miércoles, 4 de noviembre de 2009

DESCIFRANDO EL ADN

Equipo: GAUSS

Los nudos están presentes en ámbitos tan dispares como la decoración, la industria textil, la magia, el alpinismo o la cirugía. Cualquiera que haya usado una manguera para regar el jardín puede observar qué nudos aparecen en lugares extraños. Los científicos han descubierto que una rama de las matemáticas llamada teoría de nudos aparece en muchos lugares familiares, incluyendo nuestro ADN. Su estudio matemático permite en la actualidad ver su relación con la física, la química o la biología molecular. Para el matemático, un nudo es una curva continua, cerrada y sin puntos dobles. Esta curva está situada en un espacio de dimensión tres y se admite que pueda ser deformada, estirada, comprimida, pero está prohibido hacer cortes.

El ADN, el material genético más importante en la mayoría de los organismos, se ve habitualmente como una doble hélice, en la que dos cadenas de nucleótidos complementarios se enrollan a lo largo de un eje común. El eje de esta hélice doble no es lineal, sino curvo. La doble hélice puede moverse en el espacio para formar una nueva hélice de orden mayor; en este caso se habla de ADN sobre enrollado.

Las matemáticas juegan un papel clave en entender cómo el ADN funciona y se replica a sí mismo. Ciertas enzimas cortan una cadena de ADN en un punto, pasan otra parte de la cadena por la abertura y luego sellan el corte. La teoría de los nudos, como su nombre lo implica, reduce a ecuaciones algebraicas, utilizadas en el estudio de las configuraciones del DNA, cualquiera de los infinitos tipos de nudos. Ayuda a los biólogos a entender cómo el DNA empieza a elaborarse como cadena, a anudarse durante replicaciones y combinaciones y cómo funcionan las enzimas que dan lugar a esa actividad.

La principal observación ha sido que el DNA se anuda y desanuda; se encadena y desencadena a sí mismo; si estos cambios no ocurren adecuadamente las células mueren.

Esta clase de manipulación compleja es importante en muchos procesos celulares, incluyendo la reparación del ADN y regulación de genes, y es el tipo de problema de interés en la teoría de nudos.

Referencias:
Wikipedia
What’s Happening in the Mathematical Sciences, Vol. 2, Barry Cipra.
CSIC Instituto de Biología molecular, Barcelona.
http://www.ams.org/

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