El ADN de un individuo dado contiene millones y millones de nucleótidos individuales, todos en una secuencia precisa. Además de los segmentos que codifican proteínas (genes) particulares, tiene una cantidad mucho mayor de ADN que no codifica (anteriormente llamado ‘ADN basura’), y sirve en parte para dirigir la traducción de proteínas a sitios de genes. Gran parte de este ADN no codificante es algo aleatorio, ya que los cambios pueden realizarse sin ningún daño grave. Si cambia los nucleótidos dentro de las secciones de codificación, puede crear mutaciones que pueden ser dañinas o incluso fatales. Como tal, cualquier cambio importante en estas regiones se selecciona contra (evolutivamente), y hay muchas menos variaciones entre los individuos de la misma especie. Para el resto de su ADN, aproximadamente la mitad, la naturaleza no codificante permite una mayor variación de un individuo a otro.
Más allá de la mutación, hay otra fuente importante de variación del ADN: el cruce cromosómico. Cada persona recibe dos juegos de cromosomas [1], uno proviene de su padre y el otro de su madre. Pero los cromosomas que transmites son únicos. A medida que su cuerpo produce gametos (esperma y ovarios), el proceso meiótico incluye una parte en la que “codifica” el ADN que recibe. Los gametos que produce incluyen solo un conjunto de cromosomas, pero en lugar de algunos cromosomas paternos inalterados y algunos cromosomas maternos inalterados, su cuerpo mezclará un cromosoma materno recibido con su contraparte paterna [2]. Por lo tanto, los cromosomas individuales que recibe son en gran medida únicos y tiene cromosomas diferentes de sus hermanos biológicos (a menos que tenga un gemelo idéntico). Esta mezcla y combinación es lo que hace que el ADN de cada nueva conjugación entre un óvulo y los espermatozoides cree una combinación completamente original.
En cuanto a “Huellas digitales de ADN”, esto no “lee” la secuencia que tiene. Lo que hace se llama “polimorfismo de longitud de fragmento de restricción. [3]” Explicaré esto con una analogía.
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Supongamos que tiene una colección de libros de texto: editoriales diferentes, ediciones diferentes, etc. Desea ver si dos son iguales, y no quiere leer todo. Ahora imaginemos que tiene algunas máquinas que pueden facilitarlo: uno puede transcribir el libro en un solo rollo de papel lineal, una letra tras otra, para darle un solo “libro” de cincuenta metros de largo. La siguiente máquina no puede realmente “leer” el libro, pero lo que puede hacer es buscar palabras particulares y cortar cuando encuentra esa palabra. Así que eliges algo que esperas encontrar en cada libro, pero no algo demasiado frecuente como “y” o “el”, porque estaría cortando en todas partes. Por lo tanto, debe buscar la palabra “nación”, y cada vez que encuentre esa cadena de letras, ya sea en su totalidad o en parte, ya sea que vea “nación de Francia” o “conocida a nivel nacional” o “consternación”, cortará cada vez. Una vez hecho, en lugar de una sola línea de texto de cincuenta metros de largo, tiene un puñado de fragmentos, que varían en longitud desde unos pocos centímetros hasta unos pocos metros. Entonces obtienes una máquina final que simplemente mide qué tan largas son las tiras y te dice la longitud.
Entonces, al final, en lugar de cualquier descripción de lo que está escrito en los libros, obtienes una lista de longitudes: 7 cm, 38 cm, 87 cm, 153 cm, 174 cm, 1,292 cm, 1,309 cm, 1,562 cm, 2,204 cm, y 2,374 cm y así sucesivamente. Lo que hace la huella digital es que mira la colección de longitudes, y si tiene dos libros que tienen el mismo conjunto de longitudes, concluye que los libros fueron los mismos.
Por supuesto, no había nada sobre el proceso que “leía” los libros. No conoce el orden de los fragmentos, ni el contenido escrito entre ellos, ni qué otras palabras estaban allí. Solo tiene un montón de medidas del número de letras entre múltiples ubicaciones del mismo conjunto de letras seleccionadas al azar, con la suposición de que el conjunto total de distancias sería único para cualquier libro.
Eso es lo que hace la huella digital de ADN. Primero crea muchas copias múltiples de un conjunto de ADN (RT-PCR), luego usa enzimas de restricción que pueden identificar una secuencia dada y cortar la cadena (por ejemplo, cuando encuentra el combo “ATGCGTTAGCT”, corta), y luego observa las longitudes de los filamentos producidos por electroforesis en gel y tinción. La forma en que funciona la electroforesis en gel es que la carga eléctrica atrae a las moléculas con una carga a través de un gel, y cuanto más pequeña es la molécula, menos inhibida y más lejos viajará en un período fijo [4]. Después de un período fijo, se elimina la carga, se tiñen los fragmentos de ADN y cada muestra tendrá un conjunto característico de “bandas” que denotan las diferentes longitudes incluidas en la muestra. Si dos muestras producen los mismos conjuntos de bandas, entonces las longitudes de ADN producidas por una secuencia de restricción particular fueron las mismas para cada una, y se supone que las dos secuencias de ADN han sido las mismas.
[1] Un cromosoma es básicamente una secuencia continua de ADN ininterrumpido que permanece unido en un paquete de clasificación. Es una agrupación de genes y sus regiones no codificantes asociadas. La arquitectura general de qué genes se encuentran en los que los cromosomas es en gran medida igual para los individuos de una especie, incluso si las secuencias específicas dentro de los cromosomas varían de persona a persona.
[2] Las excepciones son los “cromosomas sexuales” o los cromosomas X e Y en humanos. Como hombre, solo tengo uno de cada uno, y son demasiado diferentes para mezclarlos entre sí.
[3] Esta es la técnica clásica. Las técnicas más nuevas se basan en comparaciones con grandes bibliotecas desarrolladas, principalmente mirando repeticiones en tándem de longitud variable (VLTR), donde en lugar de mirar todo el genoma, busca algunos lugares donde se repiten una y otra vez secuencias particulares. Al observar la longitud de varios de estos, puede reducir la identidad. Según la analogía anterior, sería un poco como decidir que, en lugar de analizar todo el libro, tomaría el índice y simplemente contaría cuántas referencias se enumeran para un puñado de términos comúnmente listados.
[4] Existen diferentes tipos de electroforesis, incluidos los tipos en los que las moléculas grandes viajan más lejos / más rápido que las moléculas pequeñas. En este caso, generalmente es pequeño moverse más lejos.
