La suerte del carácter isomérico de los genes

Estuvimos viendo en el anterior post la importancia de dos fenómenos: a) de la existencia de moléculas isoméricas que permitan cierta posibilidad de cambio, y b) de que algunos de estos isómeros fueran lo suficientemente estables como para garantizar la vida segura de la molécula. Veíamos cómo Schrödinger realizaba este estudio a la luz de las moléculas que forman parte de nuestros genes. Una característica fundamental que es más que razonable suponer en nuestros genes, que no dejan de ser unas moléculas, es que sean lo suficientemente estables como para permitir la vida de las especies, y no sucumbir con demasiada facilidad ante los embates que le sobrevengan del exterior. Se pregunta Schrödinger: «¿Estas estructuras [los genes], compuestas de relativamente pocos átomos, son capaces de resistir durante largos períodos la influencia perturbadora del movimiento térmico a la cual queda continuamente expuesta la substancia hereditaria?».

Es decir: los genes, ¿son lo suficientemente estables como para poder asumir las variaciones energéticas que el entorno les pueda propiciar, sin por ello verse alterados? Si no fuera así, cualquier alteración energética originada en el entorno podría afectarlos, alterándolos considerablemente o incluso destruyéndolos.

Las moléculas biológicas deben estar hechas de tal modo que los aportes externos de energía térmica que le puedan llegar usualmente desde la naturaleza no les suponga, por lo general, cambios relevantes. O, como dice él: «los umbrales de energía que separan la configuración de energía de cualquier configuración isomérica posible, deben ser bastante altos (en comparación con la energía térmica media de un átomo) para hacer que los cambios de nivel sean un acontecimiento raro». Como es fácil pensar, entre esos ‘acontecimientos raros’ no están sino las mutaciones. Observando la figura del anterior post, interesa que los puntos tipo 3 sean razonablemente elevados: ni muy poco, porque entonces los genes serían muy inestables, pero tampoco demasiado, pues entonces el tránsito de un isómero al otro sería prácticamente imposible, impidiendo las mutaciones, y las mutaciones es un fenómeno biológico muy útil en determinadas circunstancias.

Pues bien, queda por comprobar si esto que estamos comentando se cumple efectivamente según el comportamiento de la materia viva. Y ciertamente los resultados apuntan en esta dirección. Por ejemplo, esos ‘valores de umbral’ que habíamos establecido desde un punto de vista físico-químico, son ratificados por la investigación biológica. Según la naturaleza de las moléculas génicas se comprueba que, efectivamente, suelen ser muy estables, lo que no es óbice para que una fluctuación fortuita de la energía pueda llevarlas a un estado isomérico diferente, acontecimiento lo suficientemente raro (pero que se da) como para poder ser interpretado como una mutación espontánea. «De este modo, debido a los principios mismos de la mecánica cuántica, explicamos el más asombroso hecho relacionado con las mutaciones, gracias al cual ellos atrajeron por primera vez la atención a de Vries: que son variaciones ‘a saltos’, sin que se produzcan formas intermedias».

Es razonable pensar que la naturaleza haya propiciado que los códigos genéticos de los organismos posean una estabilidad relevante, so pena de verse modificados por circunstancias menores, lo que pondría en entredicho la continuidad de la especie. Frente a los niveles de la radiación natural, las moléculas genéticas no presentan riesgo de mutación salvo en circunstancias muy puntuales: «no debemos extrañarnos mucho de que la Naturaleza haya logrado crear una serie tan sutil de ‘valores de umbral’ como la necesaria para hacer que la mutación sea un fenómeno poco frecuente». Se comprueba en el laboratorio que en condiciones energéticas más intensas (exposición a rayos X de los genes de la mosca Drosophila, por ejemplo) las mutaciones son más frecuentes, según la fórmula que ya vimos para el tiempo de expectación: t=τe^(W⁄kT). Se comprobó cómo la baja mutabilidad de los genes naturales quedó visiblemente aumentada por la sobreexposición energética. La conclusión a la que llega Schrödinger es que el modelo cuántico-biológico responde muy bien a los hechos experimentales.