Una pel·lícula força entretinguda anomenada The imitation game explica de manera novel·lada com el geni matemàtic Alan Turing, amb l’encàrrec del servei secret britànic, va crear i dirigir un grup d’aficionats a resoldre problemes matemàtics per tal de crear una màquina que permetés desencriptar els missatges que els nazis s’enviaven durant la Segona Guerra Mundial. Aquests missatges, aparentment irrellevants, estaven xifrats en un codi, que van anomenar Enigma. Per desxifrar-los calia comprendre com funcionava aquesta encriptació, per això calia cercar totes les combinacions possibles fins a trobar finalment el codi que en permetia la transcripció, lletra a lletra, i la traducció del missatge. No cal dir que se’n van sortir, després de “suar sang” i van poder interferir en els plans dels nazis contra els aliats, i van ser un element important per, finalment, guanyar la guerra.
Escriure en secret, de manera que només uns pocs o només nosaltres puguem entendre el missatge captiva la nostra imaginació. Molts de nosaltres hem jugat de petits a escriure amb tinta “invisible”, que només es pot veure escalfant una mica el paper, o inventant-nos un llenguatge especial que necessitava un codi, evidentment secret, per fer-ne la traducció.
La vida es basa en un flux d’informació d’una cèl·lula mare a una filla, i aquest és l’objectiu de la genètica, comprendre com és aquesta informació, com està emmagatzemada, com es transmet i com s’executa. Els àcids nucleics són el material genètic on es troba el nostre manual d’instruccions com a organismes. La gran majoria d’organismes tenim DNA com a material genètic d’emmagatzematge, aquest és el que està en cromosomes i el que copiem per passar-lo de cèl·lules mares a filles, i de progenitors a descendents. Tanmateix, les proteïnes són les executores de la funció, i els àcids nucleics són molt diferents de les proteïnes. Com podem passar d’un manual d’instruccions, el DNA, a les proteïnes funcionals? Per a fer això, cal canviar de llenguatge, i tenir un codi genètic que ens permeti passar del “llenguatge” del DNA al de les proteïnes. De forma similar a quan volem construir una figura molt complexa amb peces de Lego o Tente, ens cal un bon manual d’instruccions, que haurem de llegir instrucció a instrucció, i a més, tenir totes les peces petites que haurem d’anar engalzant seguint les instruccions.
La vida es basa en un flux d’informació d’una cèl·lula mare a una filla, i aquest és l’objectiu de la genètica, comprendre com és aquesta informació, com està emmagatzemada, com es transmet i com s’executa
Anomenem gen a cada instrucció genètica concreta. Cal llegir la informació codificada en un gen per fer una proteïna, i cada proteïna es farà usant peces més petites (els aminoàcids), que cal anar unint de forma ordenada i correcta. Com que el manual d’instruccions és molt gran, hem de fer fotocòpies de cada instrucció (que anomenem RNA missatger) per anar produint cada proteïna per separat. El llenguatge del DNA està format per 4 lletres (A, T, C, G). Com que les paraules genètiques (codons) són de tres lletres, amb combinacions de quatre lletres, tenim 64 paraules possibles. En canvi, de maons per a fer les proteïnes, els aminoàcids, en tenim bàsicament 20 tipus diferents. Per tant, el codi genètic és un codi de significat, que tradueix cada codó de tres lletres d’àcid nucleic a un aminoàcid concret. De fet, diem que el codi genètic és degenerat quan volem dir que té paraules sinònimes, perquè com que tenim moltes més paraules que aminoàcids, hi ha diferents paraules que codifiquen pel mateix aminoàcid. Com sabeu, en qualsevol frase és molt important saber on acaba. Per això, hi ha tres paraules o codons que no tenen traducció, és a dir, no tenen assignat cap aminoàcid sinó que són senyals d’aturada. Són el punt final, fins allí arriba la proteïna.
Així, doncs, quan “llegim” un gen, podem saber quin és l’inici de la frase i on està el final. A partir de la paraula de tres lletres inicials, es va llegint cada paraula de tres en tres lletres, i gràcies al codi genètic, es pot descodificar en l’aminoàcid que pertoca, per ordre. Resumint, el codi genètic ens permet passar del llenguatge dels àcids nucleics al de les proteïnes, i això es pot fer perquè existeixen unes molècules adaptadores, com si fossin els nostres dits, que van posant de manera consecutiva i molt ordenada cada peça, seguint la seqüència de paraules de tres lletres en el gen i usant el codi per traduir, fins que arribem al senyal d’aturada. Aquesta complexitat i el fet que tots els éssers vius que coneixem actualment facin servir exactament el mateix codi genètic ens indica que la vida actual ha tingut el mateix origen. Això permet agafar informació genètica d’un bacteri o d’una planta i posar-la en un animal, o agafar un gen humà i posar-lo en un llevat (això és la transgènesi, sigui natural o generada en un laboratori). El codi genètic és el mateix i el mateix gen serà traduït per la mateixa proteïna, independentment de l’organisme. Ara bé, la biologia és la ciència de les excepcions i, per tant, existeixen petites variacions sobre el codi genètic. Per exemple, els nostres mitocondris, com les d’altres organismes, tenen unes poques paraules canviades (dues o tres), però tota la resta del codi es manté.
Doncs bé, tota aquesta llarga introducció és per a explicar-vos una de les notícies de la setmana, publicada a Nature. Entre els organismes més interessants, també perquè són molt ancestrals, els protozous (microorganismes formats per una única cèl·lula eucariota) presenten modificacions secundàries en molts processos relacionats amb la informació genètica. Hi ha protozous de vida lliure, com les amebes, o els paramecis, però també n’hi ha molts que són paràsits i causen malalties tan greus i conegudes nostres com la malària, la triquinosi, la leishmaniosi o la malaltia del son. La selecció natural ha fet sibil·lins aquests paràsits, passen desapercebuts i latents durant cert temps, i com que són eucariotes (és a dir, les seves cèl·lules tenen nucli on guarden el seu DNA), són força similars a les nostres cèl·lules i, per això, les malalties que causen són difícils de curar. En tot cas, són organismes genèticament “entremaliats” i fascina la seva “creativitat” genètica en comparació amb la resta de fongs, plantes o animals, bastant més ortodoxos. La gran notícia de la setmana és que, analitzant una espècie de protozous (Blastocrithidia nonstop, fixeu-vos bé en el nom de l’espècie, un joc de paraules), uns investigadors han descobert que els seus gens estan plens de senyals d’aturada (STOP, en anglès). Sabem que això no pot ser, perquè llavors no podrien fer proteïnes i, per tant, no podrien viure, però comparant els seus gens amb els gens d’altres organismes similars, els investigadors infereixen que, forçosament, han de tenir un codi genètic adaptat, una mica diferent, sobretot pel que fa als codons d’aturada, que en el seu genoma i amb el seu codi genètic, tenen significat.
Els mateixos autors, en un exercici fantàstic de divulgació, ho expliquen en un text, que constitueix la portada de Nature i que us adjunto. Si compreneu l’anglès, el “joc de paraules” és magnífic. Fixeu-vos que hi ha molts punts enmig de les frases, això és com ho llegiríem amb el codi genètic universal, perquè que la puntuació no és l’esperada, és diferent! Una mica més endavant, trobareu lletres en blanc, que ens indiquen, en un símil, com ho llegirien, correctament, aquests paràsits.
El que passa en aquest petit protozou paràsit és que on hi hauria de posar els aminoàcids E (àcid glutàmic) i W (triptòfan), hi trobem punts, segons el codi genètic comú a tots, per això, per a nosaltres i la resta d’organismes, la frase no acaba de tenir sentit, perquè està aturada on no pertoca. En canvi, segons el codi genètic modificat, aquest paràsit pot llegir i descodificar aquests “punts o senyals d’aturada” per col·locar-hi exactament l’aminoàcid que li pertoca. No entraré en detalls tècnics sobre la manera com B. nonstop ha sigut capaç de generar el seu propi codi Enigma, però per als que ens hi dediquem és senzillament apassionant i obre perspectives factibles per a desenvolupar noves eines de biologia sintètica, en què potser ens inventarem nous codis genètics per codificar proteïnes que no existeixen i que executaran funcions que, ara mateix, ni podem imaginar. Quants codis Enigma diferents podrem arribar a generar?