La Biologia Molecular

  • Posted on: 12 February 2020
  • By: ppuigdomenech

La Biologia Molecular

Entre els programes que la ciència s’ha plantejat durant el segle XX, el de la Biologia Molecular és probablement un dels més apassionants. Es construeix, evidentment, sobre idees prèvies que sorgeixen de les discussions sobre el vitalisme, l’existència en la matèria viva de principis que la diferencien del que es coneixia com matèria inert. Amb la síntesi de la urea per Wöhler a principis del segle XIX ja es va començar a veure que aquesta distinció era supèrflua. Un segle després s’explicita la idea de que caldria treballar amb l’objectiu d’explicar les característiques dels éssers vius en termes d’àtoms i molècules i de les seves interaccions. Aquesta és la idea central de la Biologia Molecular.

No és d’estranyar que el programa de la Biologia Molecular aparegui en l’entorn de l’anomenada Escola de Cambridge just abans de la Segona Guerra Mundial. Aquell va ser un dels punts focals on es va crear la Física moderna i en particular on es va desenvolupar l’anàlisi de les estructures tridimensionals de la matèria gràcies a la cristal·lografia de raigs x. Aquesta tècnica va permetre demostrar que seria possible determinar com es disposaven els àtoms en l’espai en les estructures primer de sistemes senzills, com el clorur sòdic i després en sistemes progressivament més complexos. En algun moment, deien els visionaris d’aquella època, serà possible estudiar l’estructura tridimensional de les grans molècules que composen els organismes vius. No és d’estranyar que passada la Guerra, en l’entorn de Cambridge es publiquessin estructures de proteïnes com la hemoglobina o que es resolgués l’estructura del DNA, la famosa doble hèlix. La Biologia Molecular començava a demostrar la seva fecunditat.

Fins els anys 70 es van anar acumulant informacions sobre el funcionament de la maquinària molecular de la cèl·lula com per exemple el codi genètic, però en aquell temps hi va haver un salt qualitatiu important quan es va desenvolupar el que anomenem els mètodes del DNA recombinant. Fent servir tècniques que provenien essencialment de la microbiologia, es va demostrar que es podia amplificar qualsevol fragment de DNA i fer-lo funcionar en sistemes senzills, si calia. Això permet d’una banda una via de coneixement i diagnòstic de fenòmens biològics, incloent patològics, que tenen una base en el missatge genètic. D’altra banda va permetre començar a produir proteïnes d’interès terapèutic o industrial. Una nova era s’obria per la Biotecnologia. Aquest període va culminar amb el desenvolupament de tècniques per modificar genèticament plantes, animals i fins i tot l’espècie humana. Plantes transgèniques i teràpia gènica van aparèixer sobre la taula de discussió.

Ara estem en l’era de la Genòmica. Això vol dir que tenim accés al conjunt de la informació continguda en el DNA de qualsevol organisme. Els darrers temps les tècniques s’han desenvolupat en moltes dimensions diferents, cap enrere en el temps, cap al conjunt de microorganismes de qualsevol entorn i cap a les diferències que existeixen entre individus. En tots els casos el programa de la Biologia Molecular ha estat confirmat i la fusió intel·lectual entre Física i Biologia ha estat reforçada. La cristal·lografia i altres metodologies d’estudi de les grans molècules biològiques ha anat establint l’estructura atòmica dels grans conjunts de molècules de la cèl·lula. I l’anàlisi dels grans conjunts de dades que anem obtenint de les tècniques de DNA i del tractament d’imatges necessita desenvolupar models dels quals la Física en té el costum des de fa temps. La Biologia Molecular ja fa temps que es troba en el centre mateix de les idees de la ciència.

 

 

La Biología Molecular

Entre los programas que la ciencia se ha planteado durante el siglo XX, el de la Biología Molecular es probablemente uno de los más apasionantes. Se construye, evidentemente, sobre ideas previas que surgen de las discusiones sobre el vitalismo, la existencia en la materia viva de principios que la diferencian de lo que se conocía como materia inerte. Con la síntesis de la urea por Wöhler a principios del siglo XIX ya se empezó a ver que esta distinción era superflua. Un siglo después se explicita la idea de que habría que trabajar con el objetivo de explicar las características de los seres vivos en términos de átomos y moléculas y de sus interacciones. Esta es la idea central de la Biología Molecular.

No es de extrañar que el programa de la Biología Molecular aparezca en el entorno de la llamada Escuela de Cambridge justo antes de la Segunda Guerra Mundial. Aquel fue uno de los puntos focales donde se creó la Física moderna y en particular donde se desarrolló el análisis de las estructuras tridimensionales de la materia gracias a la cristalografía de rayos x. Esta técnica permitió demostrar que sería posible determinar cómo se disponían los átomos en el espacio en las estructuras primero de sistemas sencillos, como el cloruro sódico y luego en sistemas progresivamente más complejos. En algún momento, decían los visionarios de aquella época, será posible estudiar la estructura tridimensional de las grandes moléculas que componen los organismos vivos. No es de extrañar que pasada la Guerra, en el entorno de Cambridge se publicaran estructuras de proteínas como la hemoglobina o que se resolviera la estructura del DNA, la famosa doble hélice. La Biología Molecular empezaba a demostrar su fecundidad.

Hasta los años 70 se fueron acumulando informaciones sobre el funcionamiento de la maquinaria molecular de la célula como por ejemplo el código genético, pero en aquel tiempo hubo un salto cualitativo importante cuando se desarrolló lo que llamamos los métodos del DNA recombinante. Utilizando técnicas que provenían esencialmente de la microbiología, se demostró que se podía amplificar cualquier fragmento de DNA y hacerlo funcionar en sistemas sencillos, si era necesario. Esto permite por una parte una vía de conocimiento y diagnóstico de fenómenos biológicos, incluyendo patológicos, que tienen una base en el mensaje genético. Por otra parte permitió empezar a producir proteínas de interés terapéutico o industrial. Una nueva era se abría para la Biotecnología. Este período culminó con el desarrollo de técnicas para modificar genéticamente plantas, animales e incluso la especie humana. Plantas transgénicas y terapia génica aparecieron sobre la mesa de discusión.

Ahora estamos en la era de la Genómica. Esto quiere decir que tenemos acceso al conjunto de la información contenida en el DNA de cualquier organismo. Los últimos tiempos las técnicas se han desarrollado en muchas dimensiones diferentes, hacia atrás en el tiempo, hacia el conjunto de microorganismos de cualquier entorno y hacia las diferencias que existen entre individuos. En todos los casos el programa de la Biología Molecular ha sido confirmado y la fusión intelectual entre Física y Biología ha sido reforzada. La cristalografía y otras metodologías de estudio de las grandes moléculas biológicas ha ido estableciendo la estructura atómica de los grandes conjuntos de moléculas de la célula. Y el análisis de los grandes conjuntos de datos que vamos obteniendo de las técnicas de DNA y del tratamiento de imágenes necesita desarrollar modelos de los que la Física tiene la costumbre desde hace tiempo. La Biología Molecular ya hace tiempo que se encuentra en el centro mismo de las ideas de la ciencia.