¿Cuánto mide el genoma humano?

[Artículo publicado originalmente el 9 de abril de 2014 en Expresión Genética de El Comercio]

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una de las moléculas más maravillosas creadas por la naturaleza. No sólo tiene una estructura fascinante que se parece a una escalera de caracol (técnicamente conocida como doble hélice), sino que también es capaz de almacenar información en forma química de manera muy eficiente.

Todos los seres vivos, sin excepción, tienen ADN porque en él se encuentra codificado todas las instrucciones necesarias para moldearlo y fabricarlo. En otras palabras, es el manual de instrucciones de la vida.

El ADN está compuesto por cuatro moléculas llamadas nucleótidos hechos a base de adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G), también conocidas como bases nitrogenadas: Estas se enlazan unas con otras formando una larga cadena. El ADN está formado por dos de estas cadenas se unen de manera complementaria por enlaces electrostáticos: A con T y C con G, formando así los pares de base (pb).

Estructura del ADN: Fuente: Wikimedia Commons.

Podemos usar sólo las letras iniciales de las bases nitrogenadas —A, T, C y G— para generar un código de cuatro caracteres. Haciendo una analogía con la computación, una secuencia ...AGCATAGCGGACTAA… tendrá un significado biológico así como ...100101001110100… tiene un significado computacional. El significado biológico de una determinada secuencia de nucleótidos es el gen.

Un gen será una pequeña porción de ADN que contiene información en forma codificada necesaria para producir una determinada molécula, la cual cumplirá con una función definida en el ser vivo. Sin embargo, hay porciones de ADN que no codifican nada en absoluto, pero que pueden cumplir otro tipo de funciones. Al conjunto del ADN codificante (los genes) y el ADN no codificante de un determinado organismo se le conoce como genoma.

En 1977 se secuenció el primer genoma que correspondía a un pequeño virus llamado bacteriófago Phi-X174. Su genoma tan sólo tenía 5 386 pares de base. Poco a poco se fueron secuenciando otros genomas cada vez más largos hasta que, en 2001, se publicó en Science y Nature el primer borrador del genoma humano y, tres años después, la versión definitiva.

El genoma humano mide aproximadamente 3 200 millones de pares de base y está dividido en 23 porciones más pequeñas llamadas cromosomas.

Haciendo los cálculos

El ADN tiene un grosor de 2 nanómetros (40 000 veces más fino que un cabello humano) y cada par de base ocupa un espacio de 0.34 nanómetros. Un nanómetro (nm) es igual a la mil millonésima parte de un metro (m) o 0.000000001 m, que es lo mismo a decir 10^-9 m.

Ahora, para saber qué tan largo es el genoma humano debemos multiplicar el número de pares de base que tiene nuestro genoma por 0.34 nm. Así tenemos: 3.2 x 10⁹ por 0.34 x 10^-9 m. Los 10 elevados a la novena potencia positiva y negativa se anulan y solo nos quedaría multiplicar 3,2 por 0,34 m, dando como resultado 1.088 metros.  Esto es lo que mediría nuestro genoma. Pero, aquí no termina el asunto...

¡Tanto ADN!

De seguro habrán escuchado en una clase de biología del colegio o la universidad que los humanos somos diploides. No se preocupen, no es nada malo. Diploide significa que tenemos dos copias de nuestro juego de 23 cromosomas: un juego proviene de nuestro padre y el otro de nuestra madre. Esto quiere decir que cada célula de nuestro cuerpo —con excepción de los óvulos y espermatozoides— tienen un poco más de dos metros de ADN, que es el resultado de 2 x 1.088 metros (2.176 m).

¿Cómo puede caber todo eso en el núcleo de nuestras células que es una pequeña esfera de tan solo 0.000006 metros de diámetro? Para que tengan una idea de lo difícil que puede resultar esto, traten de meter un cabello tan largo que le dé dos vueltas a la Tierra dentro de una pelota de fútbol. La solución se da gracias a unas proteínas que enrollan y empaquetan el ADN de tal forma que quepa en el núcleo de la célula.

Empaquetamiento del ADN. Fuente: Wikimedia Commons.

¿Y cuánto ADN hay en nuestro cuerpo? Hacemos otro pequeño cálculo. El número de células que tiene un humano promedio está en el orden de los 10 billones o 10 000 000 000 000 (10¹³). Si multiplicamos este valor por los 2.176 metros de ADN que hay en cada una de nuestras células obtenemos nada menos que 21.76 billones de metros o 21 760 millones de kilómetros de ADN por persona. ¡Una cantidad de ADN suficiente para dar 20 vueltas al Sol siguiendo la órbita terrestre!

Aun así, nuestro genoma no es el más grande de todos. Por ejemplo: la salamandra, una especie de planta llamada Paris japónica y una especie de helecho llamado Psilotum nudum tienen genomas 30, 50 y 75 veces más grande que nuestro genoma, respectivamente.