Espectro electromagnético

Campo eléctrico (azul), campo magnético (rojo) y dirección de propagación (verde)

En el post anterior quería que vieran que las partículas cargadas cuando se mueven aceleradamente generan campos que varían como 1/R en vez de 1/R^2 como sucede cuando las cargas no se mueven. A este comportamiento del campo se le denomina radiación y a grandes distancias de la carga el campo de radiación se comporta de la siguiente manera: el campo eléctrico y el magnético son perpendiculares entre si y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación (véase la imagen inicial). En su conjunto puesto que el origen de los campos es una carga acelerada, obtenemos un campo eléctrico y magnético variables en el tiempo. El campo eléctrico variable genera un campo magnético variable que a su vez genera un campo eléctrico variable y así sucesivamente. Los campos eléctricos y magnéticos variables se automantienen formando una onda electromagnética que se propaga en el vació a la velocidad de la luz, recuerden que se generan por cargas aceleradas, de ahí viene la energía. Estas fuentes de energía pueden ser estaciones de radio y televisión, osciladores de microondas para hornos y radares, aparatos de rayos X y núcleos radioactivos. Para que se entienda este vocabulario científico, hay que tener en cuenta que decir onda electromagnética o radiación electromagnética es decir lo mismo.

Algunas veces se hace la comparación con la propagación de las ondas que se generan en un estanque al tirar una piedra, pero el estanque tiene un material, el agua que sube y baja propagando la onda. En el vació no hay nada, que es lo que se mueve entonces?. Las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse, la luz de las estrellas recorre sin dificultad miles de años luz en el espacio vació hasta llegar a nosotros.

La manera más sencilla de que una carga emita ondas electromagnéticas es hacerla oscilar en movimiento harmónico simple (como un péndulo), de esta manera tiene una aceleración en cada instante de tiempo, excepto cuando pasa por su posición de equilibrio (el extremo más bajo del péndulo). Las ondas electromagnéticas de esta manera se caracterizan por sus frecuencias, es lo que se denomina espectro electromagnético. Podríamos decir que la frecuencia es el ritmo de la oscilación, fíjense en el ejemplo del péndulo, la frecuencia es la rapidez con que oscila el péndulo. A mas rapidez mas frecuencia. Estas frecuencias pueden ir de cero a valores muy elevados, para distinguirlas se agrupan en intervalos que permiten hacer una clasificación según las formas que existen para generar y detectar las ondas electromagnéticas (ver tabla). Es curioso observar que el intervalo del espectro visible, es decir, aquellas radiaciones electromagnéticas que el ojo humano es capaz de detectar, ocupa un espacio muy reducido.

Vemos pues que la palabra radiación no tiene ninguna connotación de radioactividad ni implica peligros para la salud. Eso si, la radiación electromagnética transporta energía, (la luz del Sol que nos llega a la Tierra es radiación electromagnética) y algunas radiaciones contienen una cantidad muy elevada de energía. Pero podemos medirla, la cantidad de energía de la radiación depende de su frecuencia. A mayor frecuencia mayor energía. En este sentido se distingue entre frecuencias ionizantes y frecuencias no ionizantes, que podríamos decir como frecuencias peligrosas y frecuencias no peligrosas. Son radiaciones ionizantes aquellas que son capaces de arrancar electrones de los átomos y por tanto alterar las moléculas que forman los tejidos de un ser vivo. Son radiaciones ionizantes los rayos ultravioleta, los rayos X o los rayos gamma liberados por las substancias radioactivas. Se caracterizan por tener frecuencias muy elevadas, unos 10 millones de veces superiores a las frecuencias de las telecomunicaciones.
La telefonía móvil utiliza el sistema conocido como GSM (Global System for Mobile) que utiliza las bandas de frecuencias de 900 MHz y 1800 MHz, el sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) utiliza 2000 MHz.
Existe, sin embargo un efecto secundario asociado a la temperatura. Las radiaciones no ionizantes aunque no pueden arrancar electrones si pueden moverlos de forma oscilante. Este movimiento no es más que energía cinética que se transforma en calor, a mayor movimiento más temperatura. Este es el principio básico de los hornos microondas.Los hornos microondas generan radiaciones a frecuencias no ionizantes pero a la cual las moléculas de agua oscilan. Por eso los alimentos con alto contenido en agua se calientan rápidamente. El funcionamiento es muy sencillo, el agua esta formada por un átomo de oxigeno y dos de hidrogeno separados un ángulo de 104,5º(vease la imagen inferior). En azul el átomo de oxígeno y en rojo los átomos de hidrógeno.

El núcleo de oxígeno atrae electrones más fuertemente que el núcleo de hidrógeno, los electrones están más frecuentemente cerca del átomo de oxígeno que del de hidrógeno. El resultado es una molécula polar, se puede distinguir el polo positivo del polo negativo. El oxigeno con carga negativo y el hidrogeno con carga positiva.


Cuando la radiación electromagnética del microondas incide sobre la molécula polar del agua mueve el átomo de oxigeno en dirección contraria a los átomos de hidrógeno, induciendo un movimiento oscilatorio repetitivo en la molécula, puesto que tenemos movimiento tenemos energía cinética y se genera calor.
Por ejemplo en la molécula de CO2 esto no ocurre por que no es una molécula polar, puesto que al tener simetría las cargas positivas del carbono quedan compensadas con las negativas del oxigeno. En la siguiente imagen podemos ver la simetria de la molecula de CO2, en azul los átomos de oxígenoy en negro el átomo de carbono.

En definitiva las reacciones nocivas para el cuerpo humano a la exposición a radiaciones de telecomunicaciones dependerá de su efecto térmico. Como dato tenemos que la actividad metabólica genera un flujo de calor hacia el exterior del cuerpo humano de 5 a 10 mW/cm2 que puede incrementarse por un factor entre 2 y 10 con el ejercicio físico. Si nos exponemos al Sol tenemos una absorción de 40 mW/cm2 que el organismo tiene que regular para no calentarse demasiado.
Tenemos pues una valoración sobre el incremento de temperatura del cuerpo, hay que considerar la disipación y absorción de energía, el parámetro que se utiliza es la “Tasa Especifica de Absorción” o SAR en ingles. Se considera que una Tasa Especifica de Absorción inferior a 4W/kg genera una disipación de calor comparable a un ejercicio físico moderado y por tanto dentro de los límites permitidos.
La normativa norteamericana IEEE C95.1-1991 que es una revisión de la normativa ANSI C95.1-1982 establece que la exposición máxima en ambiente no controlado no debe superar una Tasa de Absorción Específica de 0,08 W/kg promediado sobre todo el cuerpo y no debe exceder de 1,6 W/kg promediado sobre 1 gramo de tejido. Por tanto la normativa fija un nivel 50 veces inferior al que científicamente se ha comprobado que es inocuo.

No existe evidencia científica de que la exposición a campos electromagnéticos con niveles inferiores a los establecidos en las normativas anteriores, tenga efectos perjudiciales para la salud. Esta es la respuesta más rotunda que desde un punto de vista científico y tecnológico se puede dar. No nos pase como a los leñadores canadienses que a finales del siglo XIX, cuando se tendió el cable telegráfico desde Terranova a Nueva York, apareció un brote de gripe y los leñadores canadienses cortaron los postes para evitar que la enfermedad se propagara por el cable.

En la siguiente dirección pueden encontrar una presentación en flash del espectro electromagnético

http://www.ieee-virtual-museum.org/media/Llapog7cREx.swf

Radiación electromagnética

Este es un tema delicado y complicado, pero creo interesante para poder entender muchos conceptos que irán apareciendo y sobretodo para evitar un poco el fantasma que se ha generado con el tema de las radiaciones de las antenas de los móviles. Hay varios temas relacionados, la radiación electromagnética en general, el espectro electromagnético y la radioactividad. Dedicare varios post a estos temas y empiezo desde el principio con el más complicado matemáticamente.

Una carga eléctrica en reposo (es decir sin movimiento) genera una campo eléctrico E en un punto del espacio que viene definido por el valor de la carga eléctrica q y la distancia R de esta carga al punto donde medimos el valor del campo eléctrico. Donde los valores con una flecha encima indican vectores y con un triangulo indican vectores unitarios (de valor uno).

En este caso se dice que el campo eléctrico de una carga puntual en reposo es directamente proporcional al valor de la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Pero que pasa si la carga se mueve de forma acelerada, es decir si la carga tiene una velocidad v y una aceleración a. Entonces se complican las cosas, pongo el resultado final y vamos a interpretarlo. La letra c indica el valor de la velocidad de la luz.

Aparecen dos términos, el primer término depende solo de la velocidad (en azul) y se denomina campo de inducción o también de acumulación, el segundo término depende de la velocidad y de la aceleración (en rojo) y se denomina campo de radiación. Este es el que nos interesa.
Esta es una expresión general, para cualquier aceleración y cualquier velocidad, para hacerlo más comprensible, considero solamente velocidades muy inferiores a la de la luz (c). En este caso se pueden despreciar algunos términos y obtenemos un resultado más sencillo.

Utilizando los vectores unitarios obtenemos finalmente el resultado siguiente

Podemos observar que el campo de inducción es el mismo que al principio de todo, es el generado por la carga en estado de reposo. Es el que induce la propia carga y depende inversamente del cuadrado de la distancia. El segundo término es el de radiación y depende inversamente de la distancia, esta diferencia con el primer término es lo que caracteriza a la radiación. Entendemos radiación como un campo eléctrico que depende inversamente de la distancia, esto es todo, nada que ver con cuestiones medioambientales o de salud.
Esta diferencia hace que a medida que nos alejamos de la carga el campo de inducción desaparece muy rápidamente y solo queda el campo de radiación. A distancias grandes solo predomina el campo de radiación y es perpendicular al vector unitario R (es lo que significan las cruces en la expresión matemática del campo de radiación). Podríamos decir que el campo de inducción es energía que se acumula en torno de la carga y el campo de radiación es energía que abandona la carga.

Algo parecido le pasa al campo magnético B. A distancias grandes de la carga tenemos que la radiación electromagnética viene dada por un campo de radiación eléctrico E y un campo de radiación magnético. El siguiente aspecto a tener en cuenta es la energía de la radiación electromagnética. La energía depende del producto de los campos de radiación eléctrico y magnético. Puesto que cada uno depende como 1/R, el producto de los dos depende como 1/R^2.

La energía de radiación abandona a la carga acelerada como 1/R^2 y lo hace en todas direcciones como si fuera una esfera expandiéndose a la velocidad de la luz. Lo curioso es que la superficie de una esfera aumenta con el cuadrado del radio, R^2. Entonces la potencia radiada por la carga no depende de la distancia R, puesto que los dos términos se cancelan mutuamente

Esta es la característica más importante de la radiación, se propaga en el vacio a la velocidad de la luz manteniendo su potencia total constante sobre la superficie esférica, alcanzando el infinito.
La luz de las estrellas es la radiación electromagnética, generada por las cargas aceleradas de su superficie, que llega hasta nosotros, con una potencia muy débil porque nosotros solamente captamos una pequeñísima parte de la potencia total de la esfera de radiación. Esta radiación llega a nuestros ojos y acelera los electrones de nuestros conos y bastones (ver el post sobre diseño inteligente) generando una señal electromagnetica que nuestro cerebro interpreta como una imagen.

Descifrando el Código Genético

Codificación de las proteinas a partir de los codones

Todos los organismos vivos estamos formados por átomos, básicamente oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, calcio y fósforo. Estar vivo significa estar en desequilibrio termodinámico con el medio exterior, (segundo principio de la termodinámica), esto significa que cualquier ser vivo tiene que gastar energía para continuar vivo. La actividad metabólica necesita energía para su sustento y un organismo vivo, cuanto más complejo, mas energía necesita para repararse a si mismo. Nosotros cada cinco días tenemos una pared de estomago nueva, cada dos meses tenemos un nuevo hígado y la piel se renueva cada seis semanas. Podemos decir que cada año el 98% de los átomos de nuestro cuerpo son nuevos. De no existir esta renovación los seres vivos vivirían muy poco, la segunda ley de la termodinámica implacablemente acabaría degenerando los enlaces moleculares y produciendo la muerte por envejecimiento. Aunque al final siempre acaba ganado la segunda ley. Siempre?.... Quizás no. En algún lugar de la Tierra o el Universo algo aprendió a saltarse esta ley, como?. Muy sencillo, volviendo a nacer antes de morir, esto es, replicándose. Lo que nosotros entendemos como reproducción. La molécula de DNA lleva en la Tierra unos 3000.000.000 de años sin apenas modificación. Aunque la molécula en si no tiene vida, contiene en su interior, como una cápsula del tiempo, la información necesaria para saltarse la segunda ley de la termodinámica. Esto es el código genético, de donde proviene y cuando se creo no se sabe. Yo soy partidario de creer que el código se genero en algún lugar de nuestra Galaxia y como viajero espacial oculto en meteoritos llegó al Sistema Solar. Prospero y sigue prosperando en la Tierra, como muy bien podría ser en Marte (lo dejo para otro post).

¿Pero como es el código? En el DNA solo hay cuatro tipos diferentes de bases nitrogenadas o nucleótidos: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C), que son las letras con que se escribe el código genético. La información se encuentra almacenada según la secuencia de estas bases. Pero como las bases nitrogenadas codifican la información? Para entender el código hay que comprender la importancia de las proteínas. Estas son macromoléculas indispensables para la vida, son los constituyentes fundamentales de las células y están en todos los procesos biológicos. Por ejemplo tenemos a las enzimas, a las hormonas, la hemoglobina, los anticuerpos, etc. Están formadas por átomos de carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y algunas contiene azufre.

Pues bien, ahora viene lo bueno, todas las proteínas se forman a partir de combinaciones de 20 aminoácidos. Y los aminoácidos se forman a partir de los nucleótidos (las bases nitrogenadas A, T, G, C). ¿Que relación puede haber entre ellos? George Gamov , fisico ruso fue el primero en proponer que la secuencia de nucleótidos formaba el código genético y estos se agrupaban de tres en tres. Puesto que tenemos 20 aminoácidos que se forman a partir de la combinación de 4 nucleótidos, serán necesarios tres nucleótidos para identificar a cada aminoácido. Veámoslo, es un cálculo de variaciones con repetición.
Empecemos suponiendo que cada dos bases determinan un aminoácido, solamente se podrían formar 16 aminoácidos. Imaginemos que Adenina, Timina, Citosina y Guanina son las letras del alfabeto del código genético, ¿cuantas palabras podemos formar de dos en dos?. Imaginemos que tenemos cuatro cajas llenas de A,T, C y G y dos cajas vacías. Sacamos las letras de una en una y las colocamos de una en una en las cajas vacías. ¿Cuantas combinaciones con repetición nos salen?

Tendríamos de esta manera las combinaciones AA, AT, AC,AG,……..GG,GA,GT,GC, en total obtenemos

Pero necesitamos 20, no puede ser de esta manera, probemos con combinaciones con repetición de 3. En este caso tenemos el siguiente diagrama

las combinaciones serán

Si cada grupo de tres bases determina un aminoácido, obtenemos 64 tripletes diferentes. Matemáticamente es posible entonces codificar 20 aminoacidos con agrupaciones de 3 bases, aunque algunas combinaciones tienen que determinar el mismo aminoácido. Lo más curioso de todo, es que este razonamiento matemático es del todo correcto (ver la imagen del principio del post). A estas combinaciones de tres en tres de las bases se denominan codones, nombre acuñado por Francis Crick, puesto que los tripletes codifican los aminoácidos.
Las características del código son pues las siguientes:

• El código es redundante, es lo que se llama, código genético degenerado. Varios codones diferentes codifican el mismo aminoácido. Por ejemplo, GCU, GCC, GCA y GCG codifican el mismo aminoácido, alanina. Esto puede parecer absurdo, pero el código genético no olvidemos que tiene la misión de perpetuarse en el espacio-tiempo, saltándose la segunda ley de la termodinámica. El código tiene que ser robusto, de esta manera aunque se produzcan errores, se codifica la misma proteína. Que repetición es la mejor, seguramente ha sobrevivido aquella que mantiene la codificación de proteínas con el mínimo error. De esta manera el código es mas tolerante a las mutaciones.
• El código se lee a partir de un punto de inicio y sin interrupciones, es decir, no hay espacios vacíos. Si se añade una base a la secuencia se modifican todos los aminoácidos. Lo mismo sucede si se pierde una base.
• Existen codones de arrancada y paro. El codón AUG que codifica la metionina es el codon de arrancada, de manera que la mayoria de las proteinas empieza con metionina. Los tres codones de parada son UAG, UGA y UAA.
• El código es universal, se ha comprobado que un mismo codón lleva información para codificar el mismo aminoácido en distintas especies. Esto en la Tierra claro, y ¿fuera?. ¿Si se encuentra vida en Marte seguirá el mismo código?. Voy a arriesgarme y decir que si, yo creo que el código es el mismo en toda nuestra Galaxia. Por supuesto alguna razón hay, simplemente creo que saltarse la segunda ley de la termodinámica no es nada fácil y no pueden existir muchas maneras. Aunque en otras galaxias el procedimiento puede ser diferente, en el fondo las galaxias son islas en el universo y cada una puede haber generado su código.

Aquí entramos en el terreno de la especulación y cada uno/a tendrá su manera de pensar. Enlazando con el tema de las civilizaciones galácticas, fíjense que si el código es diferente, lo tenemos muy difícil para una comunicación en la que nos podamos entender. Siendo el mismo ya lo tendríamos difícil también, por supuesto.

Curiosidades Probabilísticas II

Las discusiones sobre probabilidades y la caída de objetos a la Tierra me han hecho recordar un artículo de Investigación y Ciencia de diciembre de 2007, en que se decía lo siguiente. Desde que se lanzan satélites artificiales hay mucha basura espacial, por ejemplo, el pasado 23 de julio, los astronautas de la Estación Espacial Internacional arrojaron al espacio exterior un deposito de amoniaco de 630 kilos de peso, del tamaño de un frigorífico, y un soporte de cámara en desuso de 96 kilos. El problema es que el trasbordador espacial no tiene suficiente espació para traer a la Tierra estos desechos. Al cabo de un año aproximadamente estos desechos se queman en la atmósfera. Los desechos peligrosos son los de tamaño pequeño, de menos de 10 centímetros de diámetro, al no poderse ver. También son muy peligrosos los meteoritos, uno de 1 milímetro de diámetro puede agujerear el traje de un astronauta.

Las probabilidades son las siguientes.
Impacto con residuos espaciales: 0,12 a 0,2
Impacto con micrometeoritos: 0,08 a 0,13
Perder un trasbordador espacial por impacto: de 1 entre 500 a 1 entre 300

Hay que tener en cuenta que los meteoritos viajan entre 12 y 72 kilómetros por segundo y la basura espacial entre 5 y 15 kilómetros por segundo. Como curiosidad, cada día caen a la Tierra varias toneladas de meteoritos procedentes del espacio.
Más sobre probabilidades, en un libro de James Burke, “El efecto carambola” se cuenta la siguiente historia, que empieza en un casino, que mejor lugar para hablar de probabilidades. Pues bien, el 1915, los aliados ocuparon el casino de centro de vacaciones de Boulogne-sur-Mer en el norte de Francia para convertirlo en hospital de campo. Allí se reunieron varios bacteriólogos del Cuerpo de Médicos del Ejército. Uno de los voluntarios era un joven médico llamado Alexander Fleming. El problema que encontraron es que las infecciones se producían por las incrustaciones del tejido de los uniformes dentro del cuerpo que introducían las balas o fragmentos de granada. Se comprobó que los antisépticos utilizados no penetraban lo suficiente y lo peor era que mataban a las defensas del organismo.
Terminada la guerra, Fleming volvió a Londres y decidió concentrarse en el problema de eliminar a las bacterias sin matar las defensas del organismo. Fleming tenia fama ya de ser un gran médico y por tener el laboratorio más desordenado de Londres. Al finalizar sus experimentos siempre dejaba los cultivos desperdigados y sin esterilizar. Al cabo del tiempo el laboratorio estaba lleno de porquería, que por supuesto tenia que lavar y esterilizar tarde o temprano, más bien siempre tarde.
Un día de principios de septiembre de 1928, volvió de vacaciones. Días antes había estado observando bacterias procedentes de infecciones. Algunos platos de cultivos habían quedado casualmente medio sumergidos en una bandeja plana de antiséptico y antes de descartarlo le hecho una mirada. Para su sorpresa, en el centro de un plato había un pedazo de moho y alrededor un área desprovista de bacterias, que parecían haber sido matadas por el moho. Este es el descubrimiento de la penicilina.
El cálculo de probabilidades de que este descubrimiento sucediera seria casi cero. Veámoslo. Antes de irse de vacaciones Fleming dejo la ventana abierta, lo que permitió que entraran las esporas del moho desde la calle. Además, las bacterias del plato, en contra de lo habitual, no habían pasado por el proceso de incubación. Desde el 27 de julio hasta el6 de agosto, la temperatura de la habitación se había mantenido entre 16ºC y 20ºC, temperatura ideal para el crecimiento del moho. A esto le siguió un período cálido bastante largo para que crecieran las bacterias. Al volver de vacaciones Fleming se fijó en este plato en lugar de otro. Y por casualidad, el plato no había resbalado para caer en el líquido antiséptico, que habría matado tanto el moho como las bacterias.

Precisamente grácias a la penicilina se han salvado muchas vidas y conjuntamente con la mejora de la higiene la población mundial se ha disparado. Segun el cálculo de probabilidades esto seria imposible.

Craig Venter y la Ingeniería Genética

Imagen escaneada del Lehninger "Principios de Bioquímica"

La semana pasada se dio la noticia de que el equipo de Craig Venter había conseguido realizar la proeza de crear vida artificial. Pues no, no es cierto, intento explicarme desde el principio.

La supervivencia de una especie depende del mantenimiento de su información genética de forma estable y de que esta información se transmita a la siguiente generación con el mínimo número de errores. En 1944 Avery y sus colaboradores demostraron que el DNA era la molécula que contenía el código genético. El descubrimiento por Watson y Crick, en 1953, de la estructura de doble hélice de la molécula de DNA (acido desoxirribonucleico) fue el primer paso para entender como la vida se organiza.
La molécula de DNA es la más importante de las macromoléculas biológicas. Contiene la información necesaria para determinar el tamaño, forma y función de cualquier ser vivo. Es a lo que llamamos la información genética o mensaje genético. Lo más curioso de todo es que este mensaje genético se transmite íntegramente de generación en generación de forma estable. La manera en como el código genético se transmite comprende el proceso de hacer copias exactas de las moléculas de DNA, denominado proceso de replicación, y los procesos que afectan a la estructura de la información, que es la reparación y la recombinación.
El DNA es la única molécula que dispone de mecanismos de reparación, puesto que su información tiene que mantenerse estable a lo largo del tiempo. Una lesión en la estructura del DNA no reparada puede transmitirse a las siguientes generaciones haciéndose permanente, es lo que se denomina una mutación.
El genoma de una célula típica de mamífero acumula muchos millares de lesiones en un período de 24 horas. Gracias a la reparación del DNA, menos de una lesión de cada 1000 se transforma en mutación. El DNA es una molécula relativamente estable, pero sin sistemas de reparación, el efecto acumulativo de estas lesiones haría que la vida fuese imposible. La reparación del DNA es posible debido a que la molécula de DNA consta de dos cadenas complementarias. La lesión en una cadena puede ser eliminada y reparada gracias a la información de la otra cadena no dañada.
El DNA es pues una molécula que sustenta la vida en la Tierra, pero hay que tener en cuenta que la molécula en si misma no tiene vida. La propiedad de duplicarse no es una característica fundamental para la vida. Hay personas que no tienen descendencia y por ello no signifique que no este vivo.
La vida se basa en un equilibrio dinámico ininterrumpido en que intervienen muchos proceso físicos y químicos sumamente complejos que transforman la materia, gracias a la ayuda de los enzimas, proceso que se denomina metabolismo.
La macromolécula de DNA esta formada por una doble hélice que podríamos decir es la columna vertebral donde se encuentran pegados los nucleótidos, denominados también bases nitrogenadas. Existen 4 bases, la Citosina, Guanina, Timina y Adenina en cada hélice. Las bases de cada hélice se unen con las bases de la otra hélice formando lo que se llama los pares de bases (bp en la notación en ingles). Estos pares de bases entre ellos mediante puentes de hidrogeno y se unen siempre de la misma forma, la Citosina con la Guanina y la Timina con la Adenina. La estructura del DNA viene determinada por la secuencia de las bases nitrogenadas, esto configura la información genética. Es decir, el orden en que aparecen las cuatro bases determina las instrucciones del programa genético. Podemos imaginarlo como una vieja cinta de ordenador en la que se guarda el orden en que se forman estas uniones, por ejemplo…TAATCCGG…

Pero la característica más importante y curiosa, como he dicho antes, es que el DNA es capaz de transmitir esta información sin cometer demasiados errores. Lo hace del siguiente modo: las dos cadenas de la doble hélice se separan la una de la otra dejando libre las uniones entre los pares de bases. Entonces en frente de cada base libre se une otra base procedente del citoplasma celular y se forma una nueva cadena de DNA.
La macromolécula de DNA junto a unas proteínas especiales denominadas histonas forman el conjunto de los cromosomas. Y estos se encuentran en el núcleo celular en las células eucariotas (las nuestras) o en el citoplasma en la celulas procariotas (bacterias), más primitivas que las eucariotas.
El número de cromosomas en una celula es constante para cada especie, y en cada célula normal hay dos ejemplares de cada cromosoma iguales e idénticos en forma y tamaño, se denominan células diploides. Las celulas reproductoras son haploides, esto es, contienen solamente un ejemplar de cada cromosoma. En los humanos nuestros espermatozoides y óvulos contienen 23 cromosomas cada uno, el resto de las células contiene el doble, 46. Es decir, 23 del padre y 23 de la madre.
Dentro de los cromosomas, las secuencias lineales de bases con información genética se denominan genes y se heredan como un solo grupo. Al conjunto de todos los genes se denomina genoma.
Hasta aquí la presentación, me ha salido un poco larga lo reconozco. Ahora interviene Craig Venter, fue el primero en publicar la secuencia de DNA de una persona, el denominado genoma humano, formado por una secuencia de 3200 millones de pares de bases (bp) y entre 20000 y 25000 genes. El 3 de Agosto pasado (2007) ya demostraba que se podía transplantar un genoma entero de una especie a otra. Lo que ha hecho ahora es producir un clon de un genoma sintético de 582970 bp con la misma secuencia diseñada. Esto es a lo que se denomina ingeniería genética y ya hace tiempo que se utiliza. Las técnicas de clonación del DNA comporta la separación de un gen o un fragmento de DNA de un cromosoma mucho mayor y su unión a una pequeña molécula del DNA portador, para después replicar este DNA modificado, miles o millones de veces al dividirse las células.

El equipo de Craig Venter lo que ha hecho, es diseñar, sintetizar químicamente y unir el genoma artificial JCVI-10 del Micoplasma genitalium con 582970bp, basado en el genoma natural de Micoplasma genitalium, con 582000 bp y 485 genes en un solo cromosoma. En el genoma sintético se han colocado “marcas” para identificar el genoma sintético del original y se han insertado 2514 bp en el gen MG408 responsable de la infección vaginal, de esta manera pierde la capacidad de adherirse a las células y resulta benigno.

Para realizar este proceso se ha utilizado en tubo de ensayo para producir químicamente los fragmentos del DNA, en total 101 fragmentos de 5000-7000 bp. La unión de estos fragmentos para producir la cadena de DNA completa se ha realizado no en tubos de ensayo, sino dentro de la bacteria Escherichia coli (E.coli) y la unión de los fragmentos más grandes dentro de la levadura Saccharomyces cerevisiae (ver el post co2 gran reserva). Fíjense que se necesitan células vivas para clonar el DNA, el proceso no puede realizarse íntegramente en un tubo de ensayo.

No quiero extenderme mas, pero me gustaría resaltar que en ningún caso se ha realizado vida artificial. Clonar la molécula de DNA es un gran avance, pero la molécula no tiene vida, contiene la información para generar y mantener la vida. El equipo de Craig Venter no ha conseguido crear células vivas a partir de genoma sintético, este es el primer paso fundamental para conseguir vida artificial.

Pueden encontrar suficiente información en:

http://fai.unne.edu.ar/biologia/macromoleculas/adn.htm

Curiosidades Probabilísticas

Finalmente el asteroide 2007WD5 que tenia una cierta probabilidad de chocar contra Marte no lo ha hecho. Otro asteroide, denominado 2007 TU24 se a acercado a la Tierra a una distancia de 554209 kilómetros, esto es, 1,4 veces la distancia de la Tierra a la Luna. Otro asteroide denominado 99942 Apophis tiene un 2,7% de colisionar con la Tierra en abril de 2029.
Esto significa que las probabilidades varían mucho según se van obteniendo nuevos datos, al igual pasa con la ecuación de Drake que comentaba en el post anterior. A medida que se obtengan datos fiables las probabilidades se ajustaran más y mejor. También ocurre con el clima, nos decían que haría más calor y leo en el pais.com “Una ola de aire polar deja a algunas ciudades canadienses a 50 grados bajo cero” la situación es preocupante, pues se cierran carreteras, aeropuertos, escuelas. El viento y el congelamiento de los cables de transporte eléctrico provocan su caída pudiendo dejar sin energía eléctrica a gran parte de la población. Leo tambien “China sufre su pero invierno en 50 años” con más de 60 muertos y 30 millones de personas afectadas. Recordemos que en el Polo Norte es invierno y en el Polo Sur es verano. Justamente hace poco entramos en el ciclo 24 de las manchas solares y según un estudio se nos avecina una edad de hielo para el año 2030, si además Apophis colisiona con la Tierra…..pero no se preocupe son solo probabilidades.

Las probabilidades tiene cosas curiosas, como por ejemplo: cual es la probabilidad de que al lanzar una bomba sobre Berlín se mate a un elefante?. Parece razonable pensar que tiene que ser un número muy bajo, yo diría cero. Pues bien, una de las primeras bombas que lanzaron los aliados sobre Berlín durante la segunda guerra mundial mató al único elefante del zoológico. Otro que tampoco esta mal: cual es la probabilidad de que una hormiga que sale del hormiguero en la época de los dinosaurios acabe haciendo un viaje espacial?, pues que tontería, también cero. Cuando el astronauta Pedro Duque hizo su primer vuelo espacial se llevó consigo una hormiga atrapada en ámbar.