Genes, memes y replicantes

Javier D. Loza Herrera, MD, MSc(c)

Cmo funciona un cerebro?

La mejor forma de analizar un sistema complejo es modelar las condiciones iniciales

Condiciones Iniciales

Condiciones iniciales?

Estabilidad

El Universo est lleno de elementos estables, esto es derivado directo de la segunda ley de la termodinmicoa

El He es formado dentro de las estrellas porque es ms estable que el H

Las pompas de jabn, la forma del agua en el espacio, los cubos de sal

Replicabilidad

Algunas molculas grandes pueden ser estables Un trozo de diamante es en realidad una sola molcula Una molcula de hemoglobina (de 574aa) est

formado 4 cadenas, todas las molculas de hemoglobina son idnticas (los 8 mil trillones que tienes)

La conformacin es estable porque dada las condiciones iniciales de la formacin de la hemoglobina siempre queda doblada en la misma forma, a una tasa de cien billones por segundo

Condiciones Iniciales

Edad de la Tierra 4,54 x 109 (mil millones) 1%

La evidencia geolgica seala que la atmsfera terrestre estaba formada por: agua, dixido de carbono, metano y amonio

Condiciones iniciales

En un frasco conteniendo estos compuesto, la exposicin a radiacin UV y electricidad genera una infinidad de molculas carbonadas, interesantemente entre ellas aminocidos, purinas y pirimidinas

RECORDAR: La atmsfera bloquea radiacin UV debido al oxgeno (O2) y el ozono (O3), inexistentes en la atmsfera inicial

Hace 4 mil millones de aos

Sopa primitiva Permite la formacin espontnea de

macromolculas Algunas de estas cadenas en laboratorio

pueden ser bastante largas

El replicante

Imaginemos una molcula hecha por encadenamiento de subunidades

El replicante

Las subunidades (por probabilidades) deben ser ms comunes que la macromolla)

El Replicante

La propiedad bsica de un replicante es capaz de crear copias de s mismas

Pero baja estas circunstancias solo es necesario que (1) cada subunidad tenga atraccin por una de su mismo tipo y (2) que las subunidades tengan cierto grado de atraccin dado que estn prximas

El replicante

De esta manera una molcula puede generar copias de s misma

El nmero de copias est sujeta 3 factores: (1) tasa de produccin, (2) fidelidad y (3) tasa de destruccin

Replicantes y competencia

Las copias no son perfectas Los diferentes replicantes entonces

tienen diferentes valores de produccin, fidelidad y destruccin

Ahora... los bloques bsicos no son infinitos

Esas son las condiciones bsicas Todas las conclusiones evolutivas

provienen de eso dos (totalmente pausibles) supuestos

Y se correlacionan muy bien con la evidencia

Cmo?

Si hay variedades de molculas con diferentes valores de produccin, fidelidad y destruccin (supervivencia en el tiempo)

Y estas variedades necesitan los mismos bloques bsicos

Entonces aparece el fenmeno de competencia

El futuro de los replicantes

Algunas macromolculas aprenderna desprender las subunidades que eran parte de otras

Otras aprendern a reorganizar otros materiales alrededor de ellas (membranas) para evitar ser desprendida

Otros aprendern a usar molculas intermedias para manipular el entorno, para usar energa

Todos estos pasos son poco probables pero no tanto (1 en 10 millones, 1 en 100 millones de eventos)

El futuro de los replicantes

Los replicantes usan ahora intermediarios tortuosos y complejos

Pero siguen compitiendo por los mismos bloques dentro de nosotros

Los llamamos genes

Genes y ADN

El ADN en el interior de nuestras clulas contiene no solo la informacin de la funcin celular sino como construirla

Clula

ADN

Genes y ADN

Todas las clulas de nuestro cuerpo contienen el mismo ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Clula

ADN

Genes, ADN y Molculas

El ADN est organizado no como una cadena continua sino en unidades discretas: 46 unidades en el caso de los humanos

Es como si en cada cuarto de un edificio enorme existiera una copia de como construir el edificio, organizada en 46 volmenes

Sin embargo,

Los 46 volmenes en realidad son 23 pares Cada par tiene una versin sobre el mismo

componente (por ejemplo, la pgina del volumen que habla sobre que ventana hay que colocar) pero con ligeras diferencias entre cada miembro del par (ventana clara vs. ventana polarizada)

Podemos decir volumen 1a y 1b para designar un par

Los volmenes a provienen de nuestra mam y los b de nuestro pap (las letras son arbitrarias)

Tomar en cuenta que

A diferencia de las pginas de un libro, los genes no se pueden diferenciar a simple vista

Muchos de los genes tienen efecto sobre otros. Estos volmenes-cromosomas se parecen ms

a un rollo continuo de papel escrito en vez de un libro con pginas, y donde cada rollo contienen mltiples referencias a otros lados del manual y solo tiene sentido cuando se lee de esta manera

Efecto de los genes

Los genes contienen la informacin de como construir el edificio

El resultado final ser dependiente de la colaboracin de los genes para construir el edificio y el efecto sobre el entorno

Mientras exista el edificio este no puede alterar el contenido de los planos

Entonces....

Ya que los genes viven dentro de los edificios, la supervivencia de un gen est ligada directamente a la del edificio

El gen es responsable de su propia supervivencia

Lo que determina las caractersticas promedio de los edificios, finalmente, son los genes que estn circulando, el pool gentico.