Año 6 • No. 211 • febrero 13 de 2006 |
Xalapa • Veracruz • México | Publicación
Semanal |
| Fernanda Melchor |
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| Este desarrollo teórico aplicado a la genética permite a los investigadores ahorrar tiempo, dinero y esfuerzo en sus experimentos con la molécula del ADN | ||
| En
1980, el Premio Nacional de Ciencias en Alemania, Werner Ebeling,
y el investigador de la Facultad de Física e Inteligencia Artificial
de la UV, Miguel Ángel Jiménez Montaño, publicaron
“Sobre gramáticas, complejidad y medidas de información
de las macromoléculas biológicas”, el primer artículo
en la literatura científica en el que se aplicó la gramática
de Noam Chomsky al estudio del ADN y las proteínas, inaugurando
una nueva línea de investigación, llamado Biolingüística. Según Jiménez Montaño, una molécula, a un cierto nivel de abstracción, puede ser como un texto: está orientada, es lineal, se “lee” de una dirección a la otra y está escrita en un alfabeto de 20 letras o sustancias. “Si yo enuncio una frase: El niño va a la escuela con su pelota, estoy involucrando una estructura sintáctica, o sea, un orden de las palabras y letras que regula su estructura. A nosotros, lo que nos interesa es saber cuántas veces esa frase se puede modificar, y al modificarse, saber cuántas veces se hace incorrecta y cuál es el grado de gravedad del error”, ejemplificó el científico. Los errores en la estructura del ADN pueden compararse con los errores de sintaxis y de gramática en un texto literario y, como éstos, pueden variar según la manera en que comprometen su estructura. “Podríamos decir, por ejemplo, la frase: El árbol va a la escuela con su pelota; lo cual no tiene sentido, pero es sintácticamente correcta”, abundó. |
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“Este
estudio que hicimos se puede comparar con la lingüística
común y corriente, para utilizar una metáfora. Hablando
en términos poco precisos, podríamos decir que en una
molécula del ADN la información se encuentra codificada
para fabricar ciertas proteínas que regulan los procesos de
las células y coordinan su funcionamiento”, explicó
el investigador. “En los organismos vivos, ya sean animales
o vegetales, las diferencias entre las moléculas específicas
son claras, pero éstas se reducen en la medida en que las especies
se asemejan”, explicó Jiménez Montaño. Al igual que en otras ramas de la biología y la medicina, uno de los propósitos del estudio del genoma humano es el desarrollo de fármacos que ayuden a curar y aliviar padecimientos de tipo genético, como la hipertensión o la anemia falciforme. |
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A través de los estudios de la biología a nivel molecular,
se conoce el funcionamiento anormal de las proteínas, así
como las posibles correcciones que pueden realizarse para evitar el
sufrimiento de la población vulnerable. Este trabajo requiere
del concurso de muchas especialidades: biólogos moleculares,
bioquímicos, especialistas en informática, médicos
y hasta físicos. De esta manera, Jiménez Montaño halló que los errores en los textos pueden ser sólo de tres tipos: por sustitución de letras (decir elefante, en vez de elegante), por omisión de alguna letra o por inclusión de una letra de más. Estos mismos errores pueden encontrarse en los textos genéticos: cuando la célula se divide para producir descendientes, el material genético debe copiarse, y si una sustancia química o letra de la proteína es traducida por otra puede acarrear consecuencias variables en los organismos. Mientras algunos errores son poco importantes, hay otros catastróficos: la sustitución de una sola letra en el texto de la hemoglobina humana tiene como consecuencia la aparición de una enfermedad llamada anemia falciforme. Por otra parte, la naturaleza tiene métodos para corregir estas equivocaciones. La misma estructura del código genético, que según el investigador no es más que una tabla que traduce unas letras de un alfabeto a otras letras, produce una molécula en otra molécula. Esta tabla tiene distribuida la redundancia de tal manera que se pueda evitar el mayor número de errores, pues es un código corrector de errores. «La analogía entre el lenguaje genético y los lenguajes comunes no es tal, sino una realidad: hay un lenguaje genético», afirmó el científico. «Si yo tomo las palabras de la frase El niño va a la escuela con su pelota, y las revuelvo, voy a obtener secuencias que no tienen significado. La mayoría de las combinaciones de sonidos no serán palabras y una cantidad absolutamente insignificante tendrá sentido. Entonces la pregunta es: ¿Cómo la evolución, haciendo errores, produce nuevos organismo, en lugar de echar a perder lo que ya existe?», interroga Jiménez Montaño. Y ahí es donde interviene el estudio de S. Yokohama y su equipo japonés, quienes descubrieron que no siempre son necesarias las 20 letras para construir proteínas. |
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| Antecedentes | ||
| Actualmente,
y por razones prácticas (diseñar proteínas simplificadas)
y teóricas (comprobar si en algún momento no hacían
falta las 20 letras y entender cómo evolucionó el código
genético), se puede simular la evolución en el laboratorio:
se piden textos o secuencias de ADN a la medida por Internet, y a
través de un procedimiento de reacción PSR (Reacción
en Cadena de la Polimerasa, por sus siglas en inglés), se multiplican
las copias de la secuencia, produciendo mutaciones en el proceso.
Entonces, se obtiene una cantidad enorme de moléculas que son
muy parecidas entre sí, pero que difieren en algún lugar. Al someterlas a un proceso de selección específica según sus características (por ejemplo, de acuerdo a su capacidad de catalizar una reacción), se repite el proceso, y entonces, a través de esta mutación- selección, se crea una población de moléculas que han adquirido una función específica cada vez más activa. De esta manera se diseñan enzimas en el laboratorio. La idea original de Yokohama y su equipo consistió en que, una vez dado un paso de mutación-selección, tomaron una molécula y determinaron cuál era el cambio que ocurrió en su estructura secundaria, para seleccionar aquellas que no resultaron con modificaciones en esta estructura. «Entonces, lograron una molécula que estructuralmente es muy parecida a la original, pero que está hecha con un aparato reducido de 12 letras», comentó el científico. «Pero uno de los problemas experimentales consiste en decidir con qué población de moléculas empezar. Porque, como dijimos, en el caso del lenguaje común, la mayoría de las sucesiones de palabras no son textos. Esta selección requiere de un enorme trabajo experimental de selección y prueba de moléculas». Lo que Jiménez Montaño y su equipo, Héctor Lucio García y Antero Ramos Fernández, decidieron analizar fue la sintaxis de las secuencias y crearon una gramática libre de contexto que genera muchas secuencias. Estas son analizadas, vía ciertos programas computacionales, para determinar si su estructura secundaria es correcta. Entonces, se obtiene la secuencia, dividida en 18 segmentos o letras modificadas, pero que al substituirla en el lugar donde está la secuencia original, la sintaxis será correcta y el sentido de la «frase» permanecerá intacto. Esta investigación fue publicada con el nombre de «Generación simplificada de proteínas con gramática estocástica a través de la simulación de computadora», por la revista especializada Periodicum Biologorum, y es citada ya en numerosos estudios a nivel mundial. El estudio del lenguaje genético, según el científico, se encuentra apenas en una etapa primitiva. «Comparando esta situación con la gramática regular, es como si tuviéramos una gran cantidad de datos y de entre esos datos tratáramos de separar los textos significativos, sin conocer ni el idioma ni la sintaxis ni el sentido en el que están escritos», finalizó. |
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| Reflexiona sobre la ciencia en la Universidad | ||
| En
la opinión del investigador, la UV ha cambiado mucho en los
últimos 40 años, pues antes «esta institución
era casi exclusivamente una universidad de licenciaturas del área
humanística, de Arte y de Derecho, donde el desarrollo de la
ciencia estuvo descuidada por años». Sobre el desarrollo de la ciencia en México, Jiménez Montaño afirmó que aún existen dos actitudes bien definidas y muy exageradas respecto a ella: «Una se parece a aquella que sostiene la gente que tiene un automóvil pero nunca le abre el cofre, ni siquiera para saber si le hace falta agua o aceite, porque no quieren saber nada sobre cómo funcionan las cosas. Solamente saben que funcionan y ya», dijo. Este tipo de personas tiene una actitud en general hostil hacia la ciencia, principalmente porque a través de la tecnología, la ciencia influye en el desarrollo o en los problemas de la sociedad. |
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Y
por el otro lado, describió al polo opuesto: fanáticos
de la ciencia que, sin conocerla a fondo, piensan que es la solución
a todos los problemas. «Esto crea conflictos, porque hay «expertos»
para todo, y muchos de los problemas sociales y económicos
que enfrentamos no son sencillos ni se pueden abordar «transportando»
métodos de la Biología o las Matemáticas, así
nada más», afirmó Jiménez Montaño,
quien admitió que esta postura se inscribe en la pseudociencia,
«tan mala como la ignorancia completa o hasta peor». El amplio currículum y experiencia de Jiménez Montaño le permite tener una idea clara del lugar donde se sitúa la ciencia producida en México. «Los científicos de la UV, así como los otros en México que pertenecen al Sistema Nacional de Investigadores, hacemos buena ciencia. ¿Por qué? Porque no hay mas que dos tipos de ciencia, la buena y la mala, y la mala ciencia no es ciencia», afirmó el académico, quien, como prueba de esta calidad, mencionó el vasto número de trabajos publicados en revistas internacionales que compiten con los estudios de investigadores de todo el mundo. |
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| «La
ciencia en la UV es de la misma calidad que aquella que se hace en
cualquier lugar. La única diferencia es que hacemos menos ciencia,
porque somos muy pocos, y en un país de 107 millones habitantes
existimos, oficialmente registrados, apenas doce mil personas dedicadas
a la investigación científica; y en la UV, menos»,
concluyó. Miguel Ángel Jiménez Montaño estudió la licenciatura en física en la UNAM, la maestría en la Universidad de Wisconsin y el doctorado en la Universidad Nicolás Copérnico de Torun, Polonia. Con una beca Fulbright, en 1982 realizó un post doctorado en la Universidad de California en San Francisco. Ha sido investigador visitante en la Universidad Wilhelm-Pieck, Rostock; el Instituto de Biotecnología y el Centro de Investigación sobre Fijación de Nitrógeno de la UNAM; el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN y el Innovationskolleg Theoretische Biologie, de la Universidad Humboldt de Berlín. En 1989 recibió el Premio Universidad Veracruzana de Investigación; en 1990 el Primer Premio del Concurso Nacional de Divulgación Científica convocado por la ANUIES y en 1994 el Segundo Premio del Primer Concurso de Divulgación escrita de Temas de Frontera, organizado por la SOMEDICYT. Ha escrito más de cuarenta artículos científicos sobre biología molecular, análisis de señales nerviosas y evolución tecnológica en revistas internacionales de reconocido prestigio y ha presentado medio centenar de ponencias en congresos nacionales e internacionales. De hecho, espera los resultados de una convocatoria que el Instituto de Medicina Genómica lanzó para participar en el curso «Bioinformática: Acceso a la secuencia del genoma humano», a celebrarse en febrero y al que sólo 30 investigadores de todo el mundo podrán asistir. Responsable de siete proyectos de investigación apoyados por Conacyt, y profesor- investigador en la Universidad de las Américas-Puebla durante diez años y en la Universidad Veracruzana durante veinticinco, actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores desde su fundación en 1984 y decano de la Facultad de Física e Inteligencia Artificial de la UV, donde desarrolla el proyecto «Código de correctores de errores en Biología Molecular», que cuenta con financiamiento Conacyt. |
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