Objetivos

1. Los estudiantes investigarán detalladamente que una biblioteca es como un núcleo.
2. Los alumnos aprenderán qué es el ADN "basura".
3. Los estudiantes repasarán el proceso de empalme alternativo ("alternative splicing") y cómo las secuencias codificadoras se utilizan para hacer productos en las fábricas.

Cada biblioteca de un pueblo tiene una variedad de libros. Algunos de estos libros son necesarios para la producción de las mercancías en las fábricas. Las enciclopedias, los diccionarios y los otros libros de no ficción son ejemplos de estos libros necesarios y útiles. Sin embargo, una biblioteca puede también tener revistas de chismes y secciones de literatura de ficción. Estos tipos de lecturas son inútiles para las fábricas del pueblo. La información que ellas tienen no es típicamente necesaria para la producción de mercancías en el pueblo.

Los libros útiles en una biblioteca, aquellos que son necesarios para la producción de mercancía, son análogos al ADN en el núcleo de una célula que es esencial para la producción de proteínas. Las enciclopedias y los diccionarios son los recursos integrales y serán virtualmente idénticos en todas las bibliotecas. Otros libros de no-ficción son útiles también, pero no cada biblioteca puede tener los mismos libros de no-ficción. Las revistas de chismes en nuestra biblioteca son ejemplos de lo que se llama ADN "basura". (esto se explicará más tarde).

Pronto, otras revistas en la biblioteca del pueblo B comienzan a hacerle lo mismo a otros libros útiles en la biblioteca. Eso provoca que las enciclopedias, los diccionarios y otros libros de no-ficción vayan creciendo cada vez más.

Como las revistas de chismes tienen poco (o ningún) valor, ellas no están haciendo a las enciclopedias, los diccionarios y los libros de consulta, más completos ni más útiles para los lectores. Puede ser que incluso provoquen que algunas de sus secciones resulten ilegibles.

Al principio, los libros en la biblioteca del pueblo A eran idénticos a los libros en la biblioteca del pueblo B. Sin embargo, como las revistas siguieron insertando copias de ellas mismas dentro del diccionario en la biblioteca del pueblo B, el tamaño del diccionario aumentó.

Si esto le sucede a muchos, o a todos los libros en la biblioteca del pueblo B, la biblioteca podría llegar a ser enorme. Como la biblioteca del pueblo A tenía todos los mismos libros para comenzar y no tenía revistas que "saltan", ella mantendrá su tamaño original.

Justo como las revistas que "saltan" en nuestro ejemplo de la biblioteca, nuestro ADN tiene segmentos móviles llamados genes que "saltan" ("jumping genes") o ADN que "salta" ("jumping DNA"). Estos segmentos móviles se insertan aleatoriamente en el genoma de una célula de la misma manera que las páginas de la revista de chismes se insertaron dentro del diccionario. Hay dos tipos de genes que "saltan": transposons y retrotransposons.

Los transposons son segmentos de ADN que se mueven hacia distintas posiciones en el genoma de una célula. Ellos pueden causar mutaciones y cambios en la cantidad del ADN en el genoma. Los transposons se pueden "cortar y pegar" aleatoriamente en el genoma. Un segmento transposon se "corta" de su localización y después se inserta en una nueva localización dentro del genoma. Los retrotransposons son un poco más complicados. Ellos se mueven por un método de "copiar y pegar." Sin embargo, la copia se hace de ARN, y no de ADN. Después que las copias de ARN están hechas, se vuelven a transcribir a ADN. Estas copias de ADN son entonces insertadas en el genoma.

A los transposons y los retrotransposons se les refiere como ADN "basura" porque no proporcionan ninguna ventaja obvia a su hospedero. Se les ha llamado además "ADN egoísta" porque su única función parece ser esparcirse por todo el genoma y en el caso de los retrotransposons, replicarse continuamente.

El genoma es el sistema completo de cromosomas heredados de un solo padre; todo el ADN de un individuo. El tamaño del genoma es la cantidad de ADN en un sistema genómico, también llamado el "valor C". La "C" se refiere a "constante", pues el tamaño de un genoma es generalmente constante para cada especie. Se mide por el número de bases en el genoma de una especie.

La figura representa el tamaño del genoma.

Una paradoja es una declaración aparentemente contradictoria que puede sin embargo ser verdad. Mientras comparamos los valores C de distintos organismos, encontramos que aunque algunos organismos parecen estar muy relacionados, sus valores C son muy diferentes. Algunos de estos organismos parecen tener mucho más ADN que sus parientes cercanos. La "paradoja del valor C" se refiere a la observación de que no hay correlación entre la cantidad de ADN de un organismo y la complejidad de ese organismo.

El maíz y el arroz parecen ser muy similares, despues de todo, ambos son un tipo de grano. Sin embargo, el maíz tiene un genoma mucho más grande que el arroz (el valor c del maíz es mucho más grande que el valor c del arroz). ¡El genoma del maíz es aproximadamente seis veces más grande que el genoma del arroz!

¿Por qué es el genoma del maíz mucho más grande que el genoma del arroz?

La diferencia en el tamaño de los genomas está principalmente relacionado con el número de retrotransposons que cada uno posee. El maíz tiene cantidades grandes de retrotransposons (ADN "basura") mientras, en comparación, el arroz tiene menos copias. De hecho, más de la mitad del genoma del maíz se compone de estas secuencias repetidas o "genes saltarines."

Obviamente, los retrotransposons pueden influir en gran parte en la determinación del tamaño de un genoma.

Las secuencias repetidas del ADN, o del ADN "basura", son heredadas. Se ha encontrado que algunos animales de especies diferentes tienen modelos idénticos dentro de su ADN repetido. Un ejemplo de esos modelos de ADN ha sido encontrado en los genomas de los hipopótamos y las ballenas, pero no se ha encontrado en otras especies.

Este descubrimiento apoya fuertemente la idea de que el hipopótamo es el pariente vivo más cercano a las ballenas. Es sorprendente pensar que un animal terrestre evolucionó en una ballena, pero, de nuevo, las ballenas son mamíferos. Las ballenas alimentan a sus críos con leche, como sus antepasados que vivían en la tierra. Además, los hipopótamos, como las ballenas, no tienen pelo, y ellos amamantan a sus críos debajo del agua y se comunican haciendo sonidos debajo del agua, como hacen las ballenas.

Los hipopótamos y las ballenas han heredado estos modelos de ADN de un ancestro común. Los investigadores buscan grandes modelos de ADN repetido que se encuentran en los mismos lugares en los cromosomas de diferentes especies. Esto permite que los investigadores determinen las relaciones evolutivas entre organismos.

Además de los libros, las bibliotecas en nuestros pueblos tienen carpetas de 3 anillos llenas de páginas (una carpeta por biblioteca). La mayoría de las páginas son blancas, pero hay algunas páginas azules también. Las páginas blancas en la carpeta tienen secuencias codificadoras. Estas secuencias codificadoras se utilizan para fabricar productos en las fábricas. Las páginas azules tienen letras, pero no secuencias codificadoras.

Las letras en las páginas azules le proveen instrucciones a la persona, que fotocopia páginas de la carpeta, a cerca de cuáles páginas blancas debe fotocopiar. Esas instrucciones variarán dependiendo de la hora del día, dirección de la calle donde está el negocio o fábrica, y del pueblo en el que está la persona. Así, distintas personas harán distintas combinaciones de copias de las páginas blancas en la carpeta. Alguien puede fotocopiar todas las páginas blancas, pero otros fotocopiarán solo una porción de la carpeta. Diferentes juegos (grupos) de páginas blancas codificarán para diferentes variaciones de un producto.

Diferentes combinaciones de páginas blancas nos dan diferentes opciones para nuestra bicicleta.

Las páginas blancas en la carpeta de 3-anillos sirven la misma función para un pueblo que los exons hacen para una célula. Los exons son regiones codificadoras en un gen, ellos codifican para proteínas. Los exons son representados en el ARNm final, así que ellos son "expresados" en el "producto" (proteína) final de la misma manera que las páginas blancas son representadas, o expresados, en el producto final que la fábrica hará.

Las páginas azules en la carpeta son semejantes a los introns. Los introns son regiones  no codificadoras de un gen. Ellos no son representados en el ARNm final así que ellos no están expresados en la proteína (al igual que las páginas azules no están representadas en el producto de la fábrica).

Ligasa es una enzima que puede unir segmentos de ADN. El proceso de juntar páginas, fuera de la carpeta de 3 anillos, en diferentes combinaciones es semejante al proceso de ligación. Ligación es el proceso de unir dos segmentos de ADN.