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10 cosas increíbles que los científicos hicieron con el ADN por primera vez
El mundo del ADN es como el proverbial agujero del conejo. Cada paso trae descubrimientos maravillosamente nuevos e incluso aterradores. Mientras más investigadores exploran y dominan las moléculas de la vida, más extrañas son las hazañas científicas.
Las líneas entre la biología y la tecnología se difuminan de formas nunca antes hechas, a veces para peor. Pero el ADN también brinda respuestas simples a enfermedades complejas, almacena el archivo impar e incluso puede dibujar la cara de un criminal.
10 circuitos vivos
Cuando los científicos soñaban con una nueva forma de observar las moléculas y los procesos de las células, una cosa se interponía en su camino. La idea era construir un dispositivo de ADN que actuara como un circuito que pudiera encenderse y apagarse. El problema era que la electricidad tenía que girar el interruptor.
Los investigadores finalmente resolvieron el problema cuando las antraquinonas se integraron en pequeños tramos de ADN. Este compuesto natural estaba feliz de adaptarse a la implantación y tenía un rasgo especial. Se desencadena un evento llamado reacciones redox.
Durante la redox, los electrones cargan ciertas moléculas mientras abandonan otras. El resultado es un impulso eléctrico. Cuando se estimuló con una punta de electrodo, las antraquinonas hicieron el trabajo perfectamente. Dependiendo de cuántos electrones capturó, los circuitos se detuvieron o condujeron una corriente.
Los interruptores, cada uno mil veces más delgados que un solo cabello, allanan el camino para los dispositivos moleculares microscópicos. Las adaptaciones de este código genético alterado podrían permitir que las reacciones químicas dentro de las células se estudien de una manera que nunca se haya hecho antes, con un enfoque especial en aquellas relacionadas con la enfermedad.
9 El disparo de ADN que cura la cojera
Un caballo de carrera cojo enfrenta a la eutanasia, a menudo en una gran pérdida financiera para el propietario. Esto es muy común en los caballos que caen o envejecen, pero los tratamientos convencionales son largos y no garantizan la calidad de vida después.
Recientemente, este temido tema fue golpeado con una simple jeringa. Los científicos eligieron dos genes y los inyectaron en las patas de los caballos cojos. Los resultados fueron asombrosos. Las lesiones no solo sanaron, sino que, después de dos meses, los caballos volvieron a la pista y corrieron competitivamente.
Los genes revolucionarios VEGF164 y BMP2 se inyectaron directamente en los ligamentos y tendones dañados. El ADN estimuló el desarrollo de nuevos vasos sanguíneos, huesos y cartílagos que dejaron los tejidos como nuevos.
La terapia aún no es una opción convencional, pero promete ser un cambio de juego, tanto en los círculos veterinarios como para los humanos. Los caballos de prueba permanecieron en condiciones óptimas un año después de recibir las inyecciones, lo que desató la esperanza de que el mismo tipo de recuperación pueda algún día ayudar a las personas con tendones, ligamentos e incluso lesiones en la columna vertebral.
8 Un gancho que encuentra humanos
El árbol genealógico humano permanece incompleto a pesar de décadas de investigación. Los antropólogos solo pueden estudiar lo que está disponible, y los primeros esqueletos humanos y de otros homínidos son pocos. Sin embargo, una nueva técnica ahora puede encontrar ADN antiguo sin los cuerpos.
La suciedad se recolectó de Bélgica, Croacia, Francia, Rusia y España y se filtró para el ADN humano. Para aumentar las posibilidades, todas las 85 muestras provenían de sitios arqueológicos con una antigüedad de 14,000-550,000 años. Las pruebas abrieron una compuerta de genes.
En una cucharadita de arena, aparecieron trillones de fragmentos de ADN. Los rinocerontes lanudos, los mamuts, los osos de las cavernas y las hienas antiguas abarrotaban la búsqueda de los homínidos. Para eliminar este ruido genético, los investigadores se fueron a pescar. Crearon una especie de gancho a partir del ADN mitocondrial moderno. Ya que pertenecía a un humano, el gancho solo levantaba ADN similar de los genes enredados.
Sorprendentemente, la herramienta molecular enganchó hilos de neandertales de lugares donde nunca se encontraron sus huesos ni herramientas. Incluso el ADN de un ancestro extremadamente raro, los Denisovanos, apareció. La técnica de gancho puede responder a preguntas de larga data sobre qué sitios y artefactos pertenecían a humanos o neandertales e incluso pueden encontrar homínidos completamente desconocidos.
7 genes de pincel
Cuando los científicos buscaron el complejo ADN detrás de las intrincadas alas de las mariposas, se sorprendieron. En lugar de la red de genes esperada, encontraron solo dos. Llamado WntA y optix, uno se comportaba como un crayón dibujando los contornos de una imagen mientras que el otro lo coloreaba.
Estudios previos sospechaban la participación artística de la pareja y que optix estaba vinculado a rojo y naranja. Sin embargo, su influencia exclusiva solo salió a la luz cuando los científicos comenzaron a jugar con los llamados "genes de pincel".
Cuando WntA fue deshabilitado, el orden desapareció. Las líneas se atenuaron, los colores se mezclaron y los diseños desaparecieron. Apagar optix fue aún más interesante. Las mariposas se volvieron grises o negras, incluso en partes del cuerpo distintas de las alas.
Un giro inesperado ocurrió en el caso de la mariposa común. Manchas de iridiscencia azul salpicaban las alas donde antes no había ninguna. Dado que la iridiscencia es un cambio estructural a las escalas del ala, mostró que el optix influye también en la pigmentación a nivel físico.
Ambos genes también parecen haber instigado grandes cambios evolutivos y habilidades, incluyendo la mímica como defensa.
6 Cirugía De Embriones
En un intento por curar un peligroso trastorno sanguíneo, los científicos chinos crearon embriones humanos en el laboratorio. En 2017, el proyecto involucró embriones clonados y tejidos tomados de un paciente que sufría de beta-talasemia.
Al igual que muchas enfermedades genéticas, la beta-talasemia es causada por una falla en las bases del ADN de una persona. El código genético humano consta de cuatro bases: adenina, citosina, guanina y timina (A, C, G y T). Contienen todo el manual para formar un humano y correr el cuerpo.
Una sola base anormal se llama mutación puntual. Estos han sido vinculados a dos tercios de las enfermedades genéticas. Para encontrar la mutación puntual de la beta-talasemia, los científicos escanearon las tres mil millones de "letras" del código genético humano para encontrar el problema.
Resultó ser una G. fuera de lugar. Una técnica llamada edición de base la reemplazó con la A correcta y curó la primera enfermedad a nivel del ADN. En el futuro, el sistema de editor de base puede potencialmente producir resultados positivos con otras enfermedades hereditarias.
5 Una piel de sacrificio
Los que adoran el sol pronto podrán broncearse sin preocuparse por el daño a la piel. Los rayos ultravioleta (UV) del sol pueden destruir el ADN, y los riesgos de cáncer al tomar el sol son bien conocidos.
En 2017, los científicos tuvieron una idea ingeniosa. Un protector solar hecho con el ADN del esperma de salmón absorbe el daño UV casi como si fuera una segunda piel. Mientras más larga sea la luz del sol, mejor funciona. Aquellos a los que les gusta asar durante horas tampoco tienen que preocuparse por la piel deshidratada. La película de pescado mantiene la humedad.
La aplicación, que incluye agua y etanol, puede tener usos más amplios que solo ser un protector solar. El material incoloro se puede utilizar como un vendaje para heridas de emergencia o casual. Su naturaleza cristalina también permitiría a los médicos monitorear la curación sin tener que quitar la cubierta.
4 ADN puede contener música
Para ayudar a resolver el problema de almacenamiento de información del mundo, los científicos recurrieron al ADN. Querían demostrar que ningún otro medio podía igualar su capacidad o durabilidad.
Recientemente, dos actuaciones musicales, "Smoke on the Water" de Deep Purple y "Tutu" de Miles Davis, fueron elegidas para convertirse en archivos de ADN. Su código binario, el lenguaje digital que consta de 1s y 0s, se convirtió en las bases genéticas (A, C, G y T).
A su vez, las bases fueron creadas sintéticamente y dispuestas para coincidir con las secuencias binarias de la música. Las canciones cubrían 140 MB en un disco duro. Pero después de convertirse en ADN, apenas hicieron una mota. Los archivos se recuperaron invirtiendo el proceso y ningún segmento se corrompió.
La naturaleza universal del ADN significa que más que solo la música se puede almacenar de esta manera. Otra información que los investigadores convirtieron en genética incluyó una película, un virus informático y un sistema operativo completo.
La densidad del sistema podría algún día contener todos los datos de la Tierra en una sola habitación. En las condiciones adecuadas, los archivos genéticos podrían durar milenios.
3 Dibujar las caras de los delincuentes
Los delincuentes con información genética almacenada en bases de datos tienen razones para detestar el ADN que arrojan en las escenas del crimen. Un partido puede hacer que sean condenados rápidamente. Un problema importante se refiere a los infractores sin antecedentes previos. Si una escena del crimen está rociada con genes anónimos, los casos corren el riesgo de enfriarse.
En un movimiento innovador, una nueva técnica forense puede compilar la cara de un delincuente basándose en sus restos genéticos. Llamado fenotipado de ADN, puede indicar a los investigadores el color real del cabello, el tono de los ojos y la piel, la ascendencia geográfica y detalles más finos como las pecas.
Solo hay tanto que los genes pueden revelar sobre la apariencia física de alguien. Para refinar la técnica y obtener más precisión en cosas como rasgos faciales, se escanearon las caras y el ADN de los voluntarios. Luego, el software buscó conexiones entre sus puntos genéticos y las formas de las mandíbulas, las mejillas y las narices.
Los patrones que se identificaron hicieron que el fenotipado fuera capaz de proporcionar suficiente información para compilar fotografías digitales. Por otro lado, también se ha utilizado para agregar más detalles a los cráneos de las víctimas no identificadas.
2 robo de gen
Un organismo acuático llamado el tardígrado recientemente llevó la rareza genética al siguiente nivel. El genoma de la criatura fue secuenciado para descubrir más sobre sus súper habilidades. Estos invertebrados microscópicos pueden sobrevivir al espacio, a temperaturas de congelación y punto de ebullición, presión increíble, radiación y una década sin alimentos ni agua.
La razón podría ser la capacidad del tardígrado de robar genes de otras formas de vida. Los animales y los seres humanos se someten a este proceso, que se denomina transferencia horizontal de genes, principalmente a través de virus. La mayoría de las especies tienen un 1 por ciento de ADN extranjero, mientras que el retraso tardío acumula la carga más grande jamás encontrada: un 17,5 por ciento.
Los aproximadamente 6,000 genes saqueados pertenecían a bacterias, hongos, plantas y arqueas. Los tardígrados tienen un mecanismo de supervivencia donde se secan. Esto fractura su ADN. Durante la rehidratación, el genoma se vuelve a juntar y posiblemente absorbe bits extraños de esa manera.
Los pasados a la siguiente generación hacen que los tardígrados sean más duros. En particular, los genes bacterianos son más duros en condiciones extremas que los genes animales. Otro estudio encontró solo 500 genes robados, lo que sugiere que la sobrecarga de 6,000 podría ser una muestra de contaminación. Aun así, el tardío está cambiando lo que sabemos sobre la evolución y la herencia genética.
1 ADN puede hackear computadoras
Lo que suena como una línea de la historia de una película descabellada se ha logrado en la vida real: los científicos hackearon una computadora utilizando el ADN. En 2017, la Universidad de Washington tomó malware y lo codificó en bases de ADN sintético.
El salto de lo biológico a lo digital ocurrió cuando una computadora secuenció la cadena. Cuando el software cambió las combinaciones A, C, G y T de nuevo en el código de la computadora, el virus fue liberado y dio a los investigadores el control remoto completo de la computadora. Si bien esta marca de piratería no se está utilizando en este momento, solo podría ser una cuestión de tiempo.
El propósito de la extraña infección fue poner de relieve la preocupación de que los equipos de secuenciación, especialmente el que utiliza software de código abierto, era vulnerable a tales ataques.Dado que la secuenciación de ADN y las bases de datos genéticas son muy valiosas para muchos campos científicos, el malware que se entrega de esta manera podría causar un daño incalculable.