La secuenciación del genoma humano ha sido uno de los más grandes logros científicos de los últimos tiempos. Además del genoma de nuestra especie, la tecnología actual nos ha permitido secuenciar un número enorme de genomas, incluyendo miles de bacterias de interés médico, industrial o ecológico, así como cientos de plantas y animales relevantes para nuestra sociedad.

Una de las grandes sorpresas que nos han dado las secuencias de los genomas es la aparente escasez de información en muchos de ellos. Por ejemplo, aunque en algún momento se estimó que nuestro genoma podría contener más de 100,000 genes, el proyecto del genoma concluyó que tiene tan solo unos 20,000. Esto puede sonar extraño si consideramos que es el mismo número que tiene un humilde gusano. ¿Cómo es que el mismo número de genes pueden construir organismos de tan diversa complejidad? Además, estos genes codificantes solamente ocupan el 3% de nuestro genoma. ¿Qué hace entonces el 97% restante? Algunos científicos han aseverado que la mayoría del genoma es inútil, acuñando el término de DNA basura. Otros han buscado ser pioneros explorando esta parte oscura de nuestro material genético.

En este taller explicaremos cómo funcionan algunas de las tecnologías m‡s recientes para estudiar a los genomas. Es tal la cantidad de información que generan, que están revolucionando a la biología, convirtiéndola en una ciencia que demanda cada vez más el uso de computadoras. Durante el curso aprenderemos a usar programas bioinformáticos analizando datos genómicos reales, para explorar los mecanismos que regulan la función de los genes.

Las plantas arreglan sus órganos en espirales o hélices. En el cacto de la foto, se ven dos familias de espirales que se enroscan en sentidos contrarios. Cuenta las espirales y veras que son 13 espirales enroscadas en un sentido, 8 en el otro. Estos son números sucesivos en la famosa sucesión de Fibonacci: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21…, donde cada número es la suma de los dos anteriores (empezando con el tercero). Eso no es una coincidencia: ocurre este fenómeno en la gran mayoría de las plantas, de manera más o menos ocultada.

En este curso, estudiamos ese fenómeno, aprovechando para explorar varias áreas y conceptos matemáticos de importancia. Por ejemplo:

¿Cuántas veces hemos escuchado que un químico debe aprender de memoria la tabla periódica de los elementos? La enseñanza de la química a nivel bachillerato pocas veces nos muestra el lado más interesante de la química: el intuir, razonar y comprender los procesos químicos que están presentes en nuestra vida cotidiana y que son fundamentales en el desarrollo tecnológico que estamos viviendo.

En este curso exploraremos dos aspectos de la química moderna: uno es el análisis cuantitativo en el cual emplearemos reacciones químicas para cuantificar algún compuesto; esto es, no nos conformaremos con la observación cualitativa de cambios de color, estado o temperatura, sino que utilizaremos conceptos básicos de química como el número de moles, las unidades de concentración de soluciones y la estequiometría de las reacciones químicas y comprobaremos que son mucho más que conceptos teóricos. Algunos experimentos que realizaremos son:

El otro aspecto que abordaremos en este curso es el modelado molecular. En esta sección echaremos mano de software científico para describir sistemas químicos y biológicos utilizando una computadora personal. Con estos modelos podremos predecir el comportamiento dinámico de los sistemas en estudio. En particular trabajaremos con dos sistemas:

Por último veremos las aplicaciones que tiene esta rama de la ciencia en la descripción de sistemas biológicos mucho más complejos como son la formación y plegamiento de proteínas, la interacción de sustratos con los sitios activos de las proteínas, etc. Es decir, podremos visualizar procesos biológicos microscópicos que ocurren diariamente en sistemas vivos.

Y cuando necesitemos la tabla periódica, la tendremos a la mano...