAGGCCTATAGGCCTATAATTCCGTATCGATCGGCCGAGTpegarpegar CTATGGCCAAGGCCTTAACGCCCTACCTGGCCCTCGTAGCCTAGACMADRE 3CATCTATGCGTATCAACTGGCCATTCGCGCTTGGCCATATGGCCTCCCTT pegarpegar GGCCAATTATTAGGCCAACGTATGCAACCAGGCCTCTCBEBEATTCTATGGCGAGGCCCGTAGGCCTATAATTCCGTATCGATCGGCCTATCpegarpegar CTGGCCAAGGCCCTATGGAGATGCGGCCATTAACCGTCCCTTACGC

MADRE 1TATCTAGGCCGAGGTATCCAGGTATCTCCAGGCCTTGGCCTTCGCTGGCCpegarpegar CTCTATTTGGCCCGGTTCAATTCAGGCCTTTATTTCCGGGCTTAAGMADRE 2ATTCTATGGCGAGGCCTATAGGCCTATAATTCCGTATCGATCGGCCGAGTpegarpegar CTATGGCCAAGGCCTTAACGCCCTACCTGGCCCTCGTAGCCTAGACMADRE 3CATCTATGCGTATCAACTGGCCATTCGCGCTTGGCCATATGGCCTCCCTT pegarpegar GGCCAATTATTAGGCCAACGTATGCAACCAGGCCTCTCBEBEATTCTATGGCGAGGCCCGTAGGCCTATAATTCCGTATCGATCGGCCTATCpegarpegar CTGGCCAAGGCCCTATGGAGATGCGGCCATTAACCGTCCCTTACGC