Una breve historia
De Mendel al Proyecto Genoma Humano
Explore recursos genómicos
Nuestra biblioteca de recursos gratuitos cuenta con planes de lecciones, videos, juegos interactivos y otro contenido educativo del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano y nuestros socios.
Lea Genómica: conocimientos
Lea artículos escritos por investigadores prometedores que comunican actividades científicas que realizan en el laboratorio para informar, educar y crear conciencia sobre la genética y la genómica.
1865
Gregor Mendel, el padre de la genética moderna, presenta sus investigaciones sobre los experimentos de hibridación de plantas
Gregor Mendel, un monje agustino del siglo XIX, se le conoce como el padre de la genética moderna. Utilizó un huerto del monasterio para cruzar variedades de plantas de guisantes con diferentes alturas, colores, formas de las vainas, formas de las semillas y posiciones de las flores. Los experimentos de Mendel, entre 1856 y 1863, revelaron cómo se transmiten los rasgos de los padres. Por ejemplo, cuando cruzó guisantes amarillos con guisantes verdes, todos los guisantes descendientes eran amarillos. Pero cuando estas crías se reprodujeron, la siguiente generación fue ¾ amarilla y ¼ verde. El trabajo de Mendel, presentado en 1865, demostró que lo que hoy llamamos "genes" determina los rasgos de forma predecible.
1869
Friedrich Miescher identifica la "nucleína", ADN con proteínas asociadas, de los núcleos celulares
Friedrich Miescher nació en Basilea, Suiza, en 1844. Después de terminar la carrera de medicina, fue a la Universidad de Tubinga, donde investigó los glóbulos blancos. Los glóbulos blancos se encuentran en grandes cantidades en las infecciones, por lo que Miescher recogió vendas con materiales infecciosos de una clínica cercana para su investigación. En 1869, aisló una nueva molécula del núcleo de las células y la llamó "nucleína". La nucleína contenía hidrógeno, oxígeno y una proporción única de fósforo y nitrógeno. Aunque Miescher estudió la nucleína a lo largo de su carrera, él y otros científicos de la época creían que las proteínas eran las moléculas por las que los rasgos se transmitían de padres a hijos. La importancia de la nucleína (ADN) no fue reconocida durante muchos años.
1952
Rosalind Franklin crea la Fotografía 51, que muestra un patrón distintivo que indica la forma helicoidal del ADN
Rosalind Franklin nació en Londres en 1920 Varios años después de graduarse en la Universidad de Cambridge, estudió las técnicas de difracción de rayos X en París. En 1951, Franklin aceptó una beca de investigación en King's College en Londres, donde Maurice Wilkins, Físico y Biólogo Molecular, utilizaba la cristalografía de rayos X para estudiar el ADN. Franklin tomó dos conjuntos de fotos de alta resolución de fibras de ADN cristalizadas y observó las dimensiones de las hebras de ADN, con fosfatos en el exterior de lo que parecía ser una estructura helicoidal. El artículo de Franklin sobre sus datos de difracción de rayos X se publicó en el mismo número de Nature que el artículo de Watson y Crick que presentaba su modelo tridimensional de la estructura del ADN.
1953
James Watson y Francis Crick descubren la estructura de doble hélice del ADN
Cuando Francis Crick y James Watson modelaron la estructura del ADN, utilizaron recortes de papel de las bases (A, C, G, T) y restos de metal de un taller mecánico. Su modelo representaba el ADN como una doble hélice, con los azúcares y los fosfatos formando las hebras exteriores de la hélice y las bases apuntando al centro. Los enlaces de hidrógeno conectan las bases, emparejando A-T y C-G; y las dos hebras de la hélice son paralelas, pero están orientadas en direcciones opuestas. El artículo de 1953 señala que el modelo "sugiere inmediatamente un posible mecanismo de copia del material genético".
1961
Marshall Nirenberg descifra el código genético de la síntesis de proteínas
A principios de la década de los años 60 del siglo XX, Marshall Nirenberg y sus colegas de los Institutos Nacionales de Salud se centraron en cómo el ADN dirige la síntesis de proteínas y el papel del ARN en estos procesos. Su experimento de 1961, en el que se utilizó una cadena sintética de ARN mensajero (ARNm) que solo contenía uracilos (U), dio como resultado una proteína que solo contenía fenilalaninas. La identificación de UUU (tres bases de uracilo seguidas) como código de ARN para la fenilalanina fue su primer avance. En pocos años, el equipo de Nirenberg había descifrado los 60 codones del ARNm para los 20 aminoácidos. En 1968, Nirenberg compartió el premio Nobel de Fisiología o Medicina por sus aportes para descifrar el código genético y comprender la síntesis de proteínas.
1977
Frederick Sanger desarrolla la técnica de secuenciación rápida del ADN
En 1977, Frederick Sanger desarrolló la clásica técnica de "secuenciación rápida del ADN", ahora conocida como método Sanger, para determinar el orden de las bases en una cadena de ADN. Se utilizan enzimas especiales para sintetizar trozos cortos de ADN, que terminan cuando se añade una base "terminal" seleccionada al tramo de ADN que se está sintetizando. Normalmente, cada una de estas bases terminales está marcada con un marcador radiactivo, para que pueda ser identificada. A continuación, los fragmentos de ADN, de distintas longitudes, se separan en función de la rapidez con que se mueven a través de una matriz de gel cuando se aplica un campo eléctrico, una técnica denominada electroforesis. Frederick Sanger compartió el premio Nobel de Química de 1980 por sus aportes a los métodos de secuenciación del ADN.
1983
Primera enfermedad genética cartografiada, la enfermedad de Huntington
La enfermedad de Huntington (Huntington’s disease, HD) provoca la muerte de neuronas específicas en el cerebro, lo que lleva a movimientos espasmódicos, rigidez física y demencia. Los síntomas suelen aparecer en la mediana edad y empeoran progresivamente. La localización del gen HD, cuya mutación causa la enfermedad de Huntington, se situó en el cromosoma 4 en 1983, lo que convirtió a HD en el primer gen de una enfermedad que se cartografió utilizando polimorfismos de ADN, es decir, variantes en la secuencia del ADN. La mutación consiste en el aumento de las repeticiones de "CAG" en el ADN que codifica la proteína huntingtina. El número de repeticiones CAG puede aumentar cuando se transmite de padres a hijos, lo que lleva a una aparición más temprana de la HD en cada generación. El gen se aisló finalmente en 1993.
1983
Invención de la tecnología de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) para amplificar el ADN
Concebida en 1983 por Kary Mullis, la Reacción en Cadena de la Polimerasa (Polymerase Chain Reaction, PCR) es una tecnología relativamente sencilla y económica que se utiliza para amplificar o hacer miles de millones de copias de un segmento de ADN. La amplificación por PCR, uno de los avances científicos más importantes de la biología molecular, se utiliza a diario para diagnosticar enfermedades, identificar bacterias y virus y relacionar a delincuentes con escenas del crimen. La PCR revolucionó el estudio del ADN hasta tal punto que el Dr. Mullis recibió el premio Nobel de Química en 1993.
1989
Se identifica una mutación del gen de la fibrosis quística
La fibrosis quística (FQ), una enfermedad genética potencialmente mortal que provoca la acumulación de una mucosidad espesa y pegajosa en los pulmones, el tubo digestivo, el páncreas y otros órganos, es una de las enfermedades pulmonares crónicas más comunes en niños y adultos jóvenes. A principios de los años 80 del siglo XX, se aplicaron a la FQ una serie de novedosas herramientas de laboratorio para tratar de encontrar el gen responsable. En junio de 1989, los investigadores identificaron una pequeña mutación del ADN en el 70 % de los pacientes con fibrosis quística, pero no en personas sanas. El descubrimiento del gen regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator, CFTR) es el descubrimiento más importante hasta la fecha en la investigación de la FQ.
1990
Primera prueba de la existencia del gen BRCA1
El gen del cáncer de mama 1 (BReast CAncer gene 1, BRCA1) es un "gen supresor de tumores", que normalmente produce una proteína que impide que las células crezcan y se dividan sin control. Sin embargo, ciertas variaciones del BRCA1 pueden alterar su función normal, lo que conlleva un mayor riesgo hereditario de cáncer. La primera prueba de la existencia del gen BRCA1 fue proporcionada en 1990 por el laboratorio King de la Universidad de California en Berkeley. Tras una acalorada carrera internacional, el gen fue finalmente aislado en 1994. En la actualidad, los investigadores han identificado más de 1,000 mutaciones del gen BRCA1, muchas de ellas asociadas a un mayor riesgo de cáncer, sobre todo de mama y ovario en las mujeres.
1990
Comienza el Proyecto Genoma Humano
A partir de 1984, el Departamento de Energía (Department of Energy, DOE) de EE. UU., los Institutos Nacionales de Salud (National Institutes of Health, NIH) y grupos internacionales celebraron reuniones sobre el estudio del genoma humano. En 1988, el Consejo Nacional de Investigación recomendó iniciar un programa para cartografiar el genoma humano. Finalmente, en 1990, los NIH y el DOE publicaron un plan para los primeros cinco años de un proyecto que se espera que dure 15 años. El proyecto desarrollaría la tecnología para analizar el ADN, cartografiaría y secuenciaría el genoma humano y de otros animales, como la mosca de la fruta y el ratón, y estudiaría las cuestiones éticas, jurídicas y sociales relacionadas.
1995
Haemophilus influenzae se convierte en la primera bacteria con genoma secuenciado
La secuenciación del genoma de la bacteria Haemophilus influenzae, registrada en mayo de 1995, demostró por primera vez que la secuenciación aleatoria de “escopeta" podía aplicarse a genomas completos con rapidez y precisión. En la secuenciación convencional, los genomas se descomponen laboriosamente en segmentos ordenados y superpuestos (mapas físicos) antes de iniciar los esfuerzos de secuenciación. Por el contrario, la secuenciación de escopeta utilizó un potente software computacional para ensamblar fragmentos cortos de ADN superpuestos, sin ningún mapa físico preliminar del genoma. Unos meses después de la finalización del proyecto sobre Haemophilus influenzae, el mismo método se aplicó con éxito a otra bacteria, Mycoplasma genitalium. Desde entonces, este método se ha utilizado para secuenciar los genomas de muchos organismos.
1996
Se redactan los "Principios de las Bermudas" para el libre acceso a los datos del Proyecto Genoma Humano
En una cumbre celebrada en 1996 en las Bermudas, los líderes del Proyecto Genoma Humano acordaron que toda la información de la secuencia genómica humana generada por los centros financiados para la secuenciación humana a gran escala debería estar disponible de forma gratuita y ser de dominio público en las 24 horas siguientes a su generación. Los "Principios de las Bermudas" se redactaron para fomentar la investigación y el desarrollo y maximizar los beneficios del Proyecto Genoma Humano para la sociedad, en contraste con la práctica habitual en la investigación científica de poner a disposición los datos experimentales solo después de su publicación. Estos principios han transformado las prácticas de toda una industria y han establecido la publicación rápida de datos antes de su publicación como norma en la genómica y otros campos.
1998
Se funda Celera Genomics Corporation para la secuenciación del genoma humano
En los acontecimientos que condujeron a la pronta finalización de la secuencia del genoma humano participaron la empresa privada Celera Genomics, fundada en 1998 por Craig Venter, y el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma Humano, de carácter público. En esta misión altamente competitiva para completar la secuencia del genoma humano la ciencia financiada con fondos públicos alimentó iniciativas del sector privado, el intercambio de datos en colaboración coexistió con la competencia y la propiedad de los datos y la asombrosa innovación tecnológica impulsaron mejoras en la producción, el ensamblaje y el análisis de los datos genómicos. Durante más de 10 años, la "carrera por la secuencia del genoma humano" encarnó las tensiones y la emoción de los esfuerzos de los científicos por cartografiar y secuenciar los genomas de los seres humanos y otros organismos.
1999
El cromosoma 22 es el primer cromosoma humano decodificado
Cuando la secuencia del cromosoma 22 humano se registró por primera vez en 1999, era el tramo continuo de ADN más largo jamás decodificado y ensamblado. Se eligió el cromosoma 22 como el primero de los 23 cromosomas humanos a descifrar por su tamaño relativamente pequeño y su asociación con varias enfermedades. Ver la organización de un cromosoma humano por primera vez a nivel de pares de bases allanó el camino para el resto del Proyecto Genoma Humano. La secuenciación del cromosoma 22 fue una colaboración internacional entre científicos de EE. UU., Inglaterra, Japón, Francia, Alemania y China.
2000
Secuencia del genoma del organismo modelo mosca de la fruta
Organismos como la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, han sido cruciales para identificar las funciones de los genes humanos. En 2000, un consorcio de científicos publicó una secuencia del genoma de la mosca de la fruta sustancialmente completa, obtenida mediante varias estrategias de secuenciación diferentes pero complementarias. Los grupos de la Universidad de California en Berkeley y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley contribuyeron con cerca del 25 % de la secuencia, así como con mapas genéticos muy detallados y un andamiaje cartográfico de secuencia parcial. El Dr. Craig Venter y sus colegas de Celera Genomics aportaron cerca de 3 millones de secuencias aleatorias y su experiencia computacional para ensamblar los resultados.
2001
Se publica el primer borrador del genoma humano
En 2001, el consorcio internacional del Proyecto Genoma Humano publicó un primer borrador y un análisis inicial de la secuencia del genoma humano. Al mismo tiempo, Craig Venter y sus colegas de Celera Genomics Corporation publicaron otra versión de la secuencia del genoma humano. Del análisis inicial del borrador del genoma humano se obtuvo una gran cantidad de información. Por ejemplo, se estimó que el número de genes humanos era de unos 30,000 (posteriormente se revisó a unos 20,000). Los investigadores también informaron que las secuencias de ADN de dos seres humanos cualesquiera son idénticas en un 99.9 %.
2002
El ratón se convierte en el primer organismo de investigación de mamíferos con el genoma decodificado
En 2002, el International Mouse Genome Sequencing Consortium anunció la publicación de un borrador de alta calidad del genoma del ratón. Los científicos pudieron, por primera vez, comparar y contrastar las secuencias del genoma humano con las de otro mamífero. Este hito fue aún más significativo debido al uso generalizado del ratón de laboratorio como modelo animal para el estudio de las enfermedades humanas. Entre otros descubrimientos informativos, los investigadores informaron que más del 90 % del genoma del ratón podía alinearse con las regiones correspondientes del genoma humano, y cada uno de los dos genomas parecía contener cerca de 30,000 genes codificadores de proteínas.
2003
Se anuncia la finalización del Proyecto Genoma Humano
En 2003, todas las ambiciosas metas del Proyecto Genoma Humano se habían cumplido o superado. Las secuencias producidas por el Proyecto Genoma Humano cubrían aproximadamente el 99 % de las regiones genéticas del genoma humano. El proyecto no solo se terminó con dos años y medio de antelación, sino que además estuvo muy por debajo del presupuesto. Además, para ayudar a los investigadores a comprender mejor el significado del libro de instrucciones genético humano, el proyecto emprendió con éxito una amplia gama de otras metas: desde la secuenciación de los genomas de organismos utilizados en la investigación de enfermedades, hasta el desarrollo de nuevas tecnologías para el estudio de genomas completos. El Proyecto Genoma Humano ha sido comparado con el proyecto de alunizaje como un logro científico excepcional de la humanidad.