En las células también hay información. Las células poseen un conjunto de datos que les permiten "darse forma" a sí mismas. Son datos almacenados que poseen significado, porque permiten que las células lleven a cabo todos los procesos que constituyen su funcionamiento, que se encuentran "almacenados" en una memoria y que pueden ser transmitidos de una célula a otra (a sus descendientes). Por último, también necesitan expresarse para resultar útiles. Ese conjunto de datos almacenados en una determinada estructura celular, que la célula puede utilizar como instrucciones para funcionar y que pueden ser transmitidos a las siguientes generaciones de células es la información genética. Para poder completar una definición se puede añadir que la estructura que almacena la célula es, como veremos más adelante, el ADN (ácido desoxirribonucleico). Las células utilizan esa información para todo lo que necesitan hacer: obtener recursos del exterior, fabricar sus propios componentes, organizar esos componentes para formar estructuras o controlar el funcionamiento de esas estructuras para que respondan adecuadamente a los cambios que se producen en el entorno de la célula.
La información genética tiene que expresarse para ser útil. En los seres vivos, esto significa que la información es leída y utilizada para producir "herramientas" como si se tratara de un manual de instrucciones Las herramientas que la célula construye al leer la información genética son sus proteínas.
Hipótesis sobre la naturaleza de la información genética
El núcleo celular
El núcleo de las células es un orgánulo muy dinámico, que presenta aspectos totalmente distintos a lo largo de la vida de la célula, dependiendo de si se está dividiendo o no.
Cuando la célula está en proceso de división el núcleo ni siquiera es visible como tal, ya que la envuelta nuclear es reabsorbida por el retículo endoplásmico rugoso, y en el espacio que ocupaba se puede observar la presencia de los cromosomas, cuerpos de gran tamaño (visibles al microscopio óptico) formados por todo el ADN de la célula y diferentes proteínas asociadas a él. Además, a lo largo de la división celular los cromosomas se mueven y cambian de forma continuamente, precisamente porque lo que está ocurriendo es su reparto entre las dos células hijas.
La cromatina es la forma en la que el material genético aparece en el núcleo cuando la célula está realizando sus funciones habituales, y está formada por ADN y proteínas. Cada célula de un organismo utiliza solo una parte de toda la información genética que contiene, lo que se aprecia incluso a través del microscopio electrónico: una parte de la cromatina tiene un aspecto más claro, y recibe el nombre de eucromatina. En ella se encuentra la información utilizada por esa célula. El resto, por el contrario, tiene un aspecto más oscuro, lo que significa que es más densa. Recibe el nombre de heterocromatina.
Cuando se utilizan grandes aumentos para observar la cromatina se aprecia que se trata de una estructura en forma de hilo (ADN) que se enrolla, a intervalos regulares, en torno a unos engrosamientos formados por proteínas llamadas histonas. Los grupos de proteínas se denominan nucleosomas y el conjunto recibe el nombre de fibra nucleosómica. La diferencia entre eucromatina y heterocromatina también se aprecia a este nivel de detalle: en las regiones de eucromatina los cromosomas están más separados entre sí que en las de heterocromatina.
La fibra cromosómica tiene un grosor aproximado de 11 nm, mientras que los cromosomas que se pueden observar durante la división celular tienen un diámetro de unos 700 nm. Para pasar de una estructura a otra, el ADN se asocia a otros tipos de proteínas y, sobre todo, se enrolla sobre sí mismo formando lazos y espirales que dan lugar al cromosoma.
Durante la fase de división celular los cromosomas llegan a ser visibles al microscopio óptico. Además, son estructuras que absorben muy bien los colorantes que se usan para teñir las células, característica de la que procede su nombre (cromosoma significa cuerpo coloreado). La tinción de los cromosomas no es homogénea, sino que algunas regiones absorben más colorante que otras, dando lugar a un patrón de bandas claras y oscuras, propio y característico de cada cromosoma concreto, que permite distinguirlo de los demás como si se tratara de un "código de barras". Los patrones de bandas cromosómicas se utilizan para identificar los cromosomas, y para detectar alteraciones de los mismos si algunas bandas cambian de posición respecto a su ubicación normal.
Durante la división celular los cromosomas presentan una forma de "X", que es la que se utiliza habitualmente para representarlos. Sin embargo, es importante recordar que este aspecto solo se observa cuando la célula va a dividirse, después de que haya duplicado su información genética.
La forma de los cromosomas durante la división celular se debe a que están formados por dos "cromátides" (o cromátidas) iguales entre sí, unidas mediante una estructura denominada centrómero. Se puede comprobar que las cromátides que forman cada cromosoma son idénticas entre si porque presentan exactamente las mismas bandas. Cada cromátide está formada por una sola doble hélice de ADN, asociada a las proteínas correspondientes.
Los extremos de los cromosomas suelen distinguirse del resto de los brazos porque en ellos el ADN está más condensado. Esas regiones reciben el nombre de telómeros.
El contenido de los cromosomas
Cada cromátide de cada cromosoma es una única hebra de ADN, formada por dos cadenas. Dentro de esta molécula enormemente larga solo algunas regiones, llamadas genes, contienen la información necesaria para elaborar las proteínas, mientras que el resto del ADN podría jugar algunas funciones que, en general, aún no se conocen bien.
Asimismo, dentro de cada gen hay algunas partes que contienen la información que la célula utilizará directamente para producir las proteínas, mientras que otras permiten determinar cuándo y en qué cantidad debe elaborarse esa proteína. Así pues, el material genético dirige y controla el funcionamiento celular. La información que contiene determina la estructura de las proteínas, pero también cuáles, cuántas y cuándo se producen.