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Hasta 1944 no se sospechaba que el ácido desoxirribonucleico, ADN, fuera la molécula capaz de asegurar la transmisión de los caracteres hereditarios de célula a célula, generación tras generación. Su limitada variedad química no permitía suponer que poseyera la versatilidad y ductilidad necesarias para almacenar la información genética de los seres vivos.

No fue entonces sin asombro que a partir de ese año el ADN se convirtió en centro de interés de la biología. Hoy sabemos que esta molécula, capaz de autoduplicarse y transmitir así su información, es una estructura dinámica y cambiante. Los avances logrados en el estudio de sus formas auguran un tiempo en el que se pueda comprender mejor su arquitectura y topología y la manera en que los microcambios moleculares provocan macrocambios en el funcionamiento genético.

Quizá todo comenzó cuando alguno de nuestros primitivos antecesores, descansando tras un duro día de caza, observaba distraídamente un conjunto de guanacos o de caballos salvajes y consideraba el hecho de que de una pareja de caballos sólo nacen caballos y de una pareja de guanacos sólo nacen guanacos.... El reconocimiento de la herencia ha de haber sido, muy probablemente, una de las primeras ideas científicas aprendidas por el hombre. Sin embargo, hasta después de pasada la primera mitad de nuestro siglo no se sabía con certeza dónde se almacenaba ni cómo se transmitía de célula a célula y del individuo a su descendencia la información hereditaria.

La macromolécula de ADN está constituida por dos cadenas de nucleótidos complementarias. Los nucleótidos, que están formados por la unión de un grupo fosfato (ácido fosfórico), un azúcar (la molécula pentosa 2-desoxi-D-ribosa) y una base nitrogenada, se encadenan entre sí mediante la unión del azúcar de uno de ellos con el azúcar del contiguo a través del fosfato. El grupo fosfato y la desoxirribosa constituyen una suerte de columna vertebral que sirve de sostén a bases nitrogenadas de cuatro tipos diferentes; dos de ellas -la adenina (A) y la guanina(G)- son púricas, con estructura en doble anillo, las otras dos -la citosina(C) y la timina(T)- son pirimídicas, con estructura en anillo simple.

Las cadenas poliméricas complementarias se presentan como una doble hélice o espiral determinada por dos hebras -las columnas vertebrales constituidas por azúcares y fosfatos- que se enrollan en forma paralela alrededor de un eje imaginario a la manera de una escalera caracol. Esta disposición se denomina plectonémica. Escalones de la metafórica escalera serían los pares de bases unidas por puentes de hidrógeno.

Los nucleótidos se unen mediante los fosfatos que conectan el carbono en la posición 5' de una pentosa con el carbono en la posición 3' de la adyacente. Estas uniones 5'-3' determinan la direccionalidad de las cadenas. La figura 3 nos permite advertir con claridad que la dirección del extremo 5' al extremo 3' de las dos cadenas complementarias es opuesta, antipolar o antiparalela. Puede observarse también la presencia de un surco mayor y un surco menor formados por los giros de la espiral plectonémica.

El ADN presenta tres organizaciones espaciales diferentes, todas ellas con forma de hélice, a las que se ha denominado A, B y Z. Los carbonos en posición 4' 'y 5' se orienten hacia el surco mayor (forma anti) o hacia el surco menor (forma syn). Estas orientaciones caracterizan a los distintos tipos de ADN, pues mientras las pentosas de las formas A y B se ubican según una modalidad anti, la forma Z presenta a la pentosa de la base C en posición anti y a la de la base G en posición syn, hecho que, como luego veremos, determina su forma peculiar.

Watson y Crick describieron el modelo de las formas A y B del ADN mediante la interpretación de fotografías de difracción de rayos X obtenidas de fibras de ADN nativo, es decir, extraído de células. Sin embargo, la magnitud de la información que puede obtenerse de este tipo de estudios es limitada, debido a que las fibras de ADN son extremadamente largas, no cristalizan y habitualmente presentan un cierto desorden estructural. El método, a lo sumo, permite establecer la estructura de un ADN promedio o estadístico, el cual no necesariamente representa la estructura de las diferentes regiones de ADN A o B existentes en la naturaleza. Cualquier variación local de estructura que pueda resultar de una secuencia particular de bases, pasará inadvertida al analizar la difracción de rayos X inducida por una larga fibra de ADN. Resulta claro, entonces, que los ADN A y B de Watson y Crick son macromoléculas "abstractas" que representan el promedio de un conjunto de variantes moleculares que se suceden a lo largo de la cadena. El análisis estructural de estas variantes sólo ha sido posible en los últimos años, gracias al advenimiento de métodos eficaces para sintetizar cadenas muy cortas de ADN que se denominan oligómeros. Estas cadenas poseen entre 4 y 24 pares de bases cuya secuencia ha sido predeterminada por el investigador. Los oligómeros cristalizan con facilidad y, por lo tanto, cuando se los somete a difracción de rayos X, proveen una información que permite la reconstrucción espacial fidedigna de su estructura. Si además se desea saber cómo sería la arquitectura de una larga fibra de ADN formada por un gran número de repeticiones del oligómero, pueden suministrarse los datos moleculares del mismo a una computadora, la cual se encarga de simular un modelo espacial con tantas repeticiones como se le ordene.