Desde la UNAM

¿Genes de insecto?: el caso del genoma de los insectos – Dra. Marisol De la Mora Curiel

Varios de nosotros estamos familiarizados con la idea de que genes de otras especies podrían darnos a los humanos habilidades que antes no teníamos, por ejemplo, en superhéroes como el hombre araña. Este personaje después de un mordisco de una araña radioactiva adquiere la capacidad de aferrarse a las superficies, disparar telarañas desde dispositivos montados en la muñeca y detectar el peligro con su «sentido arácnido”. ¿Qué quiere decir esto?, que tiene ahora características de una araña.

Las arañas poseen genes que las hacen producir seda, genes que hacen que sus patas sean de cierta forma que les permitan aferrarse a las superficies y bueno el «sentido arácnido” es un poco difícil probar como tal. Sin embargo, lo evidente en este ejemplo es que otras especies pueden tener habilidades que no poseemos y que éstas, al estar determinadas por genes, podríamos imaginar adquirirlas de alguna manera,ya que nos serían útiles.

Varios de nosotros estamos familiarizados con la idea de que genes de otras especies podrían darnos a los humanos habilidades que antes no teníamos, por ejemplo, en superhéroes como el hombre araña.

Entonces, nos damos cuenta de que hay genes en la naturaleza que no son compartidos por todos los seres vivos. Más allá de la ciencia ficción y de que podríamos adquirirlos para tener súper poderes, ¿qué importancia tiene esto en la vida real y fuera de un cómic?, ¿cuántos genes diferentes hay?, ¿para qué sirven o cómo funcionan los genes? Para comenzar a resolver estas preguntas es necesario primero saber qué es un gen.

¿Qué son los genes?

Todos los seres vivos cuentan con información dentro de sus células y la composición química en la que se almacena esta información es la misma. El DNA es el encargado de esta tarea, su composición química es un conjunto de moléculas llamadas ácido desoxirribonucleico (abreviado DNA por sus siglas en inglés) yel DNA es un polímero compuesto de nucleótidos. Un polímero es una cadena formada de unidades repetidas, como si fuera un collar de perlas donde cada perla es un nucleótido. Los nucleótidos son moléculas compuestas de un azúcar (desoxirribosa), un fosfato y una de las cuatro bases nitrogenadas(compuestos químicos que en su estructura llevan nitrógeno) comoson la adenina, la timina, la guanina y la citosina, abreviados con una sola letra: A, T, G y C, respectivamente. Este DNA se organiza en forma de doble cadena y forma la famosa doble hélice. Cada una de las bases nitrogenadas se aparea con su par: A con T, y G con C, así cuando están en pares se les llama par de bases (pb).

Todos los seres vivos cuentan con información dentro de sus células y la composición química en la que se almacena esta información es la misma. El DNA es el encargado de esta tarea.

Dada la secuencia de estas unidades (nucleótidos),el DNA almacena la información para la vida, tanto para el mantenimiento de la vida celular como para el desarrollo del organismo y su reproducción. La forma en que el DNA almacena la información genética es en forma de un código. Este código es universal, lo que significa que todos los seres vivos pueden interpretarlo más o menos de la misma manera. Se lee por tripletes, es decir, por secuencias de tres bases nitrogenadas. Así GCC significan una cosa y AAT significa otra. Formalmente se conoce comoel código genético. El código genético permite la expresión del DNA y se utiliza para hacer las proteínas que se encargan del funcionamiento celular. Los genes entonces logran sus efectos al dirigir la síntesis de proteínas y por medio de las proteínas mismas.

Sin embargo, el DNA que codifica para proteínas es una pequeña parte, apenas 3% de todo el DNA en humanos. Algunas partes del DNA soló codifican para moléculas de ácido ribonucleico (RNA) y otras no se expresan. Lo que sí es conciso es que el DNA siempre se hereda de célula a célula y de padres a hijos. Por esto la definición de gen es entonces la unidad de información hereditaria que ocupa una posición fija (locus) en un cromosoma. Un cromosoma es una forma de compactación del DNA, puesto que la cadena de nucleótidos que existe dentro de cada célula es 15 veces más larga que el diámetro de la célula, el DNA debe organizarse de alguna forma que le permita caber dentro del núcleo.

¿Cuánta información hay en el DNA?

Una característica importante de las computadoras es su capacidad de almacenar información. Esta se mide en bytes que pueden ser grabados en el disco duro, un byte es la unidad de medida equivalente a un carácter y el número de éstos determina la cantidad de información que se puede grabar en la memoria de la computadora. Los términos Kilo (en Kilobyte, abreviado como KB), mega (en Megabyte, abreviado como MB), giga (en Gigabytes, abreviado como GB) y tera (en Terabyte, abreviado TB) se utilizan para contar bytes, siendo respectivamente mil (1X103), millón (1X106), billón (1X109) y trillón (1X1012)de bytes. En las computadoras de uso común como una laptop o pc de escritorio, por lo general,pueden tener un disco duro con capaciad de 500 GB o 1TB de almacenamiento. Análogamente el DNA puede medirse en pares de bases siendo respectivamente mil (1X103), millón (1X106), billón (1X109) y trillón (1X1012) de pares de bases (pb).

El término genoma se usa para referirnos a todo el DNA que se encuentra en cada célula y organismo, éste es representativo de la especie. Cada especie tiene un tamaño de genoma y composición particular. Usualmente el tamaño del genoma de los organismos va desde los cientosde pares de bases en bacterias hasta los 34 gigapares de bases (Gpb) en los tulipanes, lo cual es 11 veces más grande que el genoma humano con tan solo 3.2Gpb (igual a 3.2X109). En el caso de los insectos el tamaño del genoma y  número de genes varía mucho desde los 91pb hasta los 7.7 Gpb.

¿Por qué los insectos?

Los insectos se caracterizan por tener el cuerpo dividido en tres regiones: cabeza, tórax y abdomen, además de tres pares de patas; a diferencia de las arañas que tienen dos regiones del cuerpo y cuatro pares de patas o los milpiés que tienen muchos segmentos y más de cuatro pares de patas. Los insectos son muy variados en todos los sentidos, poseen distintas formas de patas, de antenas, de alas, de ojos, de bocas (aparatos bucales). Además de tener distintas formas y colores, producir distintos aromas y sonidos.

Los insectos se caracterizan por tener el cuerpo dividido en tres regiones: cabeza, tórax y abdomen.

Los insectos son un grupo evolutivamente muy exitoso, es decir, hay muchas especies y ocupan un gran número de espacios en la naturaleza. Como consecuencia, los insectos tienen una gran cantidad de características únicas que han evolucionado sólo en este grupo. Tal es el caso de producción de seda, venenos, pigmentos, enzimas, formas del cuerpo, escamas, capacidad para regenerar extremidades, entrar en diapausa (un estado de letargo metabólico) y metamorfosis.

¿Qué tiene de especial el genoma de los insectos?

Existen muchos insectos algunos más conocidos que otros, por ejemplo: cucarachas, moscas, mosquitos, catarinas, abejas y mariposas. Algunos otros menos comunes son: insectos palo, avispas, chinches de plantas, cigarras, escarabajos y polillas. Y finalmente algunos desconocidos para la mayoría de las personas como moscas serpiente, moscas de mayo, membracidos y afidos. Sin embargo, un genoma de insecto con un repertorio típico de DNA es: 60% de los genes son de un origen compartido con el del humano, 18% específicos de artrópodo (grupo al que pertenecen los insectos y crustáceos) y 2.4% específicos de cada grupo de insecto.

En muchas de las especies de insectos que están expuestas a los pesticidas usados en la agricultura o insecticidas de uso doméstico se encuentran más genes relacionados con la desintoxicación, especialmente, de productos xenbióticos (productos que son sintetizados en el laboratorio por seres humanos y que no se espera que esté dentro de un ser vivo).

Algunos de los insectos menos comunes son los insectos palo, avispas, chinches de plantas y las cigarras.

En insectos migratorios como algunas mariposas tienen más genes relacionados con el metabolismo de las grasas, esto es muy importante pues de ahí toman energía para el vuelo durante la migración. La exploración de la composición de genes en los insectos apenas está comenzando, aún queda por descubrir cuáles son los genes responsables de muchas características y cómo interaccionan los genes entre sí para dar lugar a caracteres más complejos.

La Dra. Marisol de la Mora Curiel es profesora de la Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Juriquilla, de la UNAM.

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