Sin entrar en detalles, desde los pioneros estudios del sistema simple de genes que con-trola el metabolismo de la lactosa en el bacteria "Escherichia Coli", conocido como "Operón Lac", se ha avanzado bastante. Otros modelos de interacción entre genes, se desarrollaron intentando explicar la regulación de la expresión génica. (2)

En el caso de las células eucariotas (con núcleo organizado), contamos con muchos modelos que tratan de dar cuenta de la regulación pre-transcripcional (el sistema que permite saber por qué se expresa cierto gen, y no su vecino inmediato o el más lejano). Su resultado es la producción de ARN inmaduro o primario, cuya secuencia es una copia de la secuencia de bases del ADN.

También existe una regulación post-transcripcional (el conjunto de procesos que modifi-can el ARN que resulta de la transcripción de los genes, dando origen a lo que se conoce como ARN maduro). La conocida revisión de estilo, y el corrimiento de fase ribosomal, que es otra forma de regulación, consistente en un proceso de control de la "traducción". La traducción es el proceso gracias al que la secuencia de bases nitrogenadas del ARN, es "traducida" en la secuencia de aminoácidos que constituye una proteína o un polipép-tido (según el n° de aminoácidos y el peso molecular), y ocurren en los ribosomas (un tipo de organoide que se encuentra en el citoplasma celular).

Existe también una llamada regulación epigenética, que implica la participación meta-bólica, ya que consiste en las variaciones de la secuencia de metilación (agregado de grupos "metilo") de las bases del ADN. Este proceso se relaciona con la expresión de los genes, ya que influye sobre la configuración espacial del ADN y la cromatina, cono-cidos también como formas de regulación génica.

Todo esto, sumado al probable reordenamiento de la secuencia de bases del ADN tras la transcripción por intervención de una enzima llamada transcriptasa inversa, en lo que se conoce como "modelo dinámico" de la expresión génica, en contraposición con el "mo-delo clásico" que no admite el posible reordenamiento del ADN, y a la confirmación so-bre la existencia de una compleja jerarquía de genes (genes de la llamada caja homeóti-ca, genes subordinados, genes estructurales, etc), así como la conocida presencia de péptidos reguladores, potenciadores, inhibidores, enzimas de restricción, corte y empal-me, evidencia que la regulación de la expresión de los genes es sumamente compleja.

Pensando esto para una sola célula o un simple organismo unicelular, no entraña más procesos que los planteados. Pero cuando se trata de un multicelular complejo, se agre- gan algunos temas como las recombinaciones, mutaciones, reordenamientos, transloca-ciones, selecciones clonales y otros mecanismos que contribuyen a explicar su desarro-llo embrionario, así como las múltiples condiciones genéticas que podrían intervenir en su envejecimiento. (1) (3)

Pero en medio de esta maraña de procesos, es prudente no olvidar el profundo sentido biológico que encierra la síntesis proteica, y no quedarse sólo en detalles moleculares.

Ello se comprende si se recuerdan las funciones que cumplen las proteínas en el orga- nismo, y la relación que esto tiene con el principio de Margalef (3).

No es necesario recorrer la larga lista de funciones, sólo basta con recordar una de ellas: las proteínas cumplen funciones "estructurales". Ellas son la base de nuestra estructura orgánica. No son una fuente primaria de energía, ni una reserva de la misma. Son nues-tra estructura. Y si se piensa que son sintetizadas con base en la información genética del ADN, tras una compleja serie de procesos como la activación de aminoácidos y otros procesos energéticos que implican disipación de energía, pronto se comprende que la energía disipada se recupera como información que se aprecia en la generación de es-tructura, o en los cambios irreversibles de la misma (principio de Margalef). (4)

¿Cuántos genes tenemos?

Se asume que la cantidad de genes en un organismo, es en alguna forma, proporcio-nal a la "cantidad o carga de ADN" que posee (en biología le llamamos valor "c"). Una conclusión lógica, si se asume la definición del gen con que contamos hasta el pre-sente. Cuanto mayor sea el valor de "c" mayor será el número de genes de un organis-mo, a menos que se presuma que al aumentar la carga de ADN, sus genes sean más grandes (secuencias más largas de bases nitrogenadas) que los de organismos con un "c" de menor valor. Habría que explicar entonces, cómo con un similar número de genes, algunos sistemas génicos organizan una bacteria, y otros un ser humano. Pero no es así, de modo que no debemos explicarlo. La estructura de los genes bacterianos es diferente de la de los eucariotas multicelulares complejos como los humanos, y todo parece confirmar que el número de genes es proporcional a "c". (5)

La estructura de los genes de los procariotas (como las bacterias), a diferencia de los eucariotas (humanos, abejas, monos, gusanos, etc) carece de "intrones". Pero ¿qué son los intrones?

En la estructura de un gen, existen segmentos que codifican información efectiva para la síntesis proteica, llamados "exones". Estos segmentos se hallan separados por otros que no portan información efectiva para la síntesis de la proteína, llamados intrones. Parte del proceso de maduración o regulación post-transcripcional, consiste en cortar los in-trones y empalmar los exones, generando un único segmento codificante para sintetizar la proteína. La adquisición de intrones es una ventaja evolutiva que potencia la versatili-dad y vairabilidad. Los genes procariotas son en general, continuos. Los genes eucario-tas en cambio, son discontinuos (con intrones, autocatalíticos o no autocatalíticos).

Pero ¿cómo calcular, o conocer cuál es el número de genes en un organismo?

Para su cálculo o estimación matemática, la teoría del atractor (se define como atractor a la región del espacio virtual llamado espacio de parámetros, que atrae las trayectorias del sistema) de Stuart Kauffman, es quizá el mejor recurso. (6) (7)

Por otra parte, un laborioso y largo estudio de la secuencia del ADN de la población humana mundial se llevó a cabo bajo el sugestivo nombre de "proyecto genoma humano", y permitió saber el número de genes de la especie. (8) (9)

Sin embargo, cualquier camino que se emprenda para conocer el número de genes del organismo, toma base en la siguiente premisa: "El genoma es una red autoregulada".

Tal premisa es de aceptación general, y la razón de tal acuerdo es simple: Si el genoma se comporta como una red autoregulada, ello significa que todas las entradas proceden desde dentro del mismo sistema, o lo que es lo mismo, tiende al orden de manera espon-tanea, sin intervención externa. Además, el sistema tendrá la capacidad de sortear even-tuales perturbaciones externas.

En el mundo de la ciencia, no resulta admisible la necesidad de un organizador externo, sino que se admite la posibilidad de la autoorganización. El sistema genético, es auto- organizativo, y tiene además, la capacidad de adaptarse a las perturbaciones de origen externo.

No cualquier red es autoregulada, homeostática y autoorganizativa. Sólo las redes del tipo NK2 lo son. La teoría del atractor caracteriza al genoma como una red NK2, es decir, modelizable como una red booleana tal tipo.

El profundo significado que esto encierra, se comprende leyendo las fuentes (Kauffman, y algunas publicaciones previas del autor, entre otros).

Dado que la estimación del número de genes varía según el método que se utilice para determinarlo, no abundaremos aquí en tal información. (5) (7) (8) (9) Sin embargo, no se puede soslayar que existe una clara relación entre el número de genes, y el número de tipos celulares diferentes del organismo. (10) (11) (12) (5) (7)

Finalmente, la cuestión de la llamada "información inútil" también obliga a considerar que tanto el modelo del atractor como los resultados del proyecto genoma, deben hacer-nos reflexionar sobre nuestro estado actual de conocimiento del tema. Como se verá, la supuesta información inútil, no es tal. (13)

La cuestión de la "información inútil"

Cuando nos encontramos con una célula germinal, o con un ovocito recién fecundado, ¿cuenta entre sus genes con aquellos que llevan a la síntesis de anticuerpos, u otras por-teínas altamente específicas de ciertos tipos celulares diferenciados?

La pregunta se la hicieron numerosos científicos, entre ellos, quienes desentrañaron las bases genéticas y moleculares de la diversidad de los anticuerpos. (14)

El planteo era sencillo: si una célula germinal, o un ovocito recién fecundado (zigoto), que expresa los genes para dirigir el desarrollo embrionario, cuenta ya con los genes pa-ra sintetizar todos los anticuerpos que puede producir un ser humano, y tales células no lo hacen, la cantidad de información inútil (los genes para sintetizar anticuerpos) en ta-les células sería tremenda. ¿Habría realmente tanta información inútil?.

Utilizando sondas moleculares, se comprobó que en tales células no se encontraba ni un solo gen para la síntesis de anticuerpos. No había información inútil, esto es, no había genes para sintetizar anticuerpos en una célula germinal o en el zigoto. (15)

Siguiendo las diferentes líneas celulares embrionarias, se logró comprobar que en el curso del desarrollo, un complejo proceso de recombinaciones, reordenamientos, muta-ciones y otros, daban lugar a la aparición (en los linfocitos) de los genes capaces de sin- tetizar los anticuerpos. Lo mismo podría decirse de cualquier otra célula diferenciada del organismo, ya que cada una produce algún tipo de proteína específica de su tipo. Por ejemplo, los genes para sintetizar un neurotransmisor, una hormona, una proteína con-tráctil, transportadora, etc.

Sin embargo, la pregunta acerca de la información inútil no debe limitarse al zigoto o a las células germinales.

Un linfocito, una célula del epitelio intestinal u otra célula madura, que cuentan con los genes para sintetizar sus proteínas específicas, ¿cuenta además con los genes para pro-ducir un organismo entero? La respuesta es hoy bien conocida: Sí, cuentan con ellos.

Gracias a ello es posible la clonación, pero ello evidencia que tales células portan infor-mación inútil, que no expresan durante su vida (a menos que se las clone).

Esta observación, no es un hecho menor. Las células germinales o el zigoto, cuentan con los genes para llevar a término el desarrollo, pero no con aquellos genes capaces de sintetizar proteínas específicas de células diferenciadas. Pero las células diferenciadas cuentan con los genes para sintetizar sus proteínas específicas, y además con aquellos genes capaces de dirigir el desarrollo.

Ni la construcción lógica más sesgada y compleja que se pueda imaginar podría evitar concluir que, las células diferenciadas cuentan con más información que el zigoto o las células germinales. Y como la información está cifrada en los genes, lo único que cabe, es asumir que las células diferenciadas poseen más genes que las germinales o el huevo recién fecundado.

Sin embargo, en el mundo de la biología se asume que la diferenciación es el resultado de la expresión diferencial de los genes. Es decir, se supone que todas las células de un organismo tienen los mismos genes, pero los expresan de manera diferencial: unas célu-las expresan unos, y otras otros, explicando así las diferencias morfológicas y funciona-les entre ellas.

Era casi un dogma de la biología que, durante el desarrollo no aparecían genes nuevos, sino que variaba la expresión de los mismos. Pero los descubrimientos sobre las bases genéticas de la diversidad de los anticuerpos, dieron por tierra con la vieja idea.

Sin embargo, el problema de la supuesta información inútil sigue sin solución. La clo-nación a partir de núcleos de células diferenciadas, evidencia que durante el desarrollo no sólo no se pierde información, sino que se gana. Sin embargo, el valor "c" sigue siendo el mismo. Las bases genéticas de la diversidad de los anticuerpos, muestran con claridad que aparecen durante el desarrollo, secuencias de ADN que no estaban presen-tes en las células germinales o el zigoto. Pero como se dijo, la carga de ADN sigue sien-do la misma, desde el zigoto hasta la más diferenciada de las células que resulte del de-sarrollo de ese organismo.

Si se presta la debida atención al hilo conductor de las líneas previas, pronto se cae en la cuenta que el punto central es: ¿En dónde está la información? (13) (16) (1) (3)

La respuesta es, "en los genes". Pero si tenemos el mismo número de genes y el mismo valor de "c" desde el inicio hasta el final de nuestra vida, y durante el desarrollo aparece nueva información (como se aprecia en las bases genéticas de la diversidad de los anti-cuerpos) sin acompañarse de pérdida alguna (ya que es posible la clonación), la pregun-ta cae "por su propio peso": ¿Son los genes, lo que decimos que son?.

Si los genes son "unidades portadoras de información", su definición no puede res-tringirse a "segmentos de la cadena de ADN que codifican la información para la síntesis de un polipéptido".

El reordenamiento génico de sólo un brazo cromosómico (no de ambos) en el caso de las bases genéticas de la diversidad de los anticuerpos no es suficiente para explicar los resultados de la clonación con núcleos de linfocitos. Si los genes del brazo no reordena-do dirigen el desarrollo mientras el brazo reordenado cuenta ya con los genes para sinte-tizar anticuerpos, estamos ante dos posibilidades: El brazo no reordenado va a sufrir en el curso del desarrollo, el reordenamiento que acabe produciendo los genes capaces de sintetizar anticuerpos, mientras el brazo que ya cuenta con dichos genes persiste indem-ne. El número de genes capaces de producir anticuerpos iría en aumento, tras clonacio-nes en serie. Y cabría esperar que en algún momento se bloqueara la capacidad de clo-nar estas células, que tendrían cada vez más genes para sintetizar anticuerpos, y cada vez menos genes capaces de dirigir el desarrollo, pues si siguieran teniendo los mismos, la cantidad de información de estas células sería literalmente "dantesca" (y llamativa-mente, con el mismo número de genes y el mismo valor "c"). No parece probable.

La otra posibilidad, es que el brazo reordenado (el que tiene los genes para sintetizar anticuerpos) se "desordene" invirtiendo punto por punto todos los cambios que ha sufri-do, y acabe produciendo tras este complejo y curioso proceso, los genes capaces de diri-gir el desarrollo embrionario.

Esta última posibilidad, se parece a los intentos por explicar el envejecimiento como el fruto de cambios génicos acumulativos, aleatorios o no, que acaban con la capacidad de autorganización, homeostasis y reproducción celular. No resulta claro que, núcleos de células adultas y por lo tanto en algún grado envejecidas, revierten punto por punto los cambios sufridos, con tan sólo transplantarlos a un ovocito (1) (3). No parece plausible.

Es bueno tratar de explicar lo que no conocemos, pero no parece prudente hacerlo a cos-ta de manifiestas incoherencias que remedan las de la hipótesis de la preformación mor-fológica en el terreno del desarrollo embrionario (pequeños homúnculos subsumidos en otros tantos, habitaban las células germinales, permitiendo estimar cuántas generaciones nos separaban de Adán y Eva, y cuántas restaban para el fin de la especie).

Pero existen aún razones más poderosas que llevan a cuestionarse con seriedad, la defi- nición del gen. Algunas de ellas han sido expuestas por el mismo autor (1) (7), y otras han sido expresadas por Sandín, Jeong, Oltavi y Barabasi. (16) (13)

Nuestro concepto del gen como estructura que codifica información, y como unidad de la herencia, debe ser revisado.

¿Qué es un gen?

Si se considera al gen como una estructura molecular, esto es, como la secuencia de ADN que codifica la información para la síntesis de un polipéptido, el genoma no po-dría cumplir con la premisa de ser una red autoregulada. (6)

¿Por qué?, porque el funcionamiento de la red depende de la acción de proteínas regu-ladoras, péptidos basales adaptadores, potenciadores, silenciadores, enzimas de corte y empalme, revisión de estilo del ARN, corrimientos de fase ribosomal, secuencia de me-tilaciones (regulación epigenética), determinantes citoplasmáticos, etc. Todas estas son entradas ajenas al sistema, ya que el mismo está formado por secuencias de ADN, y no por péptidos reguladores, grupos metilo, AMPc (adenosín mono fosfato cíclico), enzi-mas, etc. Aunque muchos de estos factores reguladores se sinteticen a partir de la se-cuencia de ciertos segmentos del ADN, ello no habilita a considerarlos como genes, sino como sus productos. De hecho, así se los considera. Toda entrada que proceda de fuente ajena a estas unidades moleculares que llamamos genes, como lo constituye el caso de los productos de los genes, implica que la red se regula por fuentes externas al propio sistema, que entonces no se comporta como un sistema autoregulado.

Si nos ajustamos a la definición del gen con que contamos en el presente, y a todos los mecanismos de regulación de la expresión de los genes que se conocen, la "recomenda-ción" de cualquier círculo académico sería no confundir la definición del gen, con los mecanismos que regulan su expresión. Lo sabemos, y no los confundimos.

Pero es justamente eso, lo que impide que el genoma cumpla con la indeclinable pre-misa de ser una red autoregulada. Indeclinable, porque es la condición que asegura su capacidad de autorganizarse y autorganizar al organismo, así como su capacidad de sortear perturbaciones. Como se dijo, la condición de red autoregulada es una propie-dad esperable del genoma, ya sea que se confíe plenamente en la definición estructural molecular del gen, o se proponga una nueva definición del mismo. (5) (7)

Las mutaciones, en cambio, como las recombinaciones, translocaciones, y otras de su tipo, no son entradas ajenas al sistema, sino "perturbaciones" que sufre el mismo. Las perturbaciones, son de origen externo, y significan alteraciones de los componentes de la red (en este caso, los genes), con independencia de que se adhiera o no a la teoría del atractor, y que se suscriba o no a la definición estructural molecular del gen.

Pero, ¿qué tipo de noción acerca de la definición del gen puede reemplazar a la vigente, de manera sustentable y racional?

Pues debe ser una que respete la condición de autoregulación del genoma, y pueda reali-zar predicciones acerca de los resultados de su función, que sean acertadas y demostra-bles.

La noción que propone el autor, es definir a los genes como "unidades funcionales de información" (UFI), es decir, como funciones. (7) (1) (13) (16)

Bien se podría decir, sin comprender el alcance de la propuesta, que ya contamos con tal concepto. Pero no es así. Una cosa es tener unidades estructurales inmutables, estáticas, en las que nadie piensa ya en el mundo de la biología. Otra cosa es contar con unidades estructurales moleculares que funcionan, interactuando con múltiples factores ajenos a la red, como en el caso de la actual visión que se tiene del gen. Y otra cosa muy distinta, es definir al gen como una función. Una función que codifica información.

De este modo, la información no estaría codificada en las clásicas unidades estructurales moleculares que conocemos, sino en las funciones que resultan de la interacción entre tales unidades y el complejo sistema de mecanismos que en la actualidad se definen co-mo el aparato regulador de la expresión de esos segmentos de la cadena de ADN.

Los genes no serían unidades estructurales moleculares, que funcionan expresándose gracias a la acción de complejos mecanismos de regulación, sino "unidades funcionales de información" (UFI).

La información se hallaría codificada en funciones (unidades funcionales dinámicas), y los segmentos de la cadena de ADN serían sólo uno de los tantos componentes que de-terminarían la función propuesta.

Si en efecto los genes fueran funciones que codifican información, todas las entradas serían procedentes del mismo sistema, ya que todos los mecanismos de regulación, hoy día ajenos al sistema de unidades estructurales moleculares, pues no son genes, sino los productos de su expresión, pasarían a ser parte integrante de la función que codifica la información.

La consideración de los genes como UFI, permitiría respetar la condición necesaria del genoma de constituir una red autoregulada. Explicaría con elegancia ciertos aspectos ge-néticos de la clonación, la llamada expresión diferencial de los genes durante el desarro-llo, así como la aparición de nuevos genes en el curso del mismo.

El problema de la llamada información inútil tendría también explicación sin entrar en colisión con el principio de autoregulación, y muchos conceptos de la genética clásica cobrarían otro significado bajo este marco teórico. Tal es el caso de lo que se llama do-minancia, recesividad, penetración, expresividad, etc. No serían más que las consecuen- cias esperables de contar con diferentes UFI.

Respecto a los resultados experimentales con segmentos de cadena de ADN, modifica- dos, agregados o extraídos, los mismos no aseguran en modo alguno que los genes sean unidades estructurales moleculares. Es obvio que si se modifica, quita o agrega tal uni-dad estructural molecular, que es parte importante de la UFI, habrá cambios notables en la función que codifica la información. Tales cambios en la información, serán aprecia-dos como cambios en la expresión de la información por quienes adhieren a la defini-ción estructural molecular del gen. (1)

La propuesta de las UFI daría respuesta a situaciones que la definición actual del gen no satisface completamente, como la aparente escasa diferencia génica entre el hombre y otros homínidos. La "escasa" diferencia, no sería tal. Lo que se aprecia como unas pocas diferencias estructurales en la secuencia del ADN, podría en realidad implicar grandes diferencias en términos de unidades funcionales de información. Ello sería uno de los tantos casos que estas unidades funcionales dinámicas (cambiantes) podrían explicar, con mayor eficiencia que la actual definición del gen. Otro caso, sería el de la relativamente escasa diferencia en el n° de genes entre humanos y gusanos (por ejemplo), y la gran distancia biológica que los separa.

Unidades portadoras de información y unidades de la herencia