La biología molecular es el estudio de la vida a nivel de átomos y moléculas. Supongamos, por ejemplo, que uno desea entender lo máximo posible sobre una lombriz de tierra. En un nivel, es posible describir las características obvias de la lombriz, incluyendo su tamaño, forma, color, peso, los alimentos que come y la forma en que se reproduce.

Hace mucho tiempo, sin embargo, los biólogos descubrieron que se podía obtener una comprensión más básica de cualquier organismo estudiando las células de las que está hecho ese organismo. Podían identificar las estructuras de las que están hechas las células, la forma en que las células cambian, las sustancias que necesita la célula para sobrevivir, los productos fabricados por la célula y otras características celulares.

La biología molecular lleva este análisis de la vida un paso más allá. Intenta estudiar las moléculas de las que están hechos los organismos vivos de forma muy parecida a como los químicos estudian cualquier otro tipo de molécula. Por ejemplo, intentan averiguar la estructura química de estas moléculas y el modo en que esta estructura cambia durante diversos procesos vitales, como la reproducción y el crecimiento. En sus investigaciones, los biólogos moleculares utilizan ideas y herramientas de muchas ciencias diferentes, como la química, la biología y la física.

El dogma central

El principio clave que domina la biología molecular se conoce como dogma central. (Un dogma es una creencia establecida.) El Dogma Central se basa en dos hechos. El primer hecho es que los actores clave en el funcionamiento de cualquier célula son las proteínas. Las proteínas son moléculas muy grandes y complejas formadas por unidades más pequeñas conocidas como aminoácidos. Una proteína típica puede estar formada, por ejemplo, por unos cuantos miles de moléculas de aminoácidos unidas entre sí de extremo a extremo. Las proteínas desempeñan una serie de funciones en las células. Son los bloques de construcción con los que se fabrican las estructuras celulares; actúan como hormonas (mensajeros químicos) que transmiten mensajes de una parte de una célula a otra o de una célula a otra; y actúan como enzimas, compuestos que aceleran la velocidad a la que se producen las reacciones químicas en las células.

El segundo hecho básico es que las proteínas se construyen en las células a partir de planes maestros almacenados en moléculas conocidas como ácidos desoxirribonucleicos (ADN) presentes en los núcleos de las células. Las moléculas de ADN están formadas por cadenas muy largas de unidades conocidas como nucleótidos unidas entre sí de extremo a extremo. La secuencia en la que se disponen los nucleótidos actúa como una especie de código que indica a la célula qué proteínas debe fabricar y cómo hacerlo.

Palabras a saber

Aminoácido: Compuesto orgánico a partir del cual se fabrican las proteínas.

Célula: La unidad básica de un organismo vivo; las células están estructuradas para realizar funciones altamente especializadas.

Citoplasma: Sustancia semifluida de una célula que contiene orgánulos y está encerrada por la membrana celular.

ADN (ácido desoxirribonucleico): El material genético del núcleo de las células que contiene información para el desarrollo de un organismo.

Enzima: Cualquiera de las numerosas proteínas complejas que producen las células vivas y que desencadenan reacciones bioquímicas específicas.

Hormona: Sustancia química producida en las células vivas que es transportada por la sangre a los órganos y tejidos de partes distantes del cuerpo, donde regula la actividad celular.

Nucleótido: Unidad de la que están hechas las moléculas de ADN.

Proteína: Compuesto químico complejo que consiste en muchos aminoácidos unidos entre sí que son esenciales para la estructura y el funcionamiento de todas las células vivas.

Ribosoma: Pequeñas estructuras en las células donde se producen las proteínas.

El Dogma Central, pues, es muy sencillo y puede expresarse así:

ADN → ARNm → proteínas

Lo que dice esta ecuación en palabras es que el código almacenado en las moléculas de ADN en el núcleo de una célula se escribe primero en otro tipo de molécula conocida como ácido ribonucleico mensajero (ARNm). Una vez construidas, las moléculas de ARNm abandonan el núcleo y viajan fuera de él hacia el citoplasma de la célula. Se adhieren a los ribosomas, estructuras del interior del citoplasma en las que tiene lugar la producción de proteínas. Los aminoácidos que abundan en el citoplasma son llevados a los ribosomas por otro tipo de ARN, el ARN de transferencia (ARNt), donde se utilizan para construir nuevas moléculas de proteínas. Estas moléculas tienen su estructura dictada por las moléculas de ARNm que, a su vez, tienen estructuras dictadas originalmente por las moléculas de ADN.

Importancia de la biología molecular

El desarrollo de la biología molecular ha proporcionado una forma nueva y completamente diferente de entender los organismos vivos. Ahora sabemos, por ejemplo, que las funciones que realiza una célula pueden describirse en términos químicos. Supongamos que sabemos que una célula produce pelo rojo. Lo que hemos aprendido es que la razón por la que la célula produce pelo rojo es que las moléculas de ADN de su núcleo llevan un mensaje codificado para la producción de pelo rojo. Ese mensaje codificado pasa del ADN de la célula a su ARNm. El ARNm dirige entonces la producción de las proteínas del pelo rojo.

Lo mismo puede decirse de cualquier función celular. Quizás una célula es responsable de producir anticuerpos contra la infección, o de fabricar la hormona insulina, o de ensamblar una hormona sexual. Todas estas funciones celulares pueden especificarse como un conjunto de reacciones químicas.

Pero una vez que se ha comprendido este hecho, los seres humanos tienen nuevas y emocionantes formas de tratar con los organismos vivos. Si el arquitecto maestro de las funciones celulares es una molécula química (ADN), entonces esa molécula puede cambiarse, como cualquier otra molécula química. Si eso ocurre, las funciones que realiza la célula también cambian. Por estas razones, el desarrollo de la biología molecular es considerado por muchas personas como una de las mayores revoluciones de toda la historia científica.