Colecc iCo lecc in : LAS CIENCIAS NATURALES Y LA MATEMn: LAS CIENCIAS NATURALES Y LA MATEMTICATICA

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a u t o r i d a d e s

PRESIDENTE DE LA NACINDra. Cristina Fernndez de Kirchner

MINISTRO DE EDUCACINDr. Alberto E. Sileoni

SECRETARIA DE EDUCACINProf. Mara Ins Abrile de Vollmer

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DEEDUCACIN TECNOLGICALic. Mara Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DEEDUCACIN TECNOLGICALic. Juan Manuel Kirschenbaum

DIRECTOR NACIONAL DE EDUCACIN TCNICO PROFESIONAL YOCUPACIONALIng. Roberto Daz

Ministerio de Educacin.Instituto Nacional de Educacin Tecnolgica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autnoma de Buenos Aires.Repblica Argentina.2010

Director de la Coleccin: Lic. Juan Manuel KirschenbaumCoordinadora general y acadmica

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Toms AhumadaDiseo grfico:

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Colaboracin:Tc. Op. en Psic. Soc. Cecilia L. Vazquez

Dra. Stella Maris Quiroga

All, MarianoBio-loga molecular, la logia desconocida / Mariano All y Paola Bertucci;dirigido por Juan Manuel Kirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educacin de la Nacin. InstitutoNacional de Educacin Tecnolgica, 2009.204 p.: il.; 24x19 cm. (Las ciencias naturales y la matemtica / JuanManuel Kirschenbaum.)

ISBN 978-950-00-0774-0

1. Biologa.2. Enseanza Secundaria.3. Libros de Texto.I. Bertucci, PaolaII. Kirschenbaum, Juan Manuel, dir.III. Ttulo

CDD 570.712

Fecha de catalogacin: 13/04/2010

Impreso en Artes Grficas Rioplatense S. A., Corrales 1393 (C1437GLE),Buenos Aires, Argentina.

Tirada de esta edicin: 100.000 ejemplares

Coleccin Las Ciencias Naturales y la Matemtica.Director de la Coleccin: Juan Manuel KirschenbaumCoordinadora general de la Coleccin: Hayde Noceti.

Queda hecho el depsito que previene la ley N 11.723. Todos los de-rechos reservados por el Ministerio de Educacin - Instituto Nacional deEducacin Tecnolgica.

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Industria Argentina

ISBN 978-950-00-0774-0

Nuestro agradecimiento al personaldel Centro Nacional de Educacin

Tecnolgica por su colaboracin.

Los Autores

Lic Mariano AllEs Licenciado en Ciencias Biolgicas, Facultad de Cien-cias Biolgicas, Universidad Nacional de la Patagonia SanJuan Bosco. Cum Laude (2004) y becario del CONICETen el Laboratorio de Fisiologa y Biologa Molecular(LFBM), Instituto de Fisiologa, Biologa Molecular yNeurociencias (IFIBYNE) de la Universidad de BuenosAires. Sus trabajos actuales de investigacin se refierenal Anlisis de la estructura de la cromatina, el Cdigo deHistonas y su influencia sobre la regulacin -splicing al-ternativo- en genes eucariotas. Actualmente se encuentracursando el Doctorado en Ciencias Biolgicas en la Fa-cultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidadde Buenos Aires. Es co-autor de artculos publicados enrevistas cientficas con referato.

Lic. Paola Yanina BertucciEs Licenciada en Ciencias Biolgicas en la Universi-dad de Buenos Aires. Cum Laude (2008) y becaria delCONICET en el Instituto de Fisiologa, Biologa Mole-cular y Neurociencias (IFIBYNE) de la Universidad deBuenos Aires. Sus trabajos de investigacin actual se re-fieren a los Efectos del contexto cromatnico en la regu-lacin de la trascripcin y el splicing alternativo de genesmodulados por hormonas esteroideas. Actualmente seencuentra cursando el Doctorado en Ciencias Qumicasen el departamento de Qumica Biolgica de la Facultadde Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Bue-nos Aires. Se desempe como ayudante de Biologa enel Colegio Nacional Buenos Aires y en Biometra I y Eco-loga General, en el Departamento de Ecologa, Genticay Evolucin de la Facultad de Ciencias Exactas y Natura-les de la Universidad de Buenos Aires.

Captulo -1ORIGO VITAE, El comienzo 8 Actividades 19

Captulo 0Bio-loga Molecular, La logia desconocida 20

Captulo 1LOGO El genoma de la Tortuguita? 32 Conceptos 40

Captulo 2Explorer Frontier, y los confines del universo 48 Conceptos 59

Captulo 3Libre del Coch y un hidalgo caballero nos presentan

el flujo de la Informacin Gentica 68 Conceptos 77

Captulo 4Acerca de la evolucin de las especies, un viaje en mono-patn 88 Bibliografa 107

Captulo 5rase una vez, una arveja: las leyes de la herencia 108

Captulo 6La biblioteca de Alejandra, un incendioy el club de los mutantes 121 Conceptos 125

NDICE

Introduccin al estudio de la Fsica 7

Captulo 7De genomas y otras yerbas 131

Captulo 8Un Mamut y un Carnotaurus como mascotas 140 Conceptos 152

Captulo 9Del Monstruo de Lineo a las madres cuidadoras de Meaney 158

Captulo 10Los pequeos de ARN: el poder del silencio 170 Conceptos 177

Captulo 11Una misma receta, muchas delicias. La alternatividad del splicing 182 Parte 1 182 Parte 2 184 Conceptos 190

Captulo 12La convergencia, mi trabajo y Por qu ser Bilogo Molecular? 192

Captulo 13Tu tiempo de ser Bilogo Molecular en Primera Persona 197

Apndice 202

8ORIGO VITAE, El comienzo

* Por Mariano All

Alguna vez todo comenz, o tal vez nunca lo hizo, o tal vez siempre lo hace y lo seguir haciendo eternamente, no lo sabremos nunca con exactitud. La ciencia de nuestros das es capaz de predecir una determinada cantidad de eventos y, a partir de esas predicciones, establecer hiptesis y teoras mediante las cuales intentar explicar muchos fenmenos naturales y anticiparse as a algunos acontecimientos futuros con cierta probabilidad. Sin embargo, su universalidad es limitada. Hemos logrado resolver muchas cuestiones a tra-vs del conocimiento generado por la ciencia: saber cmo y por qu nuestro planeta gira alrededor del Sol, lograr que la luz se haga durante la oscuridad de la noche, utilizar

Estrellas y Lucirnagas La energa de su unin transformada en calor y luz eso son ellas.

El universo encendido por miles de galaxias de miles de millones de estrellas!...

Seres esencialmente csmicos: No podemos excluir a la tierra de la eternidad. Esas luces all arriba, la Jerusaln Celestial. Si en matemticas son infinitos los nmeros, los pares y los impares por qu no una belleza infinita y un amor infinito? Es una constante en la naturaleza la belleza. De ah la poesa: el canto y el encanto por todo cuanto existe. La tierra podra haber sido igual de funcional, de prctica, sin la belleza. Por qu pues? Todo ser es suntuario.

Cntico Csmico, Ernesto Cardenal

9la energa almacenada en diferentes compuestos naturales para poder calentarnos du-rante el invierno, comprender el funcionamiento de gran parte de nuestro organismo, las enfermedades y muchas de sus curas. Sin embargo, muchas preguntas quedarn por siempre fuera del mbito y del alcance de la ciencia que practicamos actualmente. Esto es consecuencia de una sencilla razn, NUESTRA CIENCIA ACTUAL se basa en la ob-servacin de fenmenos, en la experimentacin, en la medicin meticulosa y el anlisis de los resultados. Todo aquello que no pueda ser medido, observado y manipulado de alguna manera no llegar nunca a ser objeto de estudio de la ciencia.Ms all de todo esto y sin saber si la ciencia puede responderlas o no, seguramente, alguna vez te hayas realizado algunas de estas preguntas.

Lo cierto es que este tipo de cuestionamientos ha sido abordado por cientos de filso-fos, poetas, escritores y pintores en el curso de nuestra historia. La ciencia, por su lado, tambin ha podido lidiar con algunas de estas cuestiones. Claro est, y como dijimos antes, con algunas otras nunca podr hacerlo.

Podra decirse que Scrates, su discpulo Platn y Arist-teles fueron los grandes pen-sadores que iniciaron hace ms de 2.000 aos el estudio del universo y la naturaleza a travs de la filosofa. Sin embargo, esto sera muy injusto con muchos otros sabios de la antigedad. Segn el mismo Aristteles, Tales de la Mileto (639-546 a.C., antes de Cristo) fue el fundador de la filosofa, el iniciador de la indagacin racional sobre el universo, pero adems fue el primero y ms famoso de los siete sabios de Grecia. Como nos cuenta Aristteles en Metafsica, Tales sostena que el agua era el origen de todas las cosas, de esta manera y por primera vez, un hombre intentaba dar una explicacin fsica del universo por fuera de la religin y el misticismo.

La mayora de los que losofaron por primera vez creyeron que los nicos principios de todas las cosas son de especie material. Pues aquello a partir de lo cual existen todas las cosas, y lo primero a partir de lo cual se generan y el trmino en que se corrompen, permaneciendo la sustancia pero cambiando en los accidentes, dicen que es el elemento y el principio de las cosas que existen; por esto creen que nada se genera ni se corrompe, pues tal naturaleza se conserva siempre... Pues ha de haber alguna naturaleza, ya sea nica o mltiple, de la

cual se generan las dems cosas, conservndose ella. En cuanto al nmero y la especie de tal principio no todos dicen lo mismo, sino que Tales, iniciador de tal losofa, dice que es el agua (y por ello tambin manifest que la tierra est sobre agua). Metafsica, Aristteles.

Qu somos? De dnde venimos? Cul es el propsito de nuestra vida? Qu es el universo? De dnde sali? Hasta dnde llega?

Hay uno solo o infinitos? Qu es la vida? Cmo se origin? Hay vida en otros planetas? Existe algo despus de la muerte?

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Podramos dedicarnos por aos a indagar cmo fueron evolucionando las ideas hasta llegar al pensamiento moderno sobre nuestro mundo fsico y sus orgenes, pero necesi-taramos una enciclopedia entera para poder hacerlo. As que seamos reduccionistas y vayamos directamente al grano. Qu dice nuestra ciencia hoy sobre estas cuestiones?En primer lugar, la fsica ha brindado un marco conceptual en el cual se explica cmo se habra originado nuestro universo conocido: el famoso BIG BANG. Una especie de gran explosin ocurrida hace 12.500 millones de aos aproximadamente; si, hace

12.500.000.000 aos. A partir de esa explosin se habra originado la materia, el tiempo y el espacio como un globo que se inf la, el universo comenz a expandirse a medida que pasaba el tiempo. Segn esta teora a los 4 minutos

Dada su importancia, vamos a volver a mencionar muchas veces a los sabios de Grecia a lo largo de este libro. Es por esto que quisiera compartir una de las imgenes ms hermosas que existen acerca de la losofa y sus principales representantes. Fue pintada entre 1510 y 1511 por Rafael Sanzio y adorna

toda una pared de una habitacin que, actualmente, forma parte de las estancias de Rafael en los museos del Vati-cano, donde originariamente estaba ubicada la bibolioteca privada del Papa Julio II. En la pintura aparecen retratados los ms destacados lsofos, cientcos y matemticos de la poca clsica. En el centro de la imagen aparecen Platn y Aristteles losofandosobre la verdad. Platn seala al cielo en referencia a su reexin acerca de que lo nico verdadero yace sobre el mundo de las ideas. Por el contrario, Aristteles seala la Tierra mostrando que en su pensamiento la verdad existe en lo concreto y objetivo. Es en este punto donde se te asignar la primera tarea: encontrar, al menos, seis perso-najes famosos que hayan sido retratados por Rafael en esta pintura y contar cules han sido sus aportes y en qu campos. Justicar con, al menos, cuatro lugares diferentes de donde se haya obtenido informacin.

La escuela de Atenas. Pintura realizada por Rafael ador-nando las paredes de lo que fue la biblioteca privada del Papa Julio II en el Vaticano, all por el 1510. En el centro de la imagen aparecen Platn y Aristteles.

El Big Bang. El esquema esboza la evo-lucin molecular desde el Big Bang hasta nuestros das. Al comienzo aparecieron los ladrillos de la tomos (Quarks), despus los primeros tomos de hidrgeno y helio, las galaxias, supernovas, agujeros negros, la Tierra, la vida, el hombre, el pensamiento y sus obras.

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de haber surgido nuestro universo, su composicin qumica era de 76% de hidrgeno (H, primer elemento de la tabla peridica con un solo protn), 24% de helio (He, segundo elemento de la tabla y con dos protones) y cantidades insignificantes de litio (Li, con tres protones). Pero y cmo surgieron entonces el Carbono, el Nitrgeno, el Oxgeno y tantos otros elementos constituyentes indispensables de un sistema vivo?

Podramos asegurar que el resto de los elementos qumicos fueron li-teralmente cocinados en los corazones hirvientes de las estrellas. En estos hornos de altsima temperatura y presin ocurrieron reacciones nucleares (y lo siguen haciendo) que por fusin (nucleosntesis) fueron dando origen a los diferentes elementos qumicos de la tabla peridica.Para una estrella como nuestro Sol, por nucleosntesis y partiendo de la mezcla de H y He, podra llegarse hasta la formacin de carbono (C) y oxgeno (O). Pero para el resto de los elementos se requieren estrellas de mayor masa (ms grandes y pesadas). La mayora de los elementos se sintetizan en las etapas finales de la vida de estrellas mucho ms masivas que el Sol, durante procesos explosivos de una violencia inimaginable, como las explosiones de supernovas.Tras estas explosiones, el material producido en los hornos estelares se dispersa por el espacio y, bajo determinadas condiciones, puede dar origen a una nebulosa solar que a su vez logre encender un protosol (una especie de sol beb). Quizs, tambin se formen planetas para constituir un sistema estelar planetario, acaso con caractersticas semejantes al nuestro con capacidad para albergar la vida.En 1995, y tras 7 aos de laborioso trabajo, Michel Mayor y Didier Queloz descu-brieron el primer planeta extrasolar, es decir, ubicado fuera de nuestro sistema solar. Desde ese momento y hasta febrero de 2009 se han detectado 288 sistemas planetarios conteniendo un total de 339 planetas. La mayora de estos planetas son gigantes gaseosos iguales o ms grandes que J-piter. Sin duda, sera hermoso poder viajar y cono-cerlos, saber cmo es su geografa, sus paisajes o si albergan vida de algn tipo, lamentablemente nada de eso est a nuestro alcance hoy, quizs lo est en un futuro no tan lejano La vida y la muerte siempre van de la mano: el polvo de las supernovas

Metafricamente hablando, podramos decir que, al igual que ocurre con los seres vivos, el ciclo de la vida y la muerte se da en otros sistemas complejos no, necesariamente, VIVOS. Una estrella, por ejem-plo, nace a partir de la formacin de una nebulosa que termina dando origen (como ya mencionamos)

Planetas extrasolares II. Quizs algn da po-damos conseguir una toma fotogrfica similar a sta. Por el momento la imagen de cmo seran los planetas extrasolares quedan slo a criterio de nuestra imaginacin.

Planetas extrasolares. Michel Mayor y Didier Queloz fueron los primeros cientficos en descubrir, en 1995, planetas fuera de nuestro sistema solar. A partir de su aporte y hasta la fecha se han encontrado 288 sistemas planetarios con 339 planetas extrasolares.

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a un protosol, quien finalmente brillar por unos cuantos miles de millones de aos hasta encontrar su propio ocaso. Claro est que una estrella no necesita buscar alimento como lo hacen los animales, aunque esto no quiera decir que no se alimente. Muy por el contrario, si a la alimenta-cin la definimos arbitrariamente como un proceso capaz de otorgar energa, entonces una estrella se alimenta, y mucho. Pero...cmo lo hace?Bueno, ya hemos sealado que en el corazn de una estrella se producen miles de re-acciones nucleares que, por un lado, consumen su principal fuente de alimentacin, el hidrgeno, y por el otro liberan enormes cantidades de energa. A su vez, esta energa ser utilizada en procesos de fusin nuclear originando elementos qumicos cada vez ms pesados (con ms protones en su ncleo) hasta llegar al hierro (Fe, con 56 proto-nes en su ncleo) enriqueciendo as la diversidad qumica de la estrella. Sin embargo, para que pueda generarse el resto de los elementos de la tabla peridica son necesarios eventos descomunales, en el sentido ms amplio de la palabra, como la explosin de una supernova. En la agona de una estrella senil, sta, consume el poco alimento que le queda (hidr-geno) y se prepara para su destino final, el cual estar guiado literalmente por su propio peso, es decir, por la masa de la estrella. Para una estrella pequea su ltima morada ser una diminuta, fra y oscura enana blanca. Una suerte completamente diferente correr una estrella muy masiva, la cual originar uno de los espectculos ms monu-mentales de nuestro universo: UNA EXPLOSIN DE SUPERNOVA. Durante esta me-ga-explosin estelar, todo el material que formaba parte de la estrella ser diseminado a velocidades excepcionales por el espacio, formando nubes de polvo y gas. A medida que esto ocurre y, como consecuencia de la enorme energa liberada tras la explosin, se producir finalmente la formacin de los elementos qumicos ms pesados (por encima del hierro en la tabla peridica).La imagen a conti-nuacin nos muestra los estadios de evo-lucin de la vida de una estrella depen-diendo de su masa,

La vida de una estrella. El esquema nos muestra la

vida de una estrella desde su nacimiento (izq.) hasta su

destino final (der.). Depen-diendo del tamao y masa de la estrella, sta tendr cami-nos y finales muy diferentes.

Desde una enana blanca, hasta una supernova que d

origen a un agujero negro.

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en cierto sentido el tipo de muerte de la estrella. Desde un agujero negro hasta super-nova, pasando por enanas blancas, rojas y marrones. De esta manera, la prxima generacin de estrellas que se forme a partir de esta nube, tendr trazas de carbono, oxgeno, nitrgeno, etc. Despus de varias generaciones de estrellas y hace aproximadamente 4.600 millones de aos, una nube interestelar dio origen al Sol y, en ese mismo proceso, se form nuestro sistema planetario con la Tierra incluida; luego surgi la vida y sus secuencias evolutivas. Los tomos de la materia que

nos rodea y que componen nuestros cuerpos, fueron fabricados en el interior de una estrella y llegaron a la nebulosa solar por medio de una supernova. La edad que nos asignamos tiene como organizacin el tiempo que ha transcurrido desde nuestro nacimiento, pero los tomos de las clulas que componen nuestro cuerpo tiene una antigedad mucho mayor. Nuestro origen orgnico procede de polvo de estre-llas, polvo de supernovas para ser ms precisos. Pero volvamos a la formacin del Sol. Al irse concentrando materia alrededor de nues-tro protosol, su temperatura y presin fue aumentando como consecuencia de la conversin de energa de origen gra-vitacional en energa calrica. Esta conversin de energa es posible y se realiza de acuerdo con una ley fun-damental de la fsica: la primera Ley de la termodinmica, tambin conoci-da como Ley de la conservacin de la energa. Un ejemplo sencillo que nos puede graficar cmo es posible que la energa gravitacional se convierta en calor es el siguiente:

Imaginemos que juntamos una piedra del suelo y la llevamos hasta el balcn de un sexto piso, entonces la atamos con una soga y la dejamos caer (sobre ella estar actuando la fuerza de gravedad Newtoniana), pero nunca soltamos del todo la soga y la hacemos deslizar entre nuestras manos. El resultado ser que nos quemare-mos y que, instintivamente, soltaremos la soga por el dolor que nos producir el calor generado por la friccin entre la soga y la mano. En cierta forma, la energa gravitacional que aceler e impuls la piedra hacia el piso se transform en energa calrica tras la friccin de la soga con nuestra mano. De manera anloga, la fuerte energa gravitacional fue produciendo un aumento de presin y tempera-tura en torno a nuestro Sol hasta lograr encenderlo. Y la luz se hizo.

Bienvenido Sol!. Hace aproximadamente 4.600 millones de aos, a partir de una nube interestelar de polvo y gas, se habra originado nuestro sistema solar. Poco tiempo despus los planetas.

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Un planeta ardiente. La Tierra se form tras un largo proceso de acrecentamien-to de cuerpos slidos. Grandes colisiones fueron dndole origen lentamente.

A medida que esto ocurra el centro de la Tierra iba calentndose y fundindose. Esa energa ha sido fundamental para el desarrollo de la vida en la Tierra.

dnde qued la Tierra en todo esto?Bueno, estaba por formarse y, siguiendo el principio de que la materia ms densa se va al fondo, en la zona ms interna y cercana al Sol naciente se condensaron slidos los elementos preexistentes ms pesados, como los silicatos minerales formados por magnesio, silicio, hierro y oxgeno, que formaron granos slidos muy finos. sta fue la materia prima que sirvi para formar los cuatro planetas rocosos o terrestres que estn ms cercanos al Sol (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte). El proceso de concentracin de la materia dispersa fue lento y paulatino. Por accin de la gravedad, los cuerpos ms grandes experimentaron un acrecentamiento de su masa atrayendo los objetos circun-dantes ms pequeos para constituir cuerpos todava ms grandes. Se cree que al cabo de 20 mil aos se pudieron haber formado cientos de cuerpos de tamao semejante a la Luna. Estos cuerpos, por medio de un proceso de mega-choques y perturbacin mutua de sus rbitas, llegaron a formar los cuatro planetas terrestres que ya mencionamos. Se especula que estos cuatro planetas se formaron en un tiempo aproximado de 10 millones de aos. La enorme cantidad de energa producida a partir de las inmensas colisiones entre estos cuerpos lleg a fundir, parcialmente, el interior de nuestro planeta. De esta manera, la historia primigenia de los planetas rocosos, incluida la Tierra, fue catica y de gran

violencia, con superficies que se solidificaban en losas flotando sobre roca fundida, lava en erupcin y explosiones gigantescas causadas por nuevas coli-siones. Esto es un mon-tn de energa! Energa que sera utilizada, qui-zs, para originar la vida. Nuestro pequeo planeta azul se habra formado hace unos 4.500 millo-nes de aos, por lo cual suponemos que posee un tercio de la edad del Uni-verso. Es el nico planeta de nuestro sistema solar capaz de mantener en su superficie, y de manera permanente, al agua en su estado lquido. Esta caracterstica ha sido fun-damental en la evolucin molecular y la aparicin de los seres vivos.

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La sopa prebitica y la Pizza primitivaAn no vamos a adoptar una definicin precisa del trmino vida, utilizaremos la concepcin natural y ms generalizada que todos tenemos sobre el significado de esta palabra. Bajo esta premisa, podramos decir que LA VIDA se origin relativamente rpido en nuestro planeta, hace aproximadamente unos 4.000 millones de aos (m.a.). Los vestigios de vida ms antiguos que se han encontrado datan de unos 3.800 m.a. Se trata de unos fsiles que fueron encontrados en Australia por el paleobilogo William Schopf, una suerte de impresiones en la roca de organismos ancestrales muy parecidos a las algas verdeazules o cianobacterias de nuestros das.Hoy sabemos que el surgimiento de la vida en la Tierra gener profundos cambios que han moldeado la historia de nuestro planeta, al punto tal de haber cambiado profundamente la composicin qumica de la atmsfera. La atmsfera primigenia (o primitiva) estaba conformada principalmente por vapor de agua, dixido de carbono, nitrgeno y pequeas cantidades de monxido de carbono e hidrgeno, pero con una ausencia total de nuestro tan indispensable oxgeno. El hecho de que nuestra actual atmsfera cuente con una alta concentracin de oxgeno (la cual, a su vez, nos per-mite respirar) ha sido consecuencia del proceso persistente durante miles de aos de sistemas vivos que, al igual que lo hacen hoy las plantas por medio de la fotosntesis, fijaron el dixido de carbono (lo captaron del medio ambiente y lo utilizaron para generar energa) y liberaron enormes cantidades de oxgeno.

Cmo se produjo el origen de la vida? A partir de qu? Hubo uno solo o varios?

Existen muchas teoras que intentan responder a estas preguntas de maneras diferen-tes. Veremos algunas de ellas muy rpidamente para que puedas decidir cul te resulta ms interesante o atractiva, o incluso para que puedas armar tu propia teora, investi-gar, averiguar cosas y as, quizs, algn da te dediques ms profundamente a indagar en este tipo de cuestionamientos.La respuesta ms antigua que el hombre ha dado, ha sido justamente la religin. Pero no es nuestra intencin derivar en tpicos relacionados a la supersticin o el misticismo.En una lnea temporal podra decirse que la primera teora fue la de la generacin espontnea sostenida hasta mediados del siglo XVII. En esa poca las ideas sobre la generacin espontnea sostenan, por ejemplo, que los pjaros brotaban de las frutas y los patos de las caracoles, que los abetos expuestos a la sal marina producan gansos, entre otros fabulosos acontecimientos. Todo esto descansaba en el pensamiento que el hombre haba sido creado por Dios y que las dems criaturas surgan por generacin espontnea en el fango o materia en descomposicin.Sin embargo, el qumico Luis Pasteur mediante un sencillo experimento, demostr que la vida slo poda ser engendrada por vida y, bajo esta consideracin, todos los organismos vivos procedan de progenitores parecidos a ellos. Varios aos ms tarde y tras la impronta dejada por Darwin con su opus maximum (obra mxima) El origen de las especies, los cientficos y naturalistas llegaron a la siguiente y brillante conclusin:

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No entraremos en detalle, al menos por ahora, sobre qu son los cidos nucleicos y las protenas pero es importante que empieces a familiarizarte con estas palabras y con su estrecha relacin con LA VIDA.Muchas personas han sostenido que la vida se origin fuera de nuestro planeta y que pudo haber ingresado a la Tierra en un meteorito, asteroide o cualquier otro cuerpo que pueda haberse estrellado en la pubertad de nuestro planeta. Sin embargo, y an cuando esto fuera cierto, la pregunta seguira siendo la misma... Cmo se origin la vida?La primera teora cientfica formal la propuso en 1924 el bioqumico ruso Alexander Ivanovich Oparn. Se basaba en el conocimiento de las condiciones fsico-qumicas que

reinaban en la Tierra 4.000 millones de aos. Debe-mos tener presente que, en toda reaccin qumica, hay sustancias iniciales (que son las que van a participar de la reaccin) y sustancias finales o productos de la reaccin. A su vez la mayora de las reacciones qu-micas necesitan algn tipo de energa para poder lle-varse a cabo. Oparn postul que, gracias a la energa aportada primordialmente por la radiacin ultravioleta procedente del Sol y por las descargas elctricas de las constantes tormentas que azotaban nuestro planeta, las pequeas molculas de los gases atmosfricos (oxgeno, metano y amonaco) habran dado lugar a molculas cada vez ms complejas hasta llegar a generar amino-cidos (elementos constituyentes de las protenas) y ci-dos nucleicos. Segn Oparn, estas primeras molculas habran quedado atrapadas en las aguas poco profun-das formadas en el litoral del ocano primitivo y al ir concentrndose con el paso del tiempo, habran conti-nuado su evolucin y diversificacin. Esta hiptesis inspir las experiencias realizadas a prin-cipios de la dcada del 50 por el estadounidense Stanley Miller, quien recre en una pelota de vidrio la supues-ta atmsfera terrestre de hace unos 4.000 millones de aos. Someti la mezcla (de compuestos muy simples) a descargas elctricas que simulaban tormentas.

El origen de la vida en el laboratorio. Experimento diseado por Stanley Miller. El baln de vidrio contena agua simulando un ocano primitivo. En otro baln una

mezcla de gases (los que se crean formaban parte de la atmsfera primitiva de la Tierra) eran sometidos a descargas

elctricas (simulando tormentas). Esos gases se condensaban

Si todos los organismos descienden de otros organismos (antecesores) y pudira-mos volver en el tiempo (hacia el pasado) lo suficiente, deberamos llegar a un antecesor comn a todas las formas de vida que hoy conocemos, el cual debera poseer ciertas cualidades sin las cuales hubiese sido imposible su evolucin a organismos ms complejos. Entre estas caractersticas las ms importantes son: poseer informacin gentica o instrucciones hereditarias y poseer tambin capa-cidad de replicarse y ejecutar instrucciones. En otras palabras, el primer o lti-mo antepasado comn (depende cmo se lo mire) deba poseer cidos nucleicos (ADN y ARN) y/o protenas.

Alexander Oparn. El bioqumico ruso fue el primero en postular una explicacin cientfica para explicar el origen de la vida.

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Despus de apenas una semana, Miller identific en el baln varios compuestos or-gnicos, en particular, diversos aminocidos, urea, cido actico, formol, cido cian-hdrico y hasta azcares, lpidos y alcoholes, molculas complejas similares a aqullas cuyo surgimiento ya haba predicho Oparn. De esta manera, se habra formado la sopa o caldo prebitico que con-tena la mayora de los compues-tos qumicos encontrados en los sistemas vivos. Pero an restaban muchas preguntas por responder para llegar de estos compuestos a una clula capaz de dividirse por-tando su propio material heredita-rio. Imaginemos que, finalmente, con estos elementos se forma una clula con material hereditario, digamos ADN. Ahora, para que esa clula se divida formando dos nuevas clulas tal como lo hacen hoy en da, se necesitan protenas, que a su vez son originadas a par-tir del ADN. Entonces, el ADN necesita protenas para duplicarse, pero las protenas necesitan del ADN para formarse.A finales de los aos sesenta, un grupo de investigadores propuso que el ARN (cido ribonucleico) podra haber contado con capacidad de replicarse a s mismo sin ayuda de protenas (quienes lo hacen en la actualidad) y que, incluso en algn momento, hasta pudo haber comenzado a dirigir su propia sntesis. Aunque, por aquel entonces se desconoca si el ARN era capaz de realizar estas tareas se encontr un escenario don-de este dilema del huevo y la gallina podra haber sido resuelto. Los investigadores decidieron llamar a este escenario mundo de ARN, un mundo donde ste fuera el encargado de llevar a cabo todas las reacciones necesarias para la supervivencia y reproduccin del ltimo antepasado comn, ya que habra contado con la capacidad de unir aminocidos y for-mar protenas, a la vez que almacenaba informacin hereditaria en su propia composicin. En pleno auge de la Biologa Molecular experimental, a principios de los ochenta, Thomas R. Cech y Sidney Altman descubrieron que ciertos tipos de ARN, efectivamente, podan llevar adelante actividades tpicas de algunas protenas, en realidad de enzimas con determinadas actividades catalticas, en palabras ms tcnicas y precisas. El ARN era capaz de auto-fragmentarse en dos y, pos-teriormente, volverse a unir sin la ayuda de protenas. Este descubrimiento le otorgara un sustento fundamental a la hiptesis del mundo de ARN. Pero, la teora de la sopa prebitica y el mundo del ARN descansa sobre la suposicin de que la atmsfera de la Tierra era altamente reductora (prcticamente no posea

Sera recomendable que una vez que hayas nalizado con la lectura del libro vuelvas a releer este cap-tulo, ya que sin duda, podrs com-prender mucho mejor algunos de los conceptos aqu expresados.

La vida y el ADN. La molcula ms famosa que portan los seres vivos: el ADN. All se almacena gran parte de la informacin que nos hace diferentes, entre nosotros y con el resto de los seres vivos.

g d es donde ste fuera el

tividades tpicas de dades catalticas, en

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Sera rereecocoommememendndnddnddabababbabbleleleleleele qqqqqq queueueuueeueuu u u u unnananananaaaa v vv v vv vvezezezez que hayayay s s s nnnalalala izizizzaaaddada o o coccoon n n lalalalaaa l l ll lecececececeeectututututtuuuraraaaa del libro o o vuvuvuueleelelvavavass s a aa a rrereleleerererererer e e eeestsstststtteeeee eeeeee ccacacacac pppp---tulo, yayayaya q qqqqqqquuuueueuee s sss s inninnninnii d d d d d dddddddududududududududududu a,a,a,a,aa,a,a,,a,, p p p pppp p ppppoododododododdoddodooddrrrrrrrrrrrrsssss ss s ss cocococococococcoccocoommmmmmm----prendedeeerr rrr mmumumumummuccchchchhcho o ooo mmememememmmemmemm jojoooooojojojjoooor r alalaaalaalalaaaa guguguuuuugg nonononononoonooooosss s s s s dddedededededdedlos concccccepepeepepepeeeeeptototototottottotot ss s s sssss aqaqaqaqaqaqaqaqqaqaqqquuuuuuuu eeeee eeeeexpxpxpxppxpxpxpxpxprerererererererererereresasasasasasasasasasass ddddooodododododoooddos.s.ssss.s.

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oxgeno) y que la vida se origin en medio de una solucin de compuestos orgnicos complejos en los ocanos en formacin: lo que llamaramos una sopa prebitica. El camino seguido por la qumica de la vida habra sido:

En la vereda opuesta, encontramos una hiptesis recientemente formulada por Gnter Wchtershuser, en la cual el camino habra sido diferente:

Esta teora conocida como la Pizza primitiva sostiene que la vida habra surgido en la superficie de minerales (hierro y sulfuro) ubicados en cercanas de fuentes hidro-termales o chimeneas negras con altas temperaturas (100C) y presin. Bajo estas condiciones se habran formado los primeros aminocidos y estos habran originado algunos pptidos (varios aminocidos unidos entre s), los cuales, a su vez, en algn momento podran haber comenzado a tener alguna actividad proteica, por ejemplo, sintetizar ARN o ADN. Encapsulados en bolitas de lpidos formados bajo las mismas condiciones estos primeros pptidos, ARN y/o ADN habran podido alejarse de las fuentes hidrotermales y conquistar nuevos ambientes a medida que continuaba su evolucin qumica. En esta teora la vida se habra originado en lugares muy especficos, y luego habra colonizado otros territorios, a diferencia de lo propuesto por la sopa prebitica que sostiene que habra surgido en un caldo ocenico. Lo cierto es que existen muchas otras teoras que podramos haber discutido y que tambin podramos discutir el dogma del antepasado comn, lamentablemente, el tiempo y el espacio no lo permitenAn as y, segn mi humilde opinin, esto es lo ms importante que la ciencia tiene para decirnos, hasta el momento, sobre estos cuestionamientos. Para finalizar me gustara destacar que, ms all de todo lo dicho, me parece que est muy bien que nos preguntemos cosas que la ciencia no pueda responder y que nos cuestionemos todas aqullas en las que s responde. Y si las dos teoras fueran verdaderas? La vida se habra originado ms de una vez, y por caminos diferentes, y si existieran diferentes orgenes y todos hubiesen llegado a un final convergente: la vida basada en ADN, ARN y protenas. Quizs sencillamente estos fueran los compuestos ms estables capaces de albergar la vida en un planeta como el nuestro

Compuestos simples > Compuestos orgnicos complejos > ARN > ADN y Protenas

Compuestos orgnicos complejos > aminocidos > Protenas > ARN y ADN.

Armar un esquema que sea til para gracar la evolucin de los elementos qumicos a lo largo de la vida de una estrella en relacin con la Tabla peridica de los elementos. Para ello, diagrama la apari-cin de los principales elementos citados en este captulo marcndolos en la tabla peridica.

Realiza una infografa o lnea de tiempo con esquemas y grcos en la cual guren las diferentes teoras del origen de la vida aqu expuestas.

Por qu los aminocidos y cidos nucleicos son molculas ms complejas que el oxgeno, metano o amonaco?

Observ los siguientes videos sobre el origen del universo y el origen de la vida y disctelos en clase.

http://www.youtube.com/watch?v=2mC2DM8xQPA (origen del universo)

http://www.youtube.com/watch?v=R3-OcZF8-Fc (origen del universo)

http://www.youtube.com/watch?v=zCIR5lYDLOw (el universo, los planetas y la tierra)

http://www.youtube.com/watch?v=XOhd0yXy2tY (origen de la tierra)

http://www.youtube.com/watch?v=umOCP0v2yBs (origen de la vida)

http://www.youtube.com/watch?v=6gpJgSqOYk4 (origen de la vida)

http://www.youtube.com/watch?v=1-FbUNO2UzA (origen de la vida)

http://www.youtube.com/watch?v=E9xFyecNMUE (teora de Oparin)

Advertencia: hasta la fecha de publicacin estos videos estuvieron a disposicin en la red.Investiga sobre las teoras del origen de la vida y escribe un pequeo ensayo que cuente las teoras que no han sido relatadas en este captulo y cmo stas se relacionan con las que s hemos contado. Finalmente, dejar en claro cul es tu pensamiento y razonamiento respecto al origen de la vida y las diferentes teoras. Cul te gusta ms? Y Por qu?, Cul te parece ms fantasiosa? Y Por qu?

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Actividades:

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Bio-loga Molecular, La logia desconocida * Por Mariano All y Paola Bertucci

La palabra logia posee mltiples significados los cuales estn ntimamente relaciona-dos con su etimologa (estudio del origen de una palabra). Juguemos, entonces, a inda-gar en el significado de esta palabra. Podemos asociarla al snscrito (lengua clsica de la india, muy relacionada con el budismo) con el significado de loka: mundo, lugar, pero tambin con el latn locus lugar y lucus bosque sagrado. Logia tambin se relaciona con logos derivado del griego que significa verbo, palabra. Si tomamos todas estas acepciones juntas podemos llegar al significado general de la palabra lo-gia: lugar de reunin donde se habla o se transmiten enseanzas a travs de la palabra. En este libro desarrollaremos muchos conceptos, ideas, hiptesis y teoras sobre la Bio-loga Molecular de nuestros das. Trataremos de transmitir estos conocimientos de una forma completamente diferente a la escuela clsica de enseanza. Cuentos, ancdotas, historias, viajes en el tiempo, y analogas sern el esqueleto central a partir del cual se desprendern los conceptos biolgicos fundamentales. Palabras simples y preguntas y respuestas en un lenguaje cercano nos servirn de nexo entre el conocimiento y su entendimiento. Es aqu, en este libro, en este lugar de reunin donde comenzaremos el recorrido a travs de la logia desconocida: La Bio-loga Molecular.La ciencia y la tecnologa estn avanzando a pasos agigantados. Nuestro mundo de hoy es muy distinto al de nuestros padres, pero tambin es muy diferente al que vern nuestros hijos o nietos. Un buen ejemplo es el de los telfonos celulares, cuyo primer

ejemplar surgi en el ao 1983. Pareciera que estamos hablando de hace mucho tiempo, pero han transcurrido apenas 25 aos. En ese ao el telfono Motorola DynaTAC 8000X sali a la venta y, por supuesto, estaba fuera del alcance de la mayora de las familias. Era ese enorme ladrillo, como solamos decirle, que pe-saba cerca de un kilo, pareca un walki-talkie y nos permita hablar slo durante una hora. Sin embargo, todos estbamos fascinados con la nueva tecnologa de la telefona celular. Hoy en da, la gran mayora de la gente carga un pequeo y

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esttico telefonito con el que puede hacer casi cualquier cosa, sacar fotos, filmar videos, hablar por teleconferencia, ver pe-lculas, chequear mails, etc. Lo mismo ocurre con los televi-sores que dejaron de ser gigantes cuadradotes para ser unos hermosos, pequeos y ultrachatos LCDs (pantallas de cristal lquido) que nos permiten llevar el cine a casa. Tambin lo vemos con las computadoras; el primer ejemplar conocido como Z3 fue creado por Konrad Zuse en 1941 y ocupaba una habitacin entera mientras que hoy en da podemos colocar-las en un bolsillo. Cada vez que sale un juego nuevo, se nece-sita ms memoria o un procesador ms rpido o una placa de video ms moderna. No podemos cargar un juego nuevo en una Pentium 100, ni soarlo. Algo ms o menos parecido es lo que ocurre en el campo de la Biologa Molecular, aunque todava no sepamos de qu se trata, s es importante que seamos conscientes de que cam-bia y de que lo hace muy rpido. Las nuevas tecnologas nos van permitiendo conocer cada vez ms y ms cosas sobre la vida: encontrar curas o paliativos para ciertas enfermedades, utilizar nuevas fuentes de energa, desarrollar frutas y verdu-ras ms grandes y ricas, entre otras muchsimas cosas. Por supuesto todos estos avances en la Biologa Molecular tienen un fuerte impacto en nuestras vidas. Para empezar a hablar de la Biologa Molecular es necesario primero hablar de Biologa y, a su vez, para comenzar a ha-blar de Biologa tenemos primero que conocer mnimamente cmo clasificamos los materiales que conforman los elemen-tos que nos rodean y que nos forman a nosotros mismos. Como tantas veces nos han mencionado los maestros de Ciencias Naturales en la escuela, hay dos tipos de materia que todo lo conforman.En primer lugar conocemos la materia inorgnica, con la cual estamos en contacto en nuestra vida cotidiana cuando le ponemos sal a nuestra comida, cuando levantamos una linda piedra en un viaje o nos colgamos un collar de piedritas, as tambin como cuando nos damos un bao, nos sumergimos en las olas marinas o tomamos un vaso de agua cuando te-nemos sed.

La tecnologa ha cambiado radicalmente. a. Telfono celular Motorola DynaTAC 8000X. b. Celular de nuestros tiempos que permite filmar, conectarse a Wifi, sacar fotos, estre otras muchas cosas. c. Televisor de los de antes. d. LCD, pantalla de cristal lquido ultra-chata. La definicin de estas pantallas ha aumentado enormemente respecto a las viejas tecnologas. e. Primer computadora, creada por Konrad Zuse en 1941.f. Hoy en da, las computadoras porttiles entran en un bolsillo.

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Materia inorgnica? a. La sal es un tipo de materia inorgnica. b. Lo mismo con las piedras preciosas, los cristales y las rocas comunes. c. El agua tambin es materia inorgnica.

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MMMMMMatta eerrerriaia ininnoorgna.. LaLa ssalllal eess uununu tippodedee maaaaatett ririiia a ininnorgb.bb. LoL mmissmmoo ccon llppipiieedee raaas prrp eccciooi sas, lcrriisstatallles yy y lalas s rocaascoommmuunness. cc. EEEl agugutaammbmbbiin eess mmaterriinnoorgggnicccaa.

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El otro caso es el de la materia orgnica, la cual tiene una caracterstica general, todas las molculas de materia orgnica estn formadas por tomos de carbono que se unen entre s y que pueden estar acompaados de tomos de hidrogeno, azufre, nitrgeno y oxigeno. Hay cuatro grandes grupos de materia orgnica, que mencionaremos para poder ir acercndonos, sin darnos cuenta, al final de la narracin, o sea, a la Biologa Molecular. La cera de las velas que prendemos cuando se nos corta la luz, el aceite que usamos para preparar papas fritas con huevo frito, la manteca con la que untamos el pancito del desayuno y la grasita que se nos acumula cuando comemos muchas cosas ricas, son el primer tipo de materia orgnica, los lpidos.En segundo lugar, estn los hidratos de carbono como, por ejemplo, el azcar que utilizamos para endulzar el t, el caf, la chocolatada o bien la que se usa para hacer caramelos y chupetines.El siguiente grupo es el de las protenas que tienen muchsimas funciones distintas y las encontramos en el interior de los seres vivos, como en la carne que compramos en el supermercado. El ltimo grupo, que probablemente te resulte el menos conocido es el de los cidos nucleicos. Nos reservaremos lo que son para ms adelante pero podemos decir que se encuentran en todas las clulas de todos los organismos.

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Materia orgnica? a. La cera de las velas, los aceites y la manteca son todas formas distintas de lpidos. b. Los caramelos y chupetines estn hechos principalmente de hidratos de carbono. c. Las bacterias, medusas, las vacas, los tulipanes, los peces y las vaquitas de San Antonio son ejemplos de seres vivos que, como todos los dems, poseen protenas y cidos nuclecos dentro de sus clulas.

Ahora s, sabiendo que hay materia inorgnica y materia orgnica y sabiendo que este ltimo grupo est formado por lpidos, hidratos de carbono, protenas y cidos nucleicos estamos preparados para dar un paso ms y tratar de comprender qu es la Biologa.

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La Biologa es una ciencia que se dedica a estudiar los seres vivos, pero. . .

qu es un ser vivo?Sin darnos cuenta hemos entrado en un terreno sinuoso y resbaladizo ya que no es tan sencillo definir la vida. Para esto tenemos que englobar una serie de caractersticas que sean exclusivas de los organismos que poseen vida, lo cual es una tarea bastante dificultosa y que depende de una difusa definicin. Ya hemos hablado un poco sobre esto en el captuo anterior, sin embargo trataremos de ir ms lejos. Podemos decir que consideramos a un ser vivo como aquel individuo que:

a. Posee un material hereditario llamado cido desoxirribonucleico (ADN), que es el ltimo tipo de materia orgnica que mencionamos.

b. Tiene la capacidad de metabolizar, o dicho en otras palabras, de transformar cosas grandes en ms pequeas y viceversa, permitindole por un lado obtener energa de aquello que ingiere y por otro formando sus propias molculas org-nicas.

c. Responde de diversas maneras a su entorno o ambiente.d. Se reproduce o deja ms copias de s mismo.

La verdad es que estas particularidades no encierran a todos los seres vivos que cono-cemos siendo el mejor ejemplo el de los virus. Los virus son partculas que pueden ser incluidas entre los seres vivos ya que poseen material hereditario, responden al entorno y se reproducen (puntos a, c y d) pero, sin embargo, no metabolizan ni pueden copiarse por s mismos (puntos b y d) sino que requieren de otros organismos que s lo hagan, quedando as afuera de la categora de ser vivo. La palabra vida proviene de vita, en latn, que es un concepto abstracto y muy complejo, sin embargo hay una caracterstica distintiva de la vida que no hemos men-cionado an y sobre la cual es importante que nos detengamos:

Entonces, las clulas son organismos vivos o los conforman pero... Qu son las clulas exactamente?

Para la Real Academia Espaola la definicin de clula es la siguiente:f. Biol. Unidad fundamental de los organismos vivos, generalmente, de tamao mi-croscpico, capaz de reproduccin independiente y formada por un citoplasma y un ncleo rodeados por una membrana.Esta es otra definicin difusa sobre el tema de la vida pero, peor an, es errnea. Es muy extrao que nada ms ni nada menos que a la REAL ACADEMIA ESPAOLA se le haya pasado un detalle como ste: por ejemplo las bacterias son clulas que, a diferencia de las que conforman nuestros cuerpos, dems animales y a las plantas, no tienen ncleo, pero an as, siguen siendo clulas. Todava no hemos hablado del ncleo celular pero algo, alguna vez, habrs escuchado. Igualmente, lo sepas o ests

todos los seres vivos que conocemos estn formados por clulas y todas las clulas son o forman parte de seres vivos.

por aprenderlo, estas clulas sin ncleo son las denominadas clulas procariotas y son tan clulas como aqullas que poseen ncleo. Sin embargo, ms all de este error en la definicin, es cierto que las clulas son la unidad bsica de los seres vivos. Hay mu-chos tipos de clulas distintas, con capacidades distintas, con funciones distintas, con estructuras distintas, pero todas las clulas estn formadas, principalmente, por los cuatro tipos de materia orgnica. Si hacemos un esfuerzo quizs podamos recordar cmo nos dijeron que lucen las clulas. Nos ensearon que tienen forma de huevo frito, que estn delimitadas por una membrana que encierra el citoplasma y que en l se encuentra el citoesqueleto celular. Tambin nos ensearon que el citoesque-leto es la parte estructural que sostiene y le da forma a las clulas y que puede imaginarse como si fueran tirantes que van de lado a lado de la membrana. Adems, nos contaron que la mayora de las clulas tienen un ncleo circular.

en el cual se encuentra el material gentico, el ADN, que contiene toda la in-formacin gentica. Sin embargo, vamos a necesitar cambiar radicalmente esta visin de la clula.

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Vamos a borrar automticamente, de nuestras cabezas, la imagen del huevo frito donde la clara representa el citoplasma y la yema el ncleo! Entonces, esa imagen montona y abu-rrida de la clula ya es historia y empezamos a aprender todo de cero, de nuevo... respecto a algo que pensbamos conocer pero que, sin embargo, desconocamos completamente. Es sumamente difcil generar una idea nueva sobre un concepto viejo, es por eso que tratare-mos de repetir todas las veces que haga falta y de todas las maneras posibles todo lo que sea necesario para que cambiemos esas viejas y errneas ideas en nuestras cabezas.

Cmo es una clula?a. Huevo fritob. Vieja idea de cmo es una clula, similar a un huevo frito, achatada, con un ncleo redondo y tirantes que representan el cioes-queleto.c. En las clulas todo est en constante movimiento y no hay espacios vacos.

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c

Nuestras clulas se parecen mucho ms a una pecera llena de animalitos sper movedi-zos que al huevo frito. En cierta forma es como nuestra computadora, por fuera parece esttica, nuestros abuelos pensarn que es imposible que transmita una sensacin de dinamismo o movimiento. Sin embargo, si cargamos juegos como el Need for Speed, Medal of Honor o el mismsimo Doom en cualquiera de sus versiones les haremos cambiar de opinin. Esto mismo pasa con la clula. En su interior nada es esttico, ocurren miles, millones de cosas por segundo, todo est en movimiento, el ncleo apa-rece y desaparece al comps de la divisin celular; el ADN se hace visible al microscopio en un momento y en otro vuelve a ser invisible y pequeas vesiculitas salen y entran de la clula en forma totalmente controlada y direccionada. Si, as es, todo est finamente regulado, todo est increblemente sincronizado y todo son MUCHISIMAS COSAS. Se dice que en el interior de la clula hay tantas molculas como estrellas en nuestra galaxia y todas ellas son completamente dinmicas. Prestemos atencin, ahora, a nues-tra nueva imagen de clula, all tambin, vemos el ncleo celular lleno de poros, el retculo endoplasmtico, golgi, mitocondrias, y componentes del citoesqueleto. Todos los actores principales de la vida celular han sido retratados, pero cun diferente es la imagen qu diferente es la sensacin que nos transmite Para tratar de acercarnos un poco ms a la concepcin de clula y a los procesos que en ella ocurren, vamos a profundizar un poco en su estructura. Como dijimos, la clula est delimitada por una membrana denominada membrana plasmtica la cual controla el intercambio de materiales entre el interior y el exterior celular. Esto permite que el medio intracelular o citoplasma tenga caractersticas diferentes al medio extracelular y que la comunicacin entre ambos contextos se d, principalmente, a travs de esta membrana. Pero...

cmo se da esta comunicacin si hay una barrera de por medio?Enormes cantidades de protenas e hidratos de carbono (dos de las cuatro formas de materia orgnica) se encuentran inmersos en esta membrana de lpidos (otra de las cuatro formas de materia orgnica). Los mares que envuelven a ambos lados la mem-brana se encuentran en constante movimiento as como tambin los lpidos, protenas e hidratos de carbono de la membrana plasmtica se mueven fluidamente de un lado para el otro o bien exponiendo partes internas hacia el exterior y viceversa. Si pudieras mirar un trocito de esta membrana veras algo similar a miles de hormigas caminando de un lado para otro, una bien pegada a la otra llevando sobre s hojas, bichitos y otros alimentos de diversos tamaos y formas.

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La membrana plasmticaLa membrana plasmtica es una bicapa de forfolpidos (en azul), un

tipo de lpidos, que aisla el medio intracelular del extracelular. En ella se encuentran sumergidas miles de protenas que la atraviesan formando poros o bien

que por los que pasan ciertas molculas (protena en rojo), receptores celulares (en violeta) y otras protenas que pueden estar del lado interno o bien del lado externo de la clula (en

verde). Del lado externo de la membrana tambin pueden encontrarse hidratos de carbono (cadeni-tas en rojo). Tanto los fosfolpidos como todas las molculas sumergidas en la membrana plasmtica se

encuentran es constante movimiento.

La membrana plasmticaLa membrana plasmtica es una bicapa de forfolpidos (en a

tipo de lpidos, que aisla el medio intracelular del extracelular. Eencuentran sumergidas miles de protenas que la atraviesan formando por

que por los que pasan ciertas molculas (protena en rojo), receptores celulares (en

Algunas protenas inmersas en la membrana plasmtica se agrupan formando poros o canales que van del lado externo al lado interno y que se abren ante determinados est-mulos, permitiendo el pasaje especfico de algunas molculas pero no de otras. Otras protenas se unen en el exterior de la clula a determinadas molculas extracelulares (que estn fuera de la clula) y las transportan hacia el citoplasma (el interior).

Tambin estn aquellas protenas que cuando se unen a una molcula especca, como puede ser una hor-mona, que se encuentra en el medio extracelular, cambian su conformacin y, como consecuencia, exponen lugares de unin para otras protenas que se encuentran en el citoplasma. As, esas protenas intracelulares reconocen a la regin interna de la protena de membrana y se unen a ella, la modican, se modican a ellas mismas y a su vez, modican a otras protenas que andan sueltas por el citoplasma. La protena reci-entemente modicada tambin cambia de forma, se mueve velozmente en ese mar estrepitoso hasta que encuentra otra protena a la que reconoce y la modica. Estas ltimas, al ser modicadas se activan modi-cando otras protenas que modican a otras y as sucesivamente, producindose muchos cambios dentro de la clula que responden a esa primera molcula extracelular que se uni a su protena receptora en la membrana plasmtica. Este contacto y la sucesin de modicaciones de protenas en el interior de la clula es una cascada de seales que se asemeja a la que se produce en el efecto DOMIN, cuando se empuja la primera cha paradita del domin que tira a la de al lado y sta a la siguiente, y as sucesivamente hasta que cae la ltima.

Efecto domin. Las cascadas de sealizacin, desde el exterior al interior celular, se asemejan al efecto domin.

Las organelasAlgunos ejemplos de organelas son el Retculo Endoplasmtico (en morado) y el Aparato de Golgi (en rojo). Ambos son sacos formados por una bicapa de fosfolpidos, similar a la mem-brana plasmtica, que se en-cuentran involucrados en una diversidad de procesos celulares.

Ms all del desorden, nos deja una linda sensacin o nos saca una sonrisa; esta cascada de fichitas tuvo un efecto y para que vuelvan a estar como antes, prolijamente una al lado de la otra, algo debe pasar, tendremos que gastar energa y ordenarlas nuevamente una por una. Analgicamente, la clula tambin deber gastar energa. Es importante saber que existe una gran diversidad de este tipo de cascadas de seales y millones de efectos diferentes y que, sin embargo, todos estn sumamente controlados y regulados, nada es por casualidad. El aislamiento parcial y la comunicacin controlada entre el interior y el exterior celular es una de las caractersticas esenciales que permitieron el desarrollo de la vida.Dijimos que hay organismos que son una sola clula. Como cualquier individuo estos organismos unicelulares requieren energa para vivir y generar los compuestos orgni-cos necesarios para su estructura y metabolismo. En el caso de las clulas de los orga-nismos pluricelulares (con ms de una clula) ocurre exactamente lo mismo. La clula es una unidad funcional y, como tal, requiere incorporar energa y materia y expulsar los deshechos. En este sentido las clulas (si hablamos de las clulas eucariotas que son las que tienen ncleo, a diferencia de las bacterias) poseen diversos compartimentos delimitados por una bicapa, o sea dos capas, de lpidos similar a la membrana plasm-

tica. Cada uno de estos compartimientos tiene una funcin distinta en el metabolismo celular y, normalmente, son lla-mados organelas.

Algunos ejemplos de organelas son el Retculo Endoplasmtico y Aparato de Golgi.

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Cada una de estas organelas cumple funciones especficas y de suma importancia para la vida de la clula, pero se encuentran funcionalmente asociadas.

Otro componente celular es el citoesqueleto que no slo sirve de sostn, de anclaje de las organelas, sino adems de rutas de transporte de protenas y vescu-las. Conocemos tres tipos de componentes del citoes-queleto (tampoco entraremos en detalle) formados por miles de protenas que se unen creando filamentos o tbulos. Una vez ms estamos en presencia de estructuras dinmicas, estos filamentos y tbulos se ensamblan y desensamblan constantemente, se forman en un extremo y se desarman en el otro, generando movilidad celular y direccionalidad de las vas de transporte de molculas.

Muy a grandes rasgos podramos decir que el retculo endoplasmtico es una especie de mega-red-de ca-nales o tubos por donde circulan miles de protenas de un lugar a otro de la clula, como si fueran atajos, pero es, adems, una especie de fbrica de protenas y lpidos. Por su parte, el aparato de Golgi, es como el centro de distribucin del correo central, recibe la mercadera en nuestro caso protenas, las empaqueta, las clasica, las etiqueta (las modica qumicamente) y enva a su destino nal. En este libro no vamos a centrarnos en ningn detalle de estas organelas, pero es importante que vuelvas a recordar que dentro de la clula estn ocurriendo millones de procesos a la vez y que todo lo que all ocurre es absolutamente dinmico y est ntimamente relacionado.

Imaginemos miles de tubos interco-nectados, con lquido uyendo a ve-locidades enormes con millones de robotitos movindose de un lado hacia otro, fbricas de estos robotitos, lugar-es donde los modican, los meten en cajas, los etiquetan y los despachan, con una eciencia innitamente mayor a cualquier actividad humana seme-jante.

El citoesqueletoArriba se esquematizan los tres componentes del citoesqueleto, en rosa los Microfilamentos de Actina, en azul los microtbulos y en amarillo los Filamentos intermedios. Abajo, fotos tomadas en el microscopio de tinciones realizadas en clulas especficas para cada componente del citoesqueleto.

Microlamentos Microtbulos Filamentos intermedios

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Todos los compartimentos celulares se encuentran completamente interrelacionados ya que estn conectados directamente por las membranas, mediante el citoesqueleto y el citoplasma. Todo se encuentra en constante movimiento viajando de ac para all mientras ocurren millones de reacciones qumicas a partir de las cuales las clulas generan la energa necesaria para vivir. Recordemos que cada clula necesita todos sus componentes desde el ms grande hasta el ms pequeo, la clula no es la suma de unas cuantas partes sino que es el producto de la interrelacin y coordinacin de todas esas partes y, adems, de los efectos de su entorno, debemos ver a la clula como un todo.Si hemos logrado imaginar a las clulas que forman nuestro cuerpo y las que nos per-miten ver estas palabras, procesarlas en nuestro cerebro (haciendo lo que comnmente llamamos leer y entender) y opinar al respecto como para decir: esto es re-aburrido o nunca me haba puesto a pensar en qu increble es este mar microscpico que permite la existencia de los seres vivos, entonces, estamos por entrar al mundo de la compleji-dad y dinamismo de la vida. Pero nos olvidamos del ncleo! Todas las clulas eucariotas tienen un ncleo y es aqu donde se encuentra la informacin gentica almacenada...

No es eso es lo que nos dijeron siempre?Los genes, el genoma humano, la herencia, los parecidos a nuestros padres, hermanos,

primos o abuelo, etc...

Pero cunto entendemos realmente sobre qu es esto?

Por qu tengo la nariz de mi mam, la boca de mi pap pero soy alto como mis abuelos paternos?

Por qu mis paps tienen ojos marrones y yo azules?

Por qu los humanos damos bebs humanos, las hormigas hormiguitas, los peces pececitos y las vacas terneritos?

A lo largo de este libro esperamos poder responder estas preguntas y poder acercarnos a la comprensin de los procesos que rigen esas respuestas. Por ahora slo adelantaremos algo, dijimos que dentro del ncleo que es una especie de gran organela, se encuentra el ADN (cido desoxirribonucleico) que es un cido nucleico (la ltima forma de materia orgnica que mencionamos). ste ser uno de los actores principales a lo largo de este libro tratando de responder a estas preguntas. Sin embargo, en esta organela no slo hay ADN sino que tambin hay gran diversidad de protenas que cumplen muchas funciones y otra enorme variedad de molculas. Tam-bin habita el ncleo un primo cercano del ADN, el ARN (cido ribonucleico), aunque ste viaja todo el tiempo del ncleo hacia el citoplasma llevando informacin, como un cartero. Con todo lo dicho, podemos decir que estamos ya en el terreno de la Biologa Molecu-lar. Esta disciplina se encarga de estudiar las bases moleculares de la vida, esto significa que su objetivo es el estudio de las biomolculas (protenas, lpidos, hidratos de car-

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bono y cidos nucleicos), cmo interaccionan entre s, de qu manera unas regulan la presencia, la degradacin, la activacin e inactivacin de las otras, cmo se involucran en el metabolismo celular, en la trasmisin la informacin de clulas madres a clulas hijas y cmo se regula que ciertas regiones del ADN sean utilizadas para formar prote-nas y otras no, entre una gran variedad de otras cosas. Para finalizar esta introduccin al mundo de la clula vamos a dejar una serie de links a diferentes videos alojados en youtube para que podamos ver animaciones que ejempli-fican con claridad los conceptos que hemos desarrollado en esta introduccin:

http://www.youtube.com/user/marianoallo (2 videos)http://www.youtube.com/watch?v=EaJMBwwmwYc

http://www.youtube.com/watch?v=zc9IegrKCJ8http://www.youtube.com/watch?v=lBvIXacQJH8

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LOGO: El genoma de la Tortuguita? * Por Mariano All

La historia de mi vida, como seguramente lo ser la historia de la tuya, est plagada de hechos puntuales que por algn motivo dejaron su huella a lo largo de mi niez, adolescencia y adultez. Esas marcas por ms sutiles que hayan sido sern recordadas despus de muchos aos, se convierten en eventos que perduran en nuestra mente a travs del tiempo y eso nos hace pensar que algn papel importante tuvieron en ese momento puntual de nuestra vida. Mi infancia transcurri en un pequeo y hermoso pueblito del interior de la provin-cia de Buenos Aires llamado Carhu, a orillas del Lago Epecun, muy conocido en aquellos tiempos por las propiedades curativas de sus aguas. Carhu es una palabra mapuche y su significado es lugar verde. Su nombre perdura desde los tiempos en

Carhu-Epecun. A orillas del Lago Epecun se encuentra ubicada la ciudad de Carhu. El Lago fue muy conocido por las propiedades curativas de sus aguas.

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que fue asentamiento de avanzada en la Conquista del Desierto hace ms de 130 aos cuando naca siendo un fortn. Podra decir que en cierto modo crec en el medio del desierto, alejado de las grandes ciudades. Carhu tan slo posea tres escuelas prima-rias y la tecnologa ms avanzada era la sirena del pescador que todos los viernes daba aviso de su presencia recorriendo con su camioneta roja las calles de la pequea ciudad. En este contexto y cuan-do estaba terminando mi escuela primaria, all por 1987, ocurri un hecho fantstico, casi mstico. La cooperado-ra de la escuela haba logrado juntar el dinero suficiente para comprar una computadora, s COM-PU-TA-DO-RA: un artefacto mgico a nuestro entender, sin duda salido directamente de los cuentos de ciencia ficcin. Pero en este caso era realidad y all estaba. La flamante sala de computacin se haba transformado en lo ms parecido a la NASA que por aquel entonces pudiramos imaginar. En cada oportunidad que tenamos durante los recreos o salidas al bao nos acercbamos sigilosamente a la puerta con la intencin de poder sentirnos cerca de semejante dispositivo. El solo hecho de mirarla nos haca sentir im-portantes, portadores de una tecnologa ultramoderna. Sabamos que la primera computadora del mundo se ha-ba puesto en funcionamiento 50 aos antes, ms preci-samente en 1947 en la Universidad de Pensilvania. Hecho que sin duda, cambiara la historia de nuestra cultura. Si miras a tu alrededor y prestas un poco de atencin sobre cmo se desarrolla nuestro mundo hoy, estars en condiciones de apreciar que sin computadoras todo sera MUY DIFERENTE!

Pero antes de seguir, hagamos un poco de historia y veamos cmo los humanos pasa-mos de contar con palitos hasta las playstation 3 de nuestros das.A lo largo de este libro viajaremos (con nuestra enoooorme imaginacin) a travs del tiempo en varias ocasiones. Por medio de nuestra mquina del tiempo virtual algunas veces recorreremos el pasado y en otras exploraremos el futuro.Inauguraremos nuestro primer viaje haciendo un recorrido por diferentes pocas, tra-tando de rastrear el rbol genealgico de nuestras computadoras. Y la primera parada ser en Grecia y Roma antigua, hace ms de 2.000 aos. All se utiliz uno de los primeros dispositivos mecnicos para contar: el baco (aunque en realidad se cree que su origen es asitico). Este dispositivo era muy sencillo, constaba de cuentas ensarta-das en varillas que a su vez estaban montadas en un marco rectangular. Al desplazar las cuentas sobre las varillas, sus posiciones representaban valores almacenados. Por supuesto que a este dispositivo no se le puede llamar COMPUTADORA, ni siquiera CALCULADORA, pero fue uno de los primeros instrumentos utilizados por el hombre para almacenar informacin numrica y facilitar las operaciones matemticas. Algo similar hemos usado alguna vez (al menos los hombres) jugando al metegol para llevar la cuenta de los goles.

na del tieempmpo o vivirtrtrtrtrtrtual algunas uturo.do pporor ddififffiffeeeere enennnnnteteeteessss ppppppppppppooccccocoocoooooooococo asaasaasasaaass,, , , , trtrrrrrrrrttrtrtrrrtraaaaaaaaaaa----utaadodoraraaass.ss YY Y llll lla aaa aaaa prprprprprprprp imimmimimimmmmmerererrerre aaaaaaa aa papapapapapapapaapapapaapapap rararararararrrarararaaaadadaddadadadaddadadadadaadaadadad s. AAlAlAll s ssss seee e e ututtttttututttilililillilllililililili iziiziizzizizizizizz unununuununnunununnoooooo oooooo oo oo dedededddededdde lllllllllll llllllososososososossossssososs

unnqquue e eneennnen r rrrrreaeaeaaaae lililililililililiiidadadadadadadaad d ddddddd d d sesesesessesesseseeee cccccc rrereeererererrrr eeeeeee ququququuuquququuquuquuquqqquququuqqq eeee eeconnststabababba aaa a dededdd c ccccccccueuuueueu ntntnttntntaasasasassaaaaa e e ee eeensnsnsnsnsnsnsnnssnssnnnsaraaaaaaararraraaaaa ttaattaaaaaa--------rco rectctaannguguguugulalalalar. AAAAA AAAAAAAAll l llll dededededdededededeeddespspsppspsppspspppsppppppppppplalallalalalalalaalaalalaallaallalalaazazazazazazaaaazazazazzazzazazaazazzz rrrr rrrrrrrrrrrrran valoreses a almmmlmacacaccacacennnnee adaddaddadadadadaadadddddosooooosooosoossooosss.. . . PPPPPPoPoPoPoPoPPooPPoPPoPPPPPPPPoPPPP rrrrrrrrrr OMPUTADORORAA,, ninininiinininiii s s s s iqqiqiqiqqiqiqqqquuuuuiiiuiiuiuiiiuu ererererrrerrerererrerrererrreraaaaaaa aaaaaaaaaaaa ntos utilizados pporr e ellll hohohohohohoohohohombmbmbmbmbmbmbmbmbbmbbbmbmbbbmbmmm rerererereeerererrere eraciones s maatetemticaas.s. AAAAA AAAlglggglglglgllgoooo oooougando alal mmettegegoll para a llevvvarararr

a. La NASA en mi escuela. El amarillento moni-tor de la vieja computadora de mi escuela primaria dibujaba cuadrados, tringulos y rectngulos a medida que avanzaba la tortuguita del Logo. Era el dispositivo ms moderno al que pudiramos tener acceso a fines de la dcada del 80. b.El baco. Una versin moderna del antiguo ins-trumento greco-romano utilizado como primera calculadora manual.

a

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Nos adelantamos 1.500 aos en el tiempo para ver otro invento mecnico interesante: la Pascalina inventada por Blas Pascal (1623 - 1662) en Francia y posteriormente mejo-rada por Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716) de Alemania. En esta mquina (ahora s podramos llamarla primera calculadora mecnica), los datos se representaban mediante las posiciones de los engranajes y se introducan manualmente estableciendo las posiciones finales de las ruedas, de manera similar a como leemos los nmeros en el cuentakilmetros de un automvil. Esta calculadora primitiva tena un tamao algo menor que una caja de zapatos y era de forma baja y alargada. En su interior se dispo-nan unas ruedas dentadas conectadas entre s, formando una cadena de transmisin, de modo que cuando una rueda giraba completamente sobre su eje haca avanzar un grado a la siguiente.

Las ruedas representaban el sistema decimal de numeracin. Cada rueda constaba de diez pasos, para lo cual estaba convenientemente marcada con nmeros del 9 al 0. El nmero total de ruedas era ocho, seis ruedas para representar los nmeros enteros y dos ruedas ms, en el extremo izquierdo, para los decimales. Con esta disposicin se podan manejar nmeros enteros entre 0,01 y 999.999,99. Tambin existan algunas de slo 6 ruedas (ver foto) que slo contaban nmeros enteros.Mediante una manivela se hacan girar las ruedas dentadas. Para sumar o restar no ha-ba ms que accionar la manivela en el sentido apropiado, con lo que las ruedas corran los pasos necesarios. Cuando una rueda estaba en el 9 y se sumaba 1, sta avanzaba hasta la posicin marcada por un cero. En este punto, un gancho haca avanzar un paso a la rueda siguiente. De esta manera se realizaba la operacin de adicin. A lo largo de los aos, Pascal construy una cincuentena de modelos o versiones de la Pas-calina, en su afn de conseguir una calculadora que realmente le satisficiera. A pesar de la calidad tcnica del invento, y del prestigio que le vali a su autor, la Pascalina no tuvo repercusin en las oficinas reales ni goz de gran aceptacin. Una verdadera pena.

La Pascalina. Inventada por el Francs Blaise Pascal fue la primera calcu-ladora mecnica de la historia.

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Pero y.. la primera computadora? Podramos decir que la primera computadora fue inventada en 1837, y construida 110 aos ms tarde si, medio loco no? Llev casi ms tiempo que las mismsimas Pirmides Egipcias! Est claro que su inventor fue un adelantado, como muchos otros personajes que han escapado al tamiz que impone su tiempo y su tecnologa El nacimiento intelectual de la primera computadora fue en el siglo XIX y fue conocida como la mquina analtica o diferencial creada por Charles Babbage, profesor mate-mtico de la Universidad de Cambridge. En aquella poca la elaboracin de las tablas matemticas era un proceso tedioso y propenso a errores. En 1823 el gobierno Britnico apoy a Babbage para crear el proyecto de una mquina de diferencias, un dispositivo mecnico para efectuar sumas repetidas. Al mismo tiempo, un fabricante de tejido Francs, Charles Jacquard, haba creado un telar que poda reproducir automtica-mente patrones de tejidos leyendo la informacin codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rgido. Al enterar-se de este mtodo, Babbage se dedic al proyecto de la mquina analtica, de manera que se pudiera programar con tarjetas perforadas para efectuar cualquier clculo con una precisin de 20 dgitos. La tecnologa de la poca no bastaba para hacer realidad sus ideas. El mundo no estaba listo, y no lo estara por cien aos ms. La mquina no pudo ser construida debido a razones de ndole finan-ciera, poltica y legal. Computadoras que fueran lgicamente comparables a la mquina analtica slo pudieron ser construidas un siglo ms tarde. Como dije: Babbage, un adelantado.As llegamos a la ltima estacin de nuestro pri-mer viaje en el tiempo: 1947. En la Universidad de Pensilvania, en los Estados Unidos de Nortea-mrica, por fin se cre la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), la primera computadora electrnica (aunque muchos sostie-nen que la primera en realidad fue la Z3 un mo-delo creado en Alemania en 1941 y destruido du-rante bombardeos en la segunda guerra mundial en Berln). Esta increble mquina ocupaba todo un stano de la Universidad con una superficie de 167 metros cuadrados, tena ms de 18.000 tubos de vaco, consuma 200 KW de energa elctrica y requera todo un sistema de aire acondiciona-do para bajar los 50C a los que llegaba la sala por su funcionamiento, pero tena la capacidad de realizar cinco mil operaciones aritmticas en un segundo. Es casi imposible imaginar semejante computadora!.

ab

a. La primera computadora? Fue quizs el nacimiento in-telectual de la primera computadora Charles Babbage de la Universidad de Cambridge creaba un dispositivo capaz de realizar sumas repetidas: la mquina analtica de Babbage.b. La ENIAC. Finalmente durante 1947 y en los Estados Unidos de Norteamrica se invent la primera computadora. Ocupaba todo un stano de 167 metros cuadrados.

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Desde aquellos tiempos y hasta nuestros das la tecnologa ha avanzado a un ritmo vertiginoso, tal es as que en 2005 una empresa japonesa present la computadora ms pequea del mundo: PICOTUX, de un tamao casi invisible 35mm x 19mm x 19mm! Increble.

Pero regresemos ahora a mi pueblo, a mi escuela, y a aquella ansiada computadora recin llegada. Tras el enorme esfuerzo realizado por la cooperadora, todos queran formar parte de la exploracin de ese extico dispositivo. En poco tiempo el taller de computacin agot sus vacantes, por suerte y tras un sufrido sorteo, yo haba quedado dentro del grupo que iba a trabajar con aquel sofisticado aparato. Recuerdo perfectamente, casi con melancola, aquella tarde donde por primera vez

pude sentarme frente al amarillento monitor de nuestra computadora. Estbamos aprendiendo el lenguaje LOGO, que an actualmente es uno de los nicos lenguajes de programacin cuyas instrucciones se pueden dar en castellano. Mi tarea era utilizar la tortuguita (algo as como lo que hoy llamamos cursor en nuestras computadoras) para dibujar un simple cuadrado o si era muy osado, un rectngulo. Todos quedamos maravillados por aquella experiencia, escribir un par de lneas en la computadora y a los segundos ver dibujado en la pantalla aquello que nosotros habamos planificado previamente en una hoja cuadriculada.Est claro que hoy podemos hacer cosas mucho mejores y ms divertidas con las com-putadoras, pero la ancdota por extrao que parezca, es til para comenzar a contarles algunos procesos que ocurren dentro de una clula y ms importante an, de focalizar-nos en la informacin que se almacena en el ncleo de la clula y de la que tanto hemos escuchado hablar: La Informacin Gentica.Todos nosotros estamos formados enteramente por clulas, igual que los perros, las vacas, los caballos, las lombrices, los peces, las gallinas, las bacterias que nos enfer-man y hasta los tomates que comemos en la ensalada. Trataremos ahora de meternos

en el interior de una clula y echar un vistazo general a su estructura y funcin. Ya hemos dicho que, muy a grandes rasgos, a la clula la pode-mos dividir en dos compartimentos (a partir de ahora siempre nos vamos a referir a lo que pasa en clulas eu-cariotas, las que forman parte de to-dos los organismos pluricelulares) de los cuales hemos dicho que estos son sumamente dinmicos y variables. Por un lado el citoplasma, una especie de mar donde encontramos todo tipo de molculas movindose a mucha velocidad yendo y vinien-do, separado del medio exterior por

a. La ms pequea de todas. En con-traposicin a la antigua ENIAC, la japonesa PICOTUX slo ocupa un volu-men de 35mm x 19mm x 19mm.

b. La tortuguita. Los primeros dibujos realiza-dos en Logo siempre eran simples figuras geomtricas pre-viamente dibu-jadas en una hoja de papel milimetrado. Dibujar un hombre de palitos similar al del ahor-cado poda llevarnos un enorme esfuerzo mental!

a

b

http://www.picotux.com

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una membrana muy flexible. En medio de este mar encontramos distintas estructuras, que no son ms que construcciones internas realizadas por unos operarios muy parti-culares, a los cuales nos vamos a referir en un segundo. El otro compartimento es el ncleo celular donde encontramos el material biolgico ms famoso del mundo: el ADN. El ADN podemos imaginarlo como un largo hilo de lana de 2 metros de longitud. Ahora cortamos ese hilo en 23 pedacitos y lo enrollamos lo mximo posible hasta formar 23 ovillitos diferentes. A cada uno de esos 23 ovillos los llamamos cromosomas.Bien, pero para que sirve el ADN?. Por qu se dice que tiene la informacin necesaria para formar un organismo? Cmo est almacenada esa informacin?Para comenzar a responder estas preguntas volveremos a referirnos al lenguaje LOGO y vamos a tratar de hacer algunas comparaciones que pueden ayudar un poco.El lenguaje LOGO fue creado a finales de la dcada del 70 por investigadores del MIT (un instituto muy importante de Estados Unidos) y fue concebido como una herra-mienta de aprendizaje y construccin de conocimiento para nios. El lenguaje fue de-sarrollado en primera instancia para ayudar en la enseanza de conceptos matemticos. Bsicamente y al igual que cualquier lenguaje de programacin, la idea es que uno in-troduce a travs del teclado una serie de rdenes y que la computadora devuelve algn tipo de informacin como respuesta. En el caso del LOGO y en su versin ms sencilla, las instrucciones que uno ingresa en la computadora sirven para realizar algn tipo de dibujo o grfico en la pantalla. En nuestro taller de computacin debamos comenzar dibujando algo en una hoja milimetrada y despus escribir un pequeo programita con las rdenes bsicas del lenguaje para poder dibujarlo en la computadora. Para entender un poco mejor cmo funciona LOGO debemos imaginar que tenemos una tortuguita en el centro de la pantalla y las rdenes le indican a esa tortuguita cmo moverse por la pantalla, pudiendo dejar un marca durante su recorrido y pudiendo borrarla tambin. Entonces las rdenes son del tipo: camina hacia adelante dejando marca 20 pasos, dobla a la izquierda 90 grados, avanza otros 20 pasos, no dejes marca y camina otros 30 pasos, etc, etc, etc.Imaginemos ahora que hemos dibujado un pequeo cuadrado en nuestra hoja y ahora queremos usar LOGO para dibujarlo en la compu, entonces, escribimos las siguientes instrucciones con dicho lenguaje previamente cargado:

PARA CUADRADO

AV 50 (avanzar)GD 90 (girar derecha en 90 grados)

AV 50GD90AV50GD90AV50FIN

En instantes aparecer un pequeo cuadrado dibujado en el centro de la pantalla.

PAPARARA C CUAUADRDRADADADOOO

AV 50 (avanzar)GD 90 (girar derecha en 90 grados)

AV 50GD90AV50GD90AV50FIFINN

En iinsnstatantnteses a apaparerececerr u unn pequ eo cu dadraddo d d bibujado en el centro de la pantalla.

Estas nueve lneas contienen la informacin necesaria para que la tortuguita dibuje el cuadrado. Cada programa tiene un determinado cdigo formado por el conjunto de instrucciones que se le han dado y que puede interpretar. En tal sentido, podra-mos decir que, al igual que un cdigo de un programa de pc tiene la informacin para hacer un dibujo, un juego, o cualquier otro programa, el ADN posee parte de la informacin que se necesita para generar un hombre, una mujer, o un gato. Bien,

ahora compararemos nuestro ADN con un determinado cdigo ingresado en LOGO para dibujar algo. El cdigo del LOGO

est formado por palabras y nmeros, esas palabras for-man rdenes en una determinada secuencia para que

la computadora o, en este caso, la tortuguita realice alguna accin. Anlogamente nuestro genoma

contiene TODA la informacin guardada en una molcula muy especial: el ADN, el cual est formado por repeticiones de unos compuestos qumicos que por aho-ra simplemente llamaremos A, C, G y T. De esta manera, la informacin archi-vada en nuestro genoma est deposita-da en la secuencia de esas cuatro letras Y es muy grande nuestro genoma?, s y mucho, una sola clula contiene 6 mil

millones (6.000.000.000) de letras, 3 mil millones provenientes de la madre y 3 mil mi-

llones provenientes del padre. Y como ya dijimos la informacin gentica est almacenada justamente en el orden en que estn dispuestas esas letras. De manera similar, en nuestro propio lenguaje la informacin se almacena en el orden de las

letras: ENTENDER tiene un significado y TENENDER no lo tiene, an cuan-

do es una palabra formada por las mismas letras. LO IMPOR-

TANTE ES EL ORDEN, LA SECUENCIA.

Imaginemos ahora que no-sotros queremos elaborar un cdigo para dibujar a una persona comple-ta en alta definicin por medio del lenguje LOGO. Y para poder llevar adelante este

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ahora compararemos nuestro ADN con uninngresado en LOGO para dibujar algo

est formado por palabras y nmeman rdenes en una determina

la computadora o, en este casalguna accin. Anlogam

contiene TODA la inAen una molcula mel cual est formadunos compuestos qra simplemente llaDe esta manera, vada en nuestro gda en laaa secuenciaY es muy grande mucho, una sola

millones (6.000.000millones provenientes de

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letras: ENTENDER tiTENENDER no

do es una las misma

TANTE SECUE

Imagisotroun a tap

Alta definicin. Una parte del dibujo planificado en alta resolucin. Cientos de horas de programacin, cmo no necesitar sponsors?

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emprendimiento hemos decidido buscar financiamiento, dinero. Para ello distintas empresas han aportado publicidad como Coca-Cola, Intel, etc. A cambio, hemos te-nido que interrumpir nuestro cdigo poniendo estas publicidades de manera que por ejemplo entre las instrucciones para dibujar la nariz y los ojos se han colocado mensajes de este tipo:Una sonrisa lo puede todo, contgiale la risa a un amigo. TOMA COCA COLAAhora, resulta que como nos ha ido muy bien con la venta de publicidad tenemos dentro del cdigo un 70% de publicidad y un 30% de instrucciones para el dibujo de nuestra persona. Tras varios meses de trabajo con varias personas dedicadas exclusiva-mente a esta tarea, hemos logrado finalizar el cdigo para dibujar a Diego Armando Maradona (es el argentino ms famoso de la historia, a mi modesto entender y por eso lo hemos elegido) con nuestra computadora. En definitiva nuestro cdigo ocupa 3 mil millones de letras. Para poder guardarlo lo hemos distribuido en 23 DVDs, cada uno contiene parte de la informacin, pero todos son necesarios para formar el dibujo completo. Es decir que en cada DVD tenemos informacin til para el proyecto final (dibujar a Diego), y muchsima informacin que simplemente esta all (publicidad), pero que es necesaria para que el proyecto se lleve adelante ya que, en este caso, lo financia. Algo similar ocurre con nuestro genoma, toda esa enorme cantidad de informacin capaz de haber creado y dado vida al mejor jugador de ftbol de todos los tiempos est almacenada y distribuida en 23 pares de cromosomas (46 en total, la mitad provenien-tes de nuestra madre y la mitad de nuestro padre). Los cromosomas estn formados como ya dijimos por ADN y los 23 cromosomas maternos (o paternos, lo mismo da para el ejemplo), tienen 3 mil millones de letras. El ADN contiene la informacin (en la secuencia de estas letras) necesaria para que se formen unas molculas llamadas PRO-TENAS, y las protenas a su vez son las que construyen estructuras internas dentro de la clula y ayudan a mantenerla, son las que nos permiten percibir los olores (nuestros receptores olfativos son protenas ubicadas en la superficie de las clulas epiteliales del interior de nuestra nariz), mirar estas hojas (tambin son receptores que se estimulan ante la luz), etc. Todo lo que ocurre en nuestro cuerpo est mediado de alguna manera por las protenas, son las obreras y parte de la construccin a la vez. Por lo tanto, el genoma tiene parte de la informacin necesaria para formar un hombre adulto, al igual que nuestro cdigo tiene la informacin para dibujarlo. Pero, al igual que ocurre con nuestro cdigo, no todo el genoma es informacin utilizada directamente para formar protenas (imaginemos que en nuestro ejemplo ciberntico una protena es el equiva-lente a un rasgo determinado del dibujo, por ejemplo el pelo, o la nariz, o una mano). El 70% de nuestro genoma no tiene informacin que indique cmo ensamblar una protena, es como la publicidad de Coca Cola en nuestro cdigo. El otro 30% contiene lo que llamamos genes, la informacin que realmente utiliza la clula para formar las protenas. En nuestro ejemplo, cada gen podra ser una parte de nuestro cdigo que tiene la informacin para dibujar un rasgo de la persona, tiene un principio y un fin. Si dibujamos una nariz cuadrada el cdigo escrito arriba nos servira perfectamente:

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PARA CUADRADO (seal de inicio)AV 50GD 90AV 50GD90AV50GD90AV50

FIN (seal de terminacin)

Pero en la realidad, cada gen contiene informacin para que se forme al menos una protena y esta claro que una protena no es una nariz o una mano, pero s ayudan a construirlas.Resumiendo, la informacin gentica est almacenada en la molcula de ADN, la cual a su vez, est conformada por repeticiones de una sustancia qumica con cuatro variantes y para su mejor comprensin llamamos directamente A, C, G y T. La informacin en s, est almacenada en el orden, en la secuencia en la cual se encuentran dispuestas estas letras a lo largo de todo el genoma. Por otra parte, el ADN estructuralmente se enrolla a s mismo formando pequeos ovillos llamados cromosomas. Dentro de la secuencia de letras encontramos informacin que le indica a la clula cmo formar una determinada protena, esa secuencia particular es llamada gen. La gran mayora de nuestro genoma no est formado por genes, que son la minora (30% aproximadamente).

Ahora sabemos que el ADN se encuentra en el ncleo de las clulas eucariotas (y en el citoplasma de aquellas clulas sin ncleo, las procariotas) y que es un tipo de materia orgnica, un cido nucleico, en particular, es el cido desoxiribonucleico. Sin embargo, para comprender realmente qu es el ADN , cules son sus caractersticas y cul es su funcin en la herencia debemos profundizar en su qumica.

Qu caractersticas tiene esta macromolcula que permite guardar informacin?De qu manera est almacenada?

De qu forma esta informacin se transmite de padres a hijos, de plantas a plantitas y de moscas a mosquitas?

Todo el ADN tiene informacin?El ADN est formado por cadenas de miles o millones de unidades que conocemos como nucletidos. Estos nucletidos de ADN poseen una regin molecular que lla-mamos base nitrogenada que est representada en la figura a en las regiones ence-

Conceptos* Por Paola Bertucci

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a. Representacin en dos dimensiones de los cuatro tipos de nucletidos que con