Los Cavendish y el DNA: una relación impredecible

¿Sabes que Henry Cavendish, soltero, que vivió en el siglo XVIII, es considerado el científico más excéntrico de la historia? ¿O que Margaret Cavendish fue la primera escritora de ciencia ficción allá por el siglo XVII? ¿Sospechabas que los plátanos Cavendish deben su nombre al jardinero del sexto conde de Devonshire, otro Cavendish soltero? ¿O que el séptimo conde de Devonshire también era un Cavendish y costeó de su bolsillo la creación de la cátedra homónima de física en Cambridge por la que han pasado 28 premios Nobel? Y, por último, ¿conoces la relación entre los susodichos Cavendish y la estructura del DNA? Estas y otras preguntas encontrarán su respuesta en mi artículo ¿Debemos a los Cavendish la estructura del DNA? publicado en Encuentros en la Biología , que también ha aparecido en Diario Médico dividido en dos entregas (I y II). Espero que os guste.

La hélice α va antes que la hoja β y no es una espiral

Un día de diciembre de 1950, la sala de conferencias del Laboratorio Kerckchoff de Caltech estaba abarrotada a la espera de que Linus Pauling, con su exquisita capacidad para el espectáculo, presentara un modelo tridimensional de palillos y bolas (que tenía cubierto con una sábana) para la estructura principal de muchas proteínas. Unos meses después, ya en 1951, Linus Pauling y Robert Corey publicaron juntos nada menos que nueve artículos en el PNAS y uno en Nature sobre las estructuras proteicas regulares que estaban descubriendo. El impacto fue tal que en setiembre de 1951 la revista Life se hizo eco del hallazgo, con un titular un tanto excesivo donde decían que este par de químicos había resuelto la estructura de las proteínas, como si fuera tan fácil. La genialidad de Pauling para este hallazgo fue suponer que los cuatro átomos que participan en el enlace peptídico están en el mismo plano y en proponer que la estabilidad queda garantizada mediante puentes de hidrógeno entre átomos de una vuelta y la siguiente.

Pauling siempre había llamado a esta estructura una spiral (espiral), como se comprueba en una nota del 1950 en el J Am Chem Soc. Tan solo 4 meses después, ya en el prolífico 1951, publicaron otro artículo donde cambiaron la denominación a configuración helicoidal (helical), en concreto las hélices α y γ que aparecen en la imagen adjunta. El cambio no fue baladí, porque hélice y espiral no son sinónimos ni en inglés ni en español (aunque a veces se usen como si lo fueran). La diferencia es incluso matemática: un punto que se mueve en espiral rotará a una distancia cada vez mayor del centro del giro, esto es, el radio se va incrementando constantemente con el movimiento. En cambio, una hélice se define como una curva en la superficie de un cilindro de manera que la distancia del punto al eje de giro es constante. Los autores no cayeron en la cuenta del desliz: fue Jack Dunitz quien se lo indicó a Pauling. Hoy no nos cabe duda de que estos artículos también inspiraron el nombre de la doble hélice de DNA de Watson y Crick dos años después. 

También en 1951, Pauling y Corey publicaron la estructura de la hoja β, que recibió el apelativo de 'hoja' o 'lámina' (pleated sheet) por su aspecto plano en las proteínas fibrosas que habían analizado, y β porque se describió tras la α. Eran tiempos lógicos para la nomenclatura. En 1965 todos los implicados quedaron sorprendidos cuando se describió en las proteínas globulares que esas hojas (sheets) no formaban láminas plisadas (pleated) sino que estaban retorcidas (twisted). 

Cosmos, astros, con sus ciencias y pseudociencias

No es lo mismo astronomía que astrología. Pero ¿qué pasa con cosmogonía y cosmología? ¿Son tan sinónimos como universo y cosmos? ¿Hay sinonimia, polisemia y homonimia entre ellos? Vamos por partes, como las integrales. 

El lexema ἀστῆρ (astḗr) está vinculado con las raíces protoindoeuropeas *ster~/*~stel que significan 'estrella' o 'cuerpo celeste' y llega al latín como stella. De aquí derivan, entre otros, astrología y astronomía. La astrología (del griego ἀστρολογία formado por ἀστῆρ (astḗr) y λόγος (lógos) → ‘compendio’, ‘tratado’, ‘discurso’) estudia la posición y los movimientos de los astros, y su influencia en las personas y los acontecimientos del mundo. Tiene su origen en la Babilonia precristiana y se consolidó en la antigua Grecia. Todos sabemos hoy que no es una ciencia porque se basa en una serie de creencias y supersticiones según las cuales el movimiento de los astros sirve para pronosticar los acontecimientos terrenos.

Los griegos escindieron una parte de la astrología en la astronomía (del latín astronomĭa, y este del griego ἀστρονομία que junta άστρον (ástron) y νόμος (nómos) → 'regla', 'norma', 'orden', 'observación'). Los persas y los árabes medievales la impulsaron, y su auge llegó en el siglo XVII con el descubrimiento del telescopio. Hoy es la rama de la ciencia que tiene por objeto el estudio de los cuerpos celestes (estrellas, planetas, satélites, cometas, asteroides, materia oscura, polvo interestelar...) y las leyes y teorías que rigen el universo.

La astrofísica aborda las propiedades de los astros y cualquier otro objeto del espacio, desde un simple asteroide a nada menos que una galaxia, mediante los métodos y las leyes de la física. Se inició en el siglo XIX con el estudio de los espectros de las estrellas y hoy se centra en aspectos como la composición de los cuerpos celestes a partir de la luz que recibimos de ellos para explicar cómo funcionan y evolucionan tanto el universo como los cuerpos celestes que lo forman.

Los griegos llamaban κόσμος (kósmos) al universo y de ahí que se consideren sinónimos. De cosmos derivan dos cosas muy distintas: cosmogonía y cosmología. La cosmogonía es el conjunto de principios y modelos sobre el origen del universo visto desde el punto de vista filosófico y epistemológico. Está presente en todas las religiones para explicar el origen del universo ligado a elemento mitológicos. En cambio, la cosmología se acuñó en el siglo XVIII para referirse a la concepción global del universo que hoy se aplica a la parte de la astronomía que se ocupa de la dinámica, las estructuras y los modelos sobre el origen del universo. Por último, está el cosmismo, una corriente filosófica rusa iniciada con la última obra de Nikolái F. Fiódorov publicada en 1906 (poco después de su muerte) que trata de explicar la vida, pero también la misión que el hombre tiene para transformarla y perfeccionarla. Se la considera precursora del transhumanismo actual.

Está claro que las líneas divisorias entre todas ellas no son nítidas, pero creo que sí hay dos conclusiones claras:

• Debemos dejar la astrología, la cosmogonía y casi que también el cosmismo fuera de las típicas ciencias.
• La astronomía se resume a la observación de los cuerpos celestes, y abarca tanto la astrofísica (para la mecánica de los componentes del universo) como la cosmología (para el estudio y la evolución del universo como un todo).

Células madre hay más de una

Las células madre (stem cells), células troncales o citoblastos tienen la capacidad de dividirse («proliferación celular») asimétricamente, dado que una célula hija será como la progenitora (autorrenovación) y la otra se diferenciará en una célula especializada. Tienen distinta potencia celular (cell potency, esto es, la capacidad para generar distintos tipos de células), que está en función de la parte del genoma que permanece sellada (genomic imprinting, que no se debe confundir con el silenciamiento génico o gene silencing) normalmente por superenrollamiento. 

Si atendemos a su potencia, se dividen en:

• Totipotentes (totipotent): capaces de formar un organismo entero, desde las tres capas embrionarias y el tejido reproductor a los tejidos extraembrionarios (como la placenta). Ejemplos claros: una espora o un cigoto. Son capaces de autorrenovarse y proliferar sin problemas, y se puede controlar la expresión de todo el genoma.
• Pluripotentes (pluripotent): como las totipotentes, salvo que no consigue formar tejidos extraembrionarios ni, por tanto, el individuo entero. En ellas y las demás células madre, cada vez hay más genoma sellado que no se puede reactivar, lo que limita los tipos celulares que puede regenerar.
• Multipotentes (multipotent): tienen menos capacidad de proliferar y autorrenovarse que las anteriores (o sea, más genoma sellado), aunque la suficiente para diferenciarse en los tipos celulares de su misma capa o linaje embrionarios (epidermis, sistema nervioso y otros procedentes del ectodermo; tejido conjuntivo, muscular u otros procedentes del mesodermo; o los epitelios procedentes del endodermo). Se denominan también tissue-specific stem cells (citoblastos histoespecíficos), así como células progenitoras (progenitor cell) o incluso todo junto: células madre progenitoras multipotentes. Entre las más conocidas están las células madre hematopoyéticas o hemocitoblastos.
• Oligopotentes (oligopotent): solo son capaces de diferenciarse en algunos de los tipos celulares de su mismo linaje, o sea, una especie de multipotentes con limitaciones. Por ejemplo, los mielocitoblastos (myeloid stem cell) y los mielohemocitoblastos (bone marrow stem cells) se diferencian en menos tipos celulares que los hemocitoblastos (que son multipotentes).
• Unipotentes (unipotent): únicamente son capaces de diferenciarse en un solo tipo de tejido. No está claro si existen, porque muchas son realmente bipotentes. En la práctica, es sinónimo de hemoblasto (blast cell) y célula precursora (precursor cell), pero no de célula progenitora, como hemos visto más arriba.

Para muchos autores, son las células multipotentes o progenitoras las que se subdividen en oligopotentes y unipotentes, pero esto es una minucia comparado con el enorme interés que suscitan en la medicina regenarativa. 

Si nos centramos en la procedencia de las células madre, las clasificaremos en: 

• Embrionarias: proceden de la masa celular interna del blastocisto (una fase muy temprana del desarrollo embrionario), por lo que originarán las tres capas germinales; se han logrado mantener en cultivo.
• Perinatales: las que se han encontrado en el líquido amniótico y en la sangre del cordón umbilical; muy útiles, aunque es una lástima que no se puedan usar por la enorme controversia bioética.
• Adultas: las que aparecen en la mayoría de los tejidos de un organismo adulto que se renuevan o regeneran periódicamente cuando acaece algún daño tisular. Aunque prometedoras para la investigación, parecen no ser tan versátiles y duraderas como las embrionarias, además de tener mayor propensión a contener alteraciones genéticas.
• Inducidas o iPS (del inglés induced pluripotent stem cells): gracias a la reprogramación genética artificial de una célula somática diferenciada se ha conseguido generar células madre pluripotentes con su mismo potencial de crecimiento y diferenciación. Por tanto, son tan versátiles como las embrionarias y perinatales, pero sin su controversia. El diseñador de esta técnica, el japonés Shinya Yamanaka, recibió por ello el Nobel en 2012.

Por tanto, célula madre hay más de una.