Bioinformática

 La era digital ya está aquí y llegó para quedarse. Casi todos los procedimientos, investigaciones y estudios científicos son realizados por máquinas, software y computadoras y obviamente una ciencia tan relevante como lo es la biología no se queda por fuera en estos avances de allí nace la bioinformática, ciencia que fusiona la biología con la informática. ¿En qué se relaciona la tecnología de las computadoras con  la tecnología? La respuesta es más sencilla de lo que creerías.

 Puede ayudar tanto a organizar datos biológicos (estadística de poblaciones, genética de poblaciones) como a predecir  cadenas completas de nucléotidos y mantener un registro digital de estas. Es más, la bioinformática nace tras el boom de la genética, donde se buscaba codificar los nucleótidos mediante algoritmos, luego con la evolución de la informática y de la genética se empezaron a realizar procesos más ambiciosos como el PGH (Proyecto Genoma Humano, que clasificaba y guardaba cada gen de manera computarizada.

 La bioinformática cubre un gran número de ramas (en su mayoría de la biología molecular y genética) como lo son:

• El análisis de secuencias tanto de ARN como de ADN, decodificando y guardando sus datos, técnica que de manera manual sería lenta e imprecisa.
• La anotación de genes: donde mediante la codificación y predicción de la cadena de ADN se puede codificar los cromosomas presentes, en ocasiones se logra atribuirle función a cada gen.
• La biología evolutiva, ya que se realizan estudios mediante la codificación del ADN, más que el cambio de las características físicas de la especie y se permite conocer con exactitud el flujo genético, además de su procedencia.
• Medición de la biodiversidad o genética de poblaciones: permitiendo medir la población con datos computarizados estadísticos además de analizar el genoma de la población ya existente.
• Modelación de imágenes de alta resolución y de secuencias de predicción del comportamiento como en procesos enzimáticos.
• Análisis de la secuencia de proteína: permitiendo predecir la composición de las proteínas a partir de la información de los genes que la codifican. Estos teniendo excepciones con los priones.
• Observación del comportamiento de mutaciones de virus y enfermedades varias, como el cáncer.

La bioinformática ha sido una revolución en nuestro conocimiento del ADN

  Sus herramientas son softwares desarrollados específicamente para este tipo de tareas (existen varios softwares cada la decodificación de nucleótidos) como lo son BLAST y ClustalW, utilizados por los investigadores para este fin y desarrollados por ingenieros informáticos. Estos a su vez trabajan con algoritmos para predecir dichas cadenas. También existen interfaces importantes que funcionan como bases de datos y comparadores de secuencias.

 Un blog súper interesante para ampliar información sobre este tema tan complejo es el Portal Latinoamericano de Bioinformática hecho en Venezuela donde encontrarás la información más reciente sobre bioinformática en varios idiomas. Y agregando del 17 al 21 de marzo se estará realizando un taller de Herramientas para Análisis de Secuencias (THAS) en la ciudad de Mérida, Venezuela de una duración de 40 horas, el precio variará de acuerdo al nivel del interesado. Hay 15 cupos disponibles, más información en la página de la Universidad de los Andes. 

 Y cerrando la entrada les dejo el acostumbrado vídeo de tarea sobre el tema:

   ¿Es la bioinformática el futuro de la Biología? ¿Desplazarán las máquinas a la codificación de ADN manual? ¡Comenta tu opinión sobre el tema! 

 Edit:Además de las acostumbradas preguntas les dejo una información interesante,si observan la barra lateral del blog verán nuestro cuadro de  "Blogs Amigos", este cuadro está dedicado a blogs interesantes de Ciencia y Tecnología. Por el momento solo hay tres, si deseas que tu blog aparezca escríbenos por medio de los comentarios.

Definición de términos de la Genética más juego didáctico

 La genética es una rama llena de términos específicos, por ello en esta entrada los definiremos de manera más dinámica por medio de un juego clásico: la sopa de letras. Primero, intenta buscar cuántos términos relacionados con genética encuentras en esta sopa de letras (son diez, en total) y, como pista, los hemos utilizado casi todos en entradas anteriores.

  ¿Has logrado encontrar las diez? ¡Felicidades! Y si no, aquí podrás encontrar todas listadas con su respectiva información al respecto.

• Genética: Es una especialidad de la biología que estudia todo lo relativo al código genético de los seres vivos y su origen, además de todo lo que ha llevado a que este sea de tal manera. Está relacionado tanto con la medicina como con la farmacéutica y la zoología. Más información relacionada se encuentra en nuestra entrada anterior.
• ADN: Es una molécula de alta complejidad que contiene toda la información genética del individuo y tiene como función resguardar esta y transmitirla a la descendencia del ADN. Para más información sobre sus funciones se encuentra esta entrada y para mayor información sobre su estructura tenemos esta entrada sobre los trabajos de James Watson y Francis Crick sobre el ADN.
• ARN: Es una molécula algo similar al ADN pero de menor complejidad encontrada en el citoplasma y en el núcleo de la célula formada por una sola cadena de nucleótidos y, a diferencia del ADN, contiene el azúcar ribosa. El ARN en sí no contiene información genética (su función está relacionada con la síntesis de proteínas) más el uso de uno de sus tipos (ARN mensajero) está muy arraigado en las técnicas de la genética moderna como vemos en esta entrada.
• Genetista: La carrera de genetista viene estrechamente relacionada con la medicina. Esta especialidad enfocada en la genética individual, indaga sobre el código genético del individuo, sus mutaciones, su flujo genético y muchos otros aspectos relacionados con el genoma. Es una carrera en auge, ya que existen muchos nuevos estudios que requieren de genetistas como el ya finalizado Proyecto Genoma Humano y la genética de conservación que busca proteger la diversidad genética de los seres vivos del planeta. Más información sobre la carrera en esta entrada.
• Cromosomas: Son los bloques básicos de la vida, por ponerlo de una manera. Contienen al ADN y está formado por dos cromátidas, que son dos cadenas iguales de ADN unidas por el centrómetro. El número de cromosomas variará dependiendo de la especie, evidenciado que todas las especies tienen un código genético diferente, el ser humano posee 23 de estos pares en cada célula somática, más en las células reproductivas este número se reducirá por la mitad (23 cromosomas solos por cada célula) para dar paso a la herencia, es decir, la mezcla de los genes de los progenitores.
• Genes: Es la unidad hereditaria esencial de los seres vivos. Son pequeños pedazos de ADN que, según su composición, cumplen una función específica, como por ejemplo el gen del color de cabello o el gen del desarrollo de los dientes. Los genes contienen toda la información del individuo, de dónde proviene, cómo funciona y cómo se desarrollará en un futuro. Todos los seres vivos contienen genes diferentes, incluyendo a los humanos y estos dependerán de la herencia, de los factores externos y las mutaciones.
• Clonación: Se refiere a la creación de un clon. Un clon es un organismo, que partiendo de un organismo ya existente, tiene su misma información genética y tendrá las mismas características que este organismo anterior. La clonación artificial es un tema bastante polémico y a su vez complejo y es uno de los principales temas en el mundo científico actual. Más sobre la clonación aquí.
• Aminoácido: Son las unidades básicas de las proteínas que forman su estructura básica. Están conformados por tres bases nitrogenadas cada uno mediante la síntesis de proteínas (proceso donde el ADN es copiado y traducido por el ARN para la creación de los aminoácidos).  Existen más de veinte tipos de aminoácidos diferentes.
• Genotipo: Es el nombre dado al código genético de cada individuo recopilado en su ADN. El genotipo determinará las características físicas, biológicas y químicas del individuo (llamadas fenotipo) de acuerdo a su configuración específica. Todos los seres vivos poseen genotipos completamente diferentes, por ende no son iguales, y allí radica su importancia, en darle diversidad a la vida y en guardar este código para su transmisión a futuras generaciones.
• Herencia: Es la transmisión de características de los progenitores a los hijos mediante los genes. Existen varios tipos de herencia, la más relevantes siendo la mendeliana y la ligada al sexo, que estudian el porqué de las características de cada individuo y la transmisión individual de cada una de estas.

 Y como tarea, ver este vídeo. ¿Te ha gustado el juego? ¿Las has encontrado antes de ver las respuestas? ¡Comenta!

Genética Molecular (Ganadora de la encuesta mensual)

La genética molecular es la rama de la genética que se encarga de estudiar los genes a nivel de moléculas. Su mayor objeto de estudio es la molécula de ácido desoxirribonucléico o ADN ya que esta es la posee la carga genética, para ello se emplean técnicas de la genética y de la biología molecular para analizar esta pequeña más compleja molécula. Más, la genética molecular emplea también sus propias técnicas las cuales son tres: separación, amplificación y detección las cuales se explicarán a continuación.

• Amplificación: En la amplificación existe un método principal y de mayor extensión llamada reacción en cadena de la polimerasa el cual, mediante el uso de la misma molécula de ADN, logra amplificarla, sin la necesidad de utilizar otros organismos o células. Más también existe otros métodos como la clonación del ADN en un huésped bacterial (el cual mediante la inserción de copias del ADN en el huésped que crea en respuesta un virus que cause que el ADN se recombine y luego este se inserta en otro vector el cual lo copia y clona).

•  Separación: Mediante la extracción del ADN y del ARNm (Ácido ribonucléico mensajero) y su aislamiento se puede lograr un estudio correcto de la molécula. A su vez, existen varias manera de las cuales se puede realizar este proceso como lo son:
1. Cultivo de células: Es, básicamente, la "cultivación" de células en ambientes externos artificiales. El resultado dependerá del tipo de célula a cultivar y su adaptación al ambiente foráneo. Luego de ser cultivadas las muestras son congeladas para ser preservadas correctamente.
2. Aislamiento del ADN:Este proceso separa al ADN en su totalidad de las otras partes de la célula (ARN, proteínas y lípidos) y luego es cuidadosamente guardada, y su pureza permite analizar correctamente los cientos de genes que posee.
3. Aislamento del ARNm: Es un método complejo, el cual consiste en aislar el ARNm, romper su composición para dejar a vista la adenina presente y luego es emparejado con una molécula sintética con tinina y, ya que en el ADN  las bases nitrogenadas tinina y adenina van juntas y luego la molécula es aislada de vuelta para unirla con polimerasa del ADN y forma finalmente una molécula de ADN estable.

• Detección: Usa los mismos procesos que la separación.

Otras técnicas usadas son el rastreo genético, que por medio de un agente mutagénico busca encontrar el gen mutante que produce cierto genotipo, y el método de reverse genetics que determina de una forma más directa el gen causante de la mutación.

Ya explicadas algunas de sus técnicas principales podemos pasar al siguiente punto que son los usos de la genética molecular los cuales podemos listar:

•  Permite el entendimiento de la molécula del ADN a un nivel microscópico y de todos sus componentes, además de su estudio.
• Desarrolla la investigación sobre mutaciones del genotipo, la cual puede ser usada para la cura o tratamiento de enfermedades.
• Facilita el diagnóstico de mutaciones, su comprensión y tratamiento.
• Permite la decodificación sencilla del código genético, lo cual puede ser de mucha ayuda en las ramas de medicina, farmacéutica, genética, biología y veterinaria. Para ejemplificar, el Proyecto Genoma Humano es un estudio de la genética molecular y utiliza sus técnicas.
• También puede ser utilizado para analizar el código genético de especies nuevas, así como de especies ya existentes para su catalogación.

¿Te pareció interesante el tema? La genética molecular fue el tema elegido por encuesta en el mes de enero, no te olvides de votar por un nuevo tema en la encuesta de febrero, así como sugerir temas para tratar.

Proyecto Genoma Humano (PGH)

El Proyecto Genoma Humano es una iniciativa de científicos de todo el globo que comenzó en 1990 el cual tiene la finalidad de hacer un mapa genético completo de la secuencia de genes humana o genoma. Gracias a los esfuerzos de los científicos y la colaboración de empresas públicas, privadas y varios gobiernos se logró, en el año 2001, publicar el primer "borrador" en el periódico Nature el cual estaba un 90 por ciento completo y estimaba la cantidad de genes humanos en aproximadamente 20,500 -bastante por debajo de lo que se esperaba: entre 50,000 a 140,000 genes-. La secuencia completa fue publicada en abril del 2003, aproximando el número de genes a menos de 3,000 ,y aunque las empresas privadas se oponían, se puede ver de forma gratuita y es accesible a cualquier persona interesada.

Posteriormente, la organización NHGRI (National Human Genome Research Institute o Organización Nacional de la Investigación del Genoma) continuó con el trabajo, analizando los impactos éticos de este gran descubrimiento y continuando con las importantes investigaciones sobre este apasionante tema. Podrás encontrar más información sobre sus proyectos actuales aquí (en inglés).

¿Te interesa el Proyecto Genoma Humano o NHGRI? ¿Cómo piensas que ha afectado la completación de la secuencia en el mundo científico?