Sudoku, juego de imitación, pizza, robot clasificador y transposones: los verdaderos caminos de la ciencia son más sorprendentes que todos los inventos imaginables e inimaginables. Siguiendo estos caminos, los biólogos crean mapas genéticos y leyendas para ellos, entendiendo de qué es responsable cada gen.
Investigadores de Princeton y Harvard han descubierto cómo crear una herramienta para descubrir la función genética de forma más rápida y económica. Un informe sobre el trabajo apareció en la revista científica Nature Communications.
¿Por qué se eliminan los genes?
"No tenemos idea de lo que hacen grupos de genes tan grandes", admite Baz Barstow, coautor del artículo e investigador Burroughs-Wellcome en el departamento de química de la Universidad de Princeton. Incluso si el genoma de un organismo ha sido descifrado y leído, esto no significa que no queden misterios en él. Puedes averiguar dónde se encuentra un gen, imaginar qué proteína codifica, pero es casi imposible entender qué hace esta proteína en el cuerpo usando solo cálculos.
¿Cómo hacen esto? Para responder a esta pregunta, imagina una situación: en una habitación ves interminables filas de interruptores, y en otra habitación hay una gran cantidad de bombillas encendidas. Los cables están escondidos en la pared. La mejor manera de saber a qué bombilla está conectado el interruptor es apagarlo y ver cuál se apaga. Lo mismo se hace con los genes. Las bombillas son los rasgos fenotípicos que observamos en un organismo y los interruptores de luz son el genoma. Para comprender de qué es responsable un gen, la forma más sencilla es "apagarlo" y observar el resultado. En inglés, este bloqueo deliberado de un gen se llama “knocking-out”, es decir, “knockout”.
Pero descubrir las funciones de un gran número de genes requiere una enorme inversión de tiempo y dinero: años y millones de dólares. Debido a esto, los mapas genéticos con funciones completamente descifradas de cada gen existen sólo para un pequeño número de organismos modelo bien estudiados, como la levadura de panadería o las bacterias. Escherichia coli(Escherichia coli), aunque el enorme contenido informativo y la utilidad de tales colecciones están fuera de toda duda. Desde su publicación, miles de grupos de investigación han accedido a ellos.
Ni siquiera la pizza ayudó
Científicos de las universidades de Princeton y Harvard han encontrado una manera de establecer las funciones de cada gen de forma rápida y sencilla. Ahora sólo hará falta unos pocos miles de dólares y todo el proceso tardará menos de un mes. La nueva tecnología se llama "Knockout Sudoku" en honor al rompecabezas del mismo nombre.
Esta técnica se basa en la eliminación aleatoria de genes y en un potente algoritmo que ayuda a “rellenar las células que faltan” en el rompecabezas genómico. Ninguno de los grupos de investigación que han probado previamente el mismo enfoque se ha acercado al costo y la velocidad que Knockout Sudoku traerá a la comunidad científica. "Esperamos que la genética finalmente vaya más allá del estudio de organismos modelo", dice Michael Baum, coautor del artículo de la Facultad de Medicina de Harvard.
Esquema de Sudoku eliminatorio
La investigación comenzó con una enorme pila de recibos de pizza y mutagénesis de transposones. Este método le permite insertar una secuencia de ADN en un gen aleatorio, bloqueando su funcionamiento. Sin embargo, esto requiere muchas copias mutantes para estar seguro de que cada gen está desactivado en al menos una de ellas. Los científicos comenzaron con una colonia de 40.000 bacterias. Shewanella oneidensis, que tiene alrededor de 3600 genes. Para clasificar manualmente a los mutantes y reubicarlos en diferentes agujeros, Barstow contrató estudiantes, cuyo trabajo prometió pagar con pizza. Después de un día entero de trabajo, los resultados fueron decepcionantes: sólo se clasificaron unos pocos miles de bacterias.
Por eso se decidió alquilar un robot clasificador. En sólo dos días, distribuyó todos los mutantes en 417 pocillos individuales en placas de 96 pocillos. Pero la verdadera prueba fue leer los genomas de todas las variantes mutantes para poder enumerarlas, identificando la función de cada gen desactivado. Para ello, se suele amplificar (“multiplicar”) el ADN de cada variante mutante y luego secuenciarlo (leer su secuencia). La genética propuso simplificar esta parte compleja y laboriosa del trabajo agrupando varios mutantes de una manera especial, por lo que fue necesario leer no 417 genomas, sino 61, que es casi 7 veces menos.
Se probaron rompecabezas "multicelulares" en genomas unicelulares
Pero incluso los resultados de todo este largo proceso son recibidos por los científicos en forma de una enorme cantidad de datos que deben procesarse para comprender de qué mutantes se obtuvieron las secuencias (léase secuencias genómicas). Para hacer frente a este problema, los investigadores crearon un algoritmo que, como una persona resolviendo un Sudoku, podía identificar la tableta, la columna y la fila del agujero de donde provenía la variante mutante. Había un problema más. Dado que las mutaciones fueron causadas por un transposón que se insertó espontáneamente en el genoma, podrían repetirse al azar. Para encontrar una solución, Barstow incluso vio The Imitation Game, una película sobre Alan Turing descifrando el código de la máquina de cifrado alemana Enigma. En su opinión, el trabajo era realmente parecido a descifrar un código. “Por ejemplo, en inglés la letra “a” se utiliza con una frecuencia del 8,2%. Por lo tanto, si encuentra una letra desconocida que aparece con una frecuencia del 8,2%, puede asumir que la letra que está buscando es "a". Esta simple inferencia estadística, también llamada bayesiana (en honor al matemático y sacerdote inglés del siglo XVIII Thomas Bayes), se convirtió en la clave para resolver el "Sudoku knockout".
Los autores del trabajo destacan que los métodos matemáticos subyacentes a la tecnología permiten obtener muchos más resultados con menos experimentos. Este método les ayudó a comprender el trabajo de los genes bacterianos. Shewanella oneidensis, que son conocidos por su capacidad para transferir electrones, son fuentes potenciales de electricidad que no dañan la naturaleza y pueden usarse en la fotosíntesis artificial (sobre la cual puede leer más en el sitio de revisión: y) y para neutralizar los desechos nucleares. Utilizando métodos antiguos, esto habría requerido unos 15 años de investigación.
La precisión de los resultados fue bastante baja al principio. Después de volver a comprobar los cálculos matemáticos y no encontrar errores allí, los científicos se dirigieron a las placas y los pocillos. Resultó que el problema era que uno de los asistentes había colocado allí una muestra equivocada. Los investigadores dieron un suspiro de alivio: la parte menos fiable de su tecnología resultó ser la humana.
“Productos genéticamente modificados” - “Sí” - 26 personas “No” - 24 personas “Difícil de responder” - 1 persona. Hipótesis. En la encuesta participaron 130 ENCUESTADOS/estudiantes de 1º, 2º, 3º y 4º curso. “Sí” - 44 personas “No” - 5 personas “A veces” - 2 personas. B-12 Dyakova Nadezhda. El trabajo fue realizado por el estudiante gr. Métodos: ¿Utiliza productos transgénicos?
“Interacción genética” - División del fenotipo en F2 3:1. Diccionario. Herencia con dominancia incompleta. R. Dominio total. Cooperación. Elaborado: Arte. 18 grupos de 1er año de facultad de medicina. Gene. H.J.B. Epistasis. Grupo G.III. Interacción genética.
"Organismos transgénicos" - ¿Qué comemos? Tomates con el gen de la platija. Cuyos productos contienen componentes transgénicos. Ingeniería genética. Una raza de cerdos con un gen de "crecimiento". ¿Cómo se fabrican los OGM? La genética ha aprendido a fabricar quimeras. Animales transgénicos. ¿COMER O NO COMER? - esa es la pregunta. OGM: ¿a favor o en contra? GMP es un negocio grande y prometedor. Las cabras transgénicas producen una leche única que reemplaza a la leche materna humana.
"Traducción" - Modelo de estados híbridos. Factores de iniciación asociados a la subunidad ribosómica pequeña (procariotas). Regulación de la traducción: exportación de ARNm desde el núcleo al citoplasma. Degradación del ARNm por endonucleasas. Cambio de marco de lectura programado. Transdifusión. Regulación de traducción: interruptores ribo. Estructura secundaria del ARNr (1).
“OGM” - Y en la naturaleza hay organismos que no son aptos para la alimentación humana (venenosos y mutagénicos). Presentación sobre el tema Organismos genéticamente modificados (OGM). ¿Cómo distinguir los productos transgénicos? Seguridad de los OGM. Debe continuar el trabajo sobre la creación de OGM. Creadores de OGM. Uso de OGM. Contenido. La posición de Greenpeace.
“Descubrimientos en genética” - 1935 -N. Genética actual Organismos transgénicos. O.Avery. Descubrimiento de las leyes de la herencia. Desarrollo de la teoría cromosómica. El pasado de la genética. A. Hershey. Clonación. John Gurdon es un microbiólogo inglés pionero en la clonación. Decodificando la estructura de la molécula de ADN. En 1953, el biofísico y genetista inglés F. Crick y el bioquímico estadounidense J.
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La alquimia, como sabemos, hace tiempo que no sirve como ciencia. Pero como actividad divertida que te permite practicar la lógica y simplemente pasar un buen rato, la alquimia es amada y respetada. De lo contrario, ¿de dónde saldrían tantos juegos populares con este título en Google Play? Pero si normalmente los juegos de este tipo te ofrecen conjurar con objetos inanimados, Alquimia-Genética se ofrece a probarse la túnica de un científico loco que, por la bondad de su corazón, cruza una variedad de criaturas, obteniendo... Sin embargo, lo que obtienes, lo verás por ti mismo.
El desarrollador advierte de inmediato: el juego es exclusivamente para aquellos que tienen buen sentido del humor. Al igual que las recetas de la alquimia histórica, las acciones propuestas son completamente acientíficas y no educativas. Como en cualquier juego de Alquimia, el cruce de criaturas se realiza simplemente arrastrándolas una encima de otra. No importa cuán contraintuitivas puedan parecer muchas combinaciones, siempre hay un poco de sentido común en estas combinaciones. Cada criatura, ya sea un animal real o una criatura mítica, tiene tu rasgo, tu “gen”, lo que asegura al final la transformación deseada.
El desarrollador ilustra su idea así:
- Una hormiga (insecto) en combinación con una rata (el gen de la “cola”) da el resultado Escorpión- artrópodo (hormiga) de cola (rata)
- La anchoa (pescado) en combinación con el pollo (el gen “doméstico”) da pez de colores- pescado doméstico (pollo) (anchoa)
Por lo tanto, no siempre es necesario pensar en lo que puede resultar del matrimonio entre dos animales diferentes; más bien, es necesario tomar solo una de sus características, lo que da como resultado algo inesperado en algunas construcciones lógicas y completamente natural en otras. Es difícil imaginar al descendiente de una gallina y un pez, pero no es nada difícil imaginar cómo es un pez doméstico.
Para los jugadores más meticulosos, ofrezco una selección de 113 recetas al juego Alquimia-Genética de diferentes jugadores. Organicé las combinaciones que les parecieron más difíciles en una lista y guardé todo en formato PDF. Puedes descargar el juego en sí y sus recetas utilizando los enlaces debajo de este artículo. Dejo la mitad de las recetas que recopilé debajo del spoiler. Es más conveniente usar esta lista en el archivo completo: allí puede buscar la criatura que desea obtener (o cuyas combinaciones le interesan) e inmediatamente encontrar la receta o asegurarse de que falta. Así es exactamente como recomiendo usarlo.
- Hormiga+pica=hormiga de fuego
- Mariposa + elefante = lengua común
- Rana azul + hombre=NAVI
- Águila+hombre=Ra
- Enano+ardilla=Hobbit
- Pollo+carpa dorada=paloma
- Piraña+serpiente=tiburón
- Chacal+conejillo de indias=perro
- Android + humano = wallie
- Humano + extraterrestre = sirena marina
- Coyote + hombre = anubis
- Perro + hormiga de fuego = lobo
- Perro + lobo = perro dingo
- Mapache + tigre = lémur de cola anillada
- Pulpo + escorpión = pulpo de anillos azules
- Lobo + canguro = tilacino
- Fantasma + piraña = dementor.
- Hormiga + rata = escorpio
- Anchoa + pollo = pez dorado
- Foca+pollo=pingüino
- Lagarto monitor + hipopótamo = cocodrilo
- Iguana + mosca = lagarto monitor
- Hormiga + serpiente = araña
- Gato+camaleón=gato de Cheshire
- Águila + avestruz = halcón
- Cangrejo+grifo=cangrejo cabeza
- Cangrejo+pájaro cuerno=cangrejo cabeza
- Águila+cuerno=grifo
- Caballo+cuerno=alce
- Lagarto monitor + delfín = cocodrilo
- Ciervo + camello = jirafa
- Hámster+rata=rata hámster
- Paloma + ardilla listada = Do-do
- Piraña + do-do = tiburón.
- Cangrejo + serpiente = pepino de mar
- Serpiente+pájaro cornudo=Serpiente cornuda
- rata+serpiente+pasyuk
- Serpiente+escorpión emperador=Boa
- Serpiente+pato=anguila
- Serpiente+camarón=morena
- Serpiente+abeja=serpiente de coral
- Serpiente+liebre=Lagarto
- Serpiente+león=tatzelwurm
- Serpiente+Guppy=águila ciega brahman
- Gusano+tarántula goliat=serpiente
- Mono + hormiga = hombre
- Lémur de cola anillada + ardilla voladora = mono
- Ardilla + Pez Volador = Ardilla Voladora
- Cuervo+paloma=loro
- Paloma+loro=paloma de varios colores
- pato+paloma=cisne
- Paloma+cerdo=Do-Do
- Paloma+mapache=jacobinos
- Paloma+Grifo=ángel
- Gato+hipopótamo=lince
- Gato+hormiga de manglar=garfield
- Gato+foca=manul
- Foca+gato=delfín
