El ADN, como tantos objetos de estudio en la ciencia, es muchas cosas. O más bien, tiene diversas metáforas, dependiendo qué se busque estudiar o explicar. Para la gente interesada en la historia, es todo un registro con información sobre los orígenes de una especie y cómo ha cambiado a lo largo del tiempo. Para aquellos que disfrutan de los mapas, el ADN, mediante unas cuantas comparaciones, puede mostrarnos los rastros de una especie y sus pasos por el planeta. Para quien tenga intereses más prácticos, el ADN es un libro de recetas que nos muestra parte de cómo se construye un organismo y todos los procesos bioquímicos que lo acompañan.
Viendo la utilidad y el esparcimiento que nos pueden traer estas metáforas, y siguiendo claramente un espíritu científico, hagamos una metáfora o experimento más: ¿qué nos puede decir el ADN de un centro de investigación que se especializa en, justamente, estudiar esta molécula?
Nuestro origen
El Centro de Ciencias Genómicas se encuentra en Cuernavaca, Morelos. Fue la primera entidad de investigación de la UNAM que se fundó fuera del otrora Distrito Federal. Pero ese 23 de marzo de 1981 aún era muy temprano para hablar de la genómica. Apenas estábamos aprendiendo a secuenciar y analizar unos cuantos genes. Faltaban décadas para que empezáramos a soñar con genomas completos, es decir, con todo el ADN que compone a un organismo. Pero ese fue nuestro origen, con ADN Puma de fondo, se registró esta primera migración, para poner la primera piedra de lo que fue el Centro de Investigación sobre Fijación de Nitrógeno (CIFN).
Esos primeros genes a los que nos acercamos cuentan una historia importante de amistad y cooperación. Un relato que se ve atravesado por el nitrógeno. El nitrógeno, ya fuera de la tabla periódica y en la vida real, es un poco engañoso. Si bien es un elemento abundante –casi el 80 % del aire que respiramos es nitrógeno–, su disponibilidad es bastante limitada en casi todos los ecosistemas. Esto presenta un problema para el crecimiento de los organismos, ya que todas nuestras proteínas, así como nuestro ADN y también el ARN, necesitan de nitrógeno. ¿Cómo obtenemos nitrógeno entonces? El nitrógeno del aire es nitrógeno molecular, es decir, dos átomos de nitrógeno unidos a sí mismos con un enlace que requiere muchísima energía para romperse, además de unos cuantos trucos. Trucos que un grupo de bacterias que habitan el suelo, llamados rizobios, conocen bastante bien. Estos rizobios pueden tomar el nitrógeno del aire y transformarlo en amonio, el cual puede ser utilizado por cualquier ser vivo, pero para lograrlo, necesitan aliarse con plantas leguminosas que les otorguen la energía suficiente para romper ese testarudo triple enlace del nitrógeno molecular.
Esta colaboración, esta simbiosis entre rizobio y leguminosa, si bien es esencial para la vida como la conocemos, no es sencilla. Hay todo un diálogo molecular, donde la bacteria lanza señales al suelo, buscando una leguminosa que la acepte, mientras las leguminosas buscan entre los rizobios aquel con el que logre hacer un mejor trabajo en equipo. Todo esto está orquestado por distintos genes, tanto en la planta como en la bacteria. Así, el CIFN se fue llenando de investigadoras e investigadores expertos en leguminosas, en rizobios y en sus simbiosis; estudiando también los cambios genéticos que podían suceder dentro de cada uno de estos organismos. Siguiendo el modelo del trabajo en equipo que aprendimos de estos organismos, nuestro Centro también buscó hacer simbiosis y colaborar con otros institutos de investigación tanto dentro como fuera del país. Incluso, una a una, fueron llegando más dependencias de nuestra Universidad a lo que se convertiría en el campus Morelos de la UNAM, en donde nos acompañan otras cinco dependencias: los institutos de Biotecnología, de Ciencias Físicas y de Energías Renovables, además del Centro Regional de Investigaciones Multidisciplinarias y la Unidad Cuernavaca del Instituto de Matemáticas.
Aprendimos de bacterias y plantas que para hacer cosas únicas hay trabajar en equipo”
Una especiación
Así, la receta dentro de nuestro genoma incluía no solamente la capacidad de hacer trabajo en equipo, sino también la de adaptarnos y seguir aprendiendo. Conforme fuimos conociendo más de la simbiosis entre leguminosas y rizobios, nos fuimos haciendo expertos en genética, y, gen tras gen, empezamos a atrevernos a comprender genomas completos. Así, echando mano de simbiosis y conocimiento de frontera, y sabiendo que la mejor manera de aprender es enseñando, en 2003, en colaboración con el Instituto de Biotecnología, fundamos la licenciatura en Ciencias Genómicas, la primera de su tipo en América Latina. Con el paso del tiempo, nuestras egresadas y egresados han incursionado exitosamente tanto en la academia como en la industria.
Al siguiente año, una mutación en nuestro genoma. Y no solamente, un cambio al azar. Una adaptación bien pensada y necesaria, que se formalizó en junio de 2004, cuando el Consejo Interno del CIFN emitió la propuesta para cambiar la denominación de la entidad a Centro de Ciencias Genómicas (CCG). Cambio que fue aceptado por el Consejo Universitario el 12 de noviembre de 2004. Para seguir con las metáforas, podríamos decir que ya habíamos acumulado tantos cambios, que éste en el nombre solamente formalizó nuestro evento de especiación. Y como un nuevo Centro estábamos listos para probarnos a nosotros mismos.
En 2006 publicamos en la revista PNAS el análisis del genoma completo de uno de nuestros organismos favoritos, uno de los rizobios del suelo, y uno muy especial, ya que hace simbiosis con la planta de frijol que tanto disfrutamos en nuestro país. La bacteria lleva al frijol en su nombre, haciendo gala del vocablo náhuatl etl: Rhizobium etli. Su genoma está compuesto por un cromosoma y seis pequeños anillos de ADN llamados plásmidos, y es en estos plásmidos donde este rizobio guarda sus trucos bioquímicos para hablar con las plantas y fijar el nitrógeno del aire.
Presente y futuro
Aunque el cambio de nombre ahora nos daba más libertad, nuestras investigaciones ya se habían empezado a diversificar desde antes. Marcando pauta para dirigirnos al siglo de la informática, logramos desarrollar un mapa detallado de la regulación genética de una de las bacterias más importantes para la investigación científica: E. coli. Este mapa, llamado Regulon DB, es una base de datos de libre acceso para cualquier persona que desee incursionar en las maneras en la que esta bacteria reacciona al medio y cuida de sí misma.
Tampoco nos olvidamos del frijol. El año pasado logramos secuenciar el genoma del frijol negro, el tipo de frijol que más se consume en el centro del país, y un gran avance para conocer lo que lo hace único sobre otros tipos de frijol, así como los detalles necesarios para facilitar la investigación alrededor de esta importante y sabrosa leguminosa. Y retomando la simbiosis, también creamos un biofertilizante hecho a base de bacterias que se continúa usando en diversas partes de México.
Hablando de organismos importantes para el país, también nos hemos adentrado en los surcos de nuestra propia doble hélice. En nuestro Centro se llevan a cabo análisis poblacionales de las personas que habitan el territorio mexicano, desentramando diversas historias sobre nuestro pasado, además de conocer más a fondo las características genéticas de distintas cuestiones metabólicas que nos afectan como especie, tal es el caso de la obesidad o la diabetes.
El Centro de Ciencias Genómicas también se ha acercado a metodologías novedosas para analizar genes, genomas, proteínas y lípidos desde la biología de sistemas, o incluso diversos modelos de inteligencia artificial. Además, estudiamos microbiomas –como los del ajolote, los murciélagos o el teporingo–, cromosomas sexuales en múltiples especies animales, las proteínas relacionadas con varios tipos de cáncer, la resistencia a antibióticos por parte de diversos microbios, y cuáles son las mejores estrategias para combatirla, así como las defensas de las plantas ante patógenos, y las historias ocultas dentro del ADN antiguo recuperado de sedimentos o muestras fosilizadas. Asimismo, nos preguntamos cómo y por qué ciertas bacterias se vuelven sociales y buscamos comprender, a un nivel casi atómico, diversas maquinarias moleculares de las bacterias.
Desde la biología es complicado predecir el futuro. Hay muchas variables y cambios azarosos que hacen complicados los modelos predictivos. Sin embargo, sabemos un par de cosas: que como en cualquier ecosistema, la diversidad nos da fortaleza, no solamente en nuestros tópicos de investigación, sino también apreciar y reconocer las diferencias entre la gente que conforma al CCG. Sabemos adoptar el cambio, y es así que el propio genoma de nuestro Centro ha mutado, pero sigue siendo fiel a lo que aprendimos de bacterias y plantas: que para hacer cosas únicas, hay que trabajar en equipo.