ADN

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ADN (ácido desoxirribonucleico)
ADN
Nombre completo	Ácido desoxirribonucleico
Siglas	ADN en español; DNA en inglés y en la literatura científica internacional
Tipo de molécula	Ácido nucleico; polímero de nucleótidos
Función principal	Almacenar y transmitir la información genética de todos los organismos celulares y de numerosos virus
Bases nitrogenadas	4: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C)
Emparejamiento	A con T (dos puentes de hidrógeno) y G con C (tres puentes de hidrógeno)
Estructura	Doble hélice dextrógira antiparalela (forma B, la fisiológica)
Diámetro de la hélice	Unos 2 nanómetros
Paso de rosca	Unos 3,4 nm, con alrededor de 10,5 pares de bases por vuelta
Aislado por primera vez	Friedrich Miescher, 1869, con el nombre de "nucleína"
Estructura descrita	James Watson y Francis Crick, Nature, 25 de abril de 1953, a partir de los datos de difracción de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins
Genoma humano	Unos 3.100 millones de pares de bases; la secuencia completa T2T-CHM13 (2022) tiene 3.054.815.472 pb de ADN nuclear
Genes codificantes de proteínas en humanos	Alrededor de 20.000
Longitud del ADN de una célula humana	Unos 2 metros si se extendiera linealmente

Nota de desambiguación. En español, la sigla ADN designa el ácido desoxirribonucleico, objeto de este artículo. La misma sigla se emplea ocasionalmente en otros contextos —por ejemplo, el Associate Degree in Nursing del sistema universitario estadounidense—, usos ajenos al contenido de esta entrada.

1. Resumen[editar]

El ADN o ácido desoxirribonucleico es la molécula que almacena las instrucciones genéticas de todos los organismos celulares conocidos y de muchos virus. Es un polímero formado por unidades llamadas nucleótidos, cada una compuesta por un azúcar (la desoxirribosa), un grupo fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). El orden en que se suceden esas cuatro letras a lo largo de la cadena constituye la información genética: un alfabeto de cuatro caracteres capaz de codificar la construcción y el funcionamiento de un organismo entero.

Su estructura es la célebre doble hélice: dos cadenas enrolladas una sobre otra en sentidos opuestos, unidas por el emparejamiento específico de las bases —A siempre con T, G siempre con C—. Esa complementariedad es la clave de todo: hace que cada hebra contenga la información necesaria para reconstruir la otra, y por tanto que la molécula pueda copiarse a sí misma antes de cada división celular.

La estructura fue publicada el 25 de abril de 1953 por James Watson y Francis Crick en la revista Nature, sobre la base de las imágenes de difracción de rayos X obtenidas por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins en el King's College de Londres. Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962; Franklin había muerto en 1958, a los 37 años, y el premio no se concede a título póstumo.

Desde entonces, el ADN ha pasado de objeto de investigación básica a herramienta cotidiana: se secuencia, se amplifica, se edita y se usa para identificar personas, diagnosticar enfermedades, reconstruir migraciones humanas de decenas de miles de años y fabricar medicamentos. El genoma humano —unos 3.100 millones de pares de bases— se secuenció en borrador en 2001 y se completó sin huecos en 2022.

2. Historia del descubrimiento[editar]

2.1 La "nucleína" de Miescher (1869)[editar]

En 1869, el médico suizo Friedrich Miescher, trabajando en Tubinga con vendajes quirúrgicos impregnados de pus, aisló del núcleo de los leucocitos una sustancia rica en fósforo que no era ni proteína ni lípido ni hidrato de carbono. La llamó nucleína. Miescher intuyó que podía tener alguna función hereditaria, pero durante más de setenta años la comunidad científica dio por supuesto que el portador de la herencia debían ser las proteínas, moléculas mucho más variadas y complejas.

El bioquímico Phoebus Levene identificó a comienzos del siglo XX los componentes del nucleótido —azúcar, fosfato y base— pero propuso el modelo erróneo del "tetranucleótido", según el cual las cuatro bases se repetían en proporciones iguales formando una molécula monótona. Esa idea reforzó durante décadas la convicción de que el ADN era demasiado simple para llevar información.

2.2 El ADN como material genético (1928-1952)[editar]

Tres experimentos desmontaron esa suposición:

1928, Frederick Griffith. Descubrió que bacterias neumocócicas inocuas se volvían virulentas al mezclarse con restos de bacterias virulentas muertas por calor. Algo pasaba de unas a otras: lo llamó "principio transformante".
1944, Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty. Demostraron, eliminando selectivamente cada tipo de molécula, que el principio transformante de Griffith era ADN. El hallazgo se recibió con notable escepticismo.
1952, Alfred Hershey y Martha Chase. Marcaron por separado, con isótopos radiactivos, las proteínas y el ADN de un bacteriófago y comprobaron que solo el ADN entraba en la bacteria infectada. El llamado experimento de la batidora cerró la discusión.

En paralelo, Erwin Chargaff estableció hacia 1950 sus reglas: en el ADN de cualquier especie, la cantidad de adenina iguala a la de timina y la de guanina a la de citosina. Era la pista decisiva sobre el emparejamiento de bases, aunque su significado no se comprendió hasta 1953.

2.3 La doble hélice (1953)[editar]

En el King's College de Londres, Rosalind Franklin y su doctorando Raymond Gosling obtuvieron en mayo de 1952 la imagen de difracción de rayos X conocida como "fotografía 51", la mejor obtenida hasta entonces de la forma B del ADN, cuyo patrón en aspa revelaba inequívocamente una estructura helicoidal. Franklin había calculado además, con precisión, la posición externa de los grupos fosfato y las dimensiones de la hélice.

Maurice Wilkins, colega de Franklin, mostró la fotografía a James Watson sin conocimiento ni consentimiento de ella; un informe interno con sus datos numéricos llegó también a manos de Watson y Francis Crick, en Cambridge. Con ese material construyeron el modelo correcto en pocas semanas.

El 25 de abril de 1953, Nature publicó tres artículos consecutivos: el de Watson y Crick con el modelo de la doble hélice, y sendos trabajos experimentales de Wilkins y colaboradores y de Franklin y Gosling. El de Watson y Crick apenas ocupaba una página e incluía una de las frases más citadas de la literatura científica, la observación de que el emparejamiento específico sugería de inmediato un mecanismo de copia del material genético.

En 1962, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina. Rosalind Franklin había muerto de cáncer de ovario en 1958, a los 37 años, y no pudo ser candidata. El alcance real de su contribución —y el modo en que se accedió a sus datos— sigue siendo objeto de revisión historiográfica; el consenso actual es que fue una colaboradora de pleno derecho en el descubrimiento, no una simple proveedora involuntaria de imágenes.

2.4 Del código genético a la lectura del genoma[editar]

1958: Matthew Meselson y Franklin Stahl demuestran que la replicación del ADN es semiconservativa: cada molécula hija conserva una hebra original y una nueva.
1961-1966: Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana y Robert Holley descifran el código genético, la correspondencia entre tripletes de bases y aminoácidos. Reciben el Nobel en 1968.
1977: Frederick Sanger desarrolla el método de secuenciación por terminación de cadena, que dominará la disciplina durante treinta años y le valdrá su segundo Nobel de Química, en 1980.
1983: Kary Mullis concibe la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que permite multiplicar millones de veces un fragmento de ADN a partir de cantidades ínfimas. Nobel de Química en 1993. La PCR es la técnica que el gran público conoció masivamente durante la pandemia de covid-19.
1984: Alec Jeffreys descubre en Leicester la huella genética, base de la identificación forense por ADN.
1990-2003: se desarrolla el Proyecto Genoma Humano.
2020: Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna reciben el Nobel de Química por la edición genómica con CRISPR-Cas9.
2022: Svante Pääbo recibe el Nobel de Medicina por la secuenciación de genomas de homininos extintos, entre ellos el del neandertal, y por demostrar que las poblaciones humanas actuales fuera de África conservan ADN neandertal.

3. Estructura y composición[editar]

3.1 El nucleótido[editar]

La unidad básica del ADN es el nucleótido, formado por tres piezas:

Un azúcar de cinco carbonos, la desoxirribosa —que se diferencia de la ribosa del ARN por carecer de un grupo hidroxilo en la posición 2′—.
Un grupo fosfato.
Una base nitrogenada, que puede ser una purina (adenina o guanina, de doble anillo) o una pirimidina (citosina o timina, de anillo simple).

Los nucleótidos se enlazan entre sí mediante enlaces fosfodiéster entre el carbono 3′ de un azúcar y el carbono 5′ del siguiente, formando un esqueleto de azúcar-fosfato con las bases proyectadas hacia el interior.

3.2 La doble hélice[editar]

Las dos cadenas de la doble hélice son complementarias y antiparalelas: discurren en sentidos opuestos, una en dirección 5′→3′ y la otra 3′→5′. Se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre las bases enfrentadas —dos entre A y T, tres entre G y C—, lo que explica que las regiones ricas en G-C sean más estables térmicamente.

En su forma fisiológica habitual, la forma B, la hélice es dextrógira, tiene un diámetro de unos 2 nanómetros, avanza unos 0,34 nm por par de bases y completa una vuelta cada 3,4 nm, es decir, cada 10,5 pares de bases aproximadamente. El enrollamiento genera dos hendiduras de anchura desigual —el surco mayor y el surco menor— por las que las proteínas reguladoras reconocen secuencias específicas sin necesidad de abrir la doble hélice. Existen además conformaciones alternativas, la forma A (más compacta, en condiciones de deshidratación) y la forma Z (levógira), con funciones biológicas más discutidas.

3.3 Empaquetamiento y cromosomas[editar]

El ADN de una sola célula humana mediría alrededor de dos metros extendido, y debe caber en un núcleo de unas pocas micras. Lo consigue enrollándose sobre proteínas llamadas histonas para formar nucleosomas —cada uno con unos 147 pares de bases dando algo menos de dos vueltas al octámero de histonas—, que a su vez se compactan en fibras de cromatina cada vez más densas hasta constituir los cromosomas visibles durante la división celular.

La especie humana tiene 46 cromosomas en las células somáticas: 23 pares, de los cuales 22 son autosomas y uno el par sexual (XX o XY). Las células reproductoras contienen la mitad, 23. Además del ADN nuclear, cada célula alberga ADN mitocondrial, una molécula circular de 16.569 pares de bases que se hereda por vía materna y que, por ello, es una herramienta central en los estudios de genealogía y de poblaciones.

4. Función biológica[editar]

4.1 Del gen a la proteína[editar]

La función central del ADN se resume en el llamado dogma central de la biología molecular, formulado por Crick: la información fluye del ADN al ARN y de este a las proteínas.

Replicación. Antes de dividirse, la célula copia todo su ADN. La doble hélice se abre y una enzima, la ADN polimerasa, sintetiza la hebra complementaria de cada una de las originales. El resultado son dos moléculas idénticas, cada una con una hebra vieja y otra nueva: replicación semiconservativa.
Transcripción. Un segmento de ADN se copia a ARN mensajero mediante la ARN polimerasa. En el ARN, la timina se sustituye por uracilo.
Traducción. El ribosoma lee el ARN mensajero en grupos de tres bases, los codones, y ensambla la cadena de aminoácidos correspondiente. Con 64 codones posibles para 20 aminoácidos, el código es redundante: varios tripletes codifican el mismo aminoácido.

El código genético es prácticamente universal: los mismos codones significan los mismos aminoácidos en una bacteria, en un roble y en un ser humano, lo que constituye una de las evidencias más sólidas del origen común de la vida y la base técnica de la biotecnología, que permite expresar un gen humano en una bacteria.

4.2 Genes y ADN no codificante[editar]

Un gen es, en su definición clásica, un segmento de ADN que contiene la información para producir un producto funcional. El genoma humano contiene alrededor de 20.000 genes codificantes de proteínas, una cifra sorprendentemente baja —similar a la del gusano Caenorhabditis elegans— que obligó a revisar la equivalencia entre número de genes y complejidad del organismo.

Los genes codificantes ocupan apenas en torno al 2 % del genoma humano. El resto incluye secuencias reguladoras, genes de ARN no codificante, elementos repetitivos y restos de retrovirus integrados a lo largo de la evolución. Denominar a todo ello "ADN basura", como se hizo en los años setenta, resultó ser un error: buena parte cumple funciones reguladoras, estructurales o evolutivas, aunque el porcentaje exacto de genoma funcional sigue siendo objeto de un debate técnico activo.

4.3 Mutaciones y reparación[editar]

Los errores de copia, la radiación y determinados agentes químicos alteran continuamente la secuencia. Estas mutaciones pueden ser puntuales (sustitución de una base), inserciones, deleciones o reordenamientos de fragmentos grandes. La mayoría son neutras o se corrigen: la célula dispone de varios sistemas de reparación del ADN —cuyo esclarecimiento valió a Tomas Lindahl, Paul Modrich y Aziz Sancar el Nobel de Química de 2015— que revisan y restauran el material genético de forma constante.

Las mutaciones no reparadas son a la vez la causa de las enfermedades genéticas y del cáncer, y la materia prima de la evolución: sin variación heredable no habría selección natural.

5. Genomas y el Proyecto Genoma Humano[editar]

5.1 El Proyecto Genoma Humano (1990-2003)[editar]

El Proyecto Genoma Humano se puso en marcha oficialmente en octubre de 1990 como una colaboración pública internacional coordinada por los Institutos Nacionales de Salud y el Departamento de Energía de Estados Unidos, con participación del Reino Unido, Francia, Alemania, Japón y China. A partir de 1998 compitió con él la empresa privada Celera Genomics, de Craig Venter, que empleó una estrategia distinta de secuenciación.

En febrero de 2001 ambos equipos publicaron simultáneamente sendos borradores del genoma, y en abril de 2003 —coincidiendo con el cincuentenario de la doble hélice— se anunció la secuencia "esencialmente completa". El coste total del proyecto público rondó los 2.700 millones de dólares. Hoy secuenciar un genoma humano completo cuesta unos pocos cientos de dólares y puede hacerse en un día: una caída de precio sin apenas precedentes en la historia de la tecnología.

5.2 El genoma completo (2022-2023)[editar]

Aquella secuencia de 2003 dejaba en realidad cerca de un 8 % del genoma sin resolver: regiones muy repetitivas —centrómeros, telómeros, brazos cortos de los cromosomas acrocéntricos— que las tecnologías de la época no podían ensamblar.

El consorcio Telómero a Telómero (T2T) publicó en 2022 la primera secuencia verdaderamente completa y sin huecos de un genoma humano, denominada T2T-CHM13, con 3.054.815.472 pares de bases de ADN nuclear más los 16.569 del genoma mitocondrial. Añadió cerca de 200 millones de pares de bases inéditos y unas 2.000 predicciones génicas nuevas, de las que un centenar serían codificantes.

En 2023 se completó el ensamblaje del cromosoma Y, el último que faltaba y el más difícil por su estructura repetitiva, que aportó más de 30 millones de pares de bases nuevos. Ese mismo año el Human Pangenome Reference Consortium publicó un borrador de pangenoma construido a partir de 47 personas de distintas ascendencias, para sustituir el genoma de referencia único —basado mayoritariamente en unos pocos donantes— por una representación de la diversidad genética real de la humanidad.

5.3 El ADN antiguo[editar]

La capacidad de recuperar y secuenciar ADN degradado de restos de miles de años ha transformado la prehistoria. El equipo de Svante Pääbo publicó el genoma del neandertal en 2010 y descubrió, únicamente a partir de ADN extraído de un fragmento de hueso de un dedo, una población humana hasta entonces desconocida, los denisovanos. Hoy se acepta que las poblaciones humanas actuales de fuera de África conservan en torno a un 1-2 % de ADN neandertal, resultado de mestizaje ocurrido hace decenas de miles de años.

En América, el ADN antiguo ha permitido reconstruir las rutas y los tiempos del poblamiento del continente y precisar la relación entre las poblaciones originarias y las actuales, un campo en el que la colaboración con las propias comunidades indígenas se ha convertido en una exigencia ética y metodológica.

6. Aplicaciones[editar]

6.1 Medicina y diagnóstico[editar]

La secuenciación permite diagnosticar enfermedades genéticas raras que antes recorrían años de pruebas infructuosas, identificar mutaciones que predicen la respuesta a un fármaco —farmacogenética— y caracterizar los tumores para elegir tratamientos dirigidos. La biopsia líquida detecta ADN tumoral circulante en una simple muestra de sangre.

La PCR y sus variantes son la base del diagnóstico molecular de infecciones. Y el ADN y el ARN se han convertido también en el propio principio activo de nuevos tratamientos: las vacunas de ARN mensajero desarrolladas contra la covid-19 son la aplicación más masiva hasta la fecha de esta lógica.

6.2 Edición genética: CRISPR[editar]

El sistema CRISPR-Cas es un mecanismo de inmunidad adaptativa de bacterias y arqueas que reconoce y corta ADN vírico. Adaptado como herramienta de laboratorio, permite cortar el genoma en una posición elegida con una precisión y un coste incomparables con las técnicas anteriores.

Su historia tiene un capítulo español decisivo. El microbiólogo Francisco Juan Martínez Mojica, de la Universidad de Alicante, estudiaba desde 1993 unas repeticiones extrañas en el genoma de arqueas de las salinas de Santa Pola; acuñó en 2001 el acrónimo CRISPR y en 2005 publicó la hipótesis —entonces rechazada por varias revistas— de que aquellas secuencias eran un sistema inmunitario bacteriano frente a los virus. Sobre esa función se construyó todo lo demás. Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna demostraron en 2012 que el sistema podía programarse para cortar cualquier secuencia elegida, y recibieron por ello el Nobel de Química de 2020.

Las primeras terapias basadas en CRISPR ya están autorizadas: Casgevy (exagamglogén autotemcel), para la anemia falciforme y la beta talasemia dependiente de transfusiones, fue aprobada en el Reino Unido en noviembre de 2023 y por la FDA estadounidense en diciembre de ese mismo año. En 2025 se administró el primer tratamiento CRISPR personalizado in vivo, diseñado y fabricado en unos seis meses para un lactante con un trastorno metabólico ultrarraro, un precedente relevante para las enfermedades que afectan a muy pocos pacientes.

La edición de células germinales —la que se transmitiría a la descendencia— está prohibida o severamente restringida en la práctica totalidad de los países. El caso del científico chino He Jiankui, que en 2018 anunció el nacimiento de niñas con el genoma editado, provocó una condena internacional prácticamente unánime y su encarcelamiento.

6.3 Identificación forense y derechos humanos[editar]

La huella genética descrita por Alec Jeffreys en 1984 se basa en regiones del genoma con repeticiones cortas cuya longitud varía enormemente entre individuos. Analizando un conjunto de esas regiones se obtiene un perfil que, salvo en gemelos idénticos, es prácticamente único.

Su uso ha reorganizado la criminalística —tanto para condenar como para exonerar a personas condenadas por error— y la identificación de víctimas de catástrofes. Pero su aplicación más significativa en el mundo hispanohablante ha sido otra: la restitución de identidades (véase la sección 8).

6.4 Otros usos[editar]

Genealogía y ancestría: pruebas comerciales de ADN mitocondrial, cromosoma Y y autosómico, con resultados de precisión desigual y consecuencias serias para la privacidad.
Agricultura y ganadería: selección asistida por marcadores, edición de cultivos y trazabilidad alimentaria.
Conservación: censos de especies amenazadas mediante ADN ambiental recogido en agua o suelo, y gestión de la diversidad genética de poblaciones pequeñas.
Almacenamiento de datos: el ADN sintético se investiga como soporte de archivo de altísima densidad y gran estabilidad a largo plazo, todavía lejos de ser competitivo en coste y velocidad de lectura.

7. Cuestiones éticas, jurídicas y sociales[editar]

La lectura masiva de genomas plantea problemas que la biología no puede resolver por sí sola:

Privacidad genética. El genoma identifica de forma inequívoca a una persona y revela información sobre sus familiares, que nunca dieron su consentimiento. Las bases de datos genealógicas comerciales han permitido resolver crímenes antiguos identificando a parientes lejanos del autor, una práctica que abre un debate jurídico no cerrado.
Discriminación. La posibilidad de que aseguradoras o empleadores utilicen información genética ha llevado a legislaciones específicas en varios países.
Consentimiento y beneficio compartido. La investigación con poblaciones indígenas o con comunidades del Sur global ha generado casos de extracción de muestras sin retorno alguno para las comunidades de origen.
Sesgo de las bases de datos. La inmensa mayoría de los genomas estudiados proceden de personas de ascendencia europea, lo que reduce la utilidad clínica de los hallazgos para el resto de la humanidad. El proyecto de pangenoma responde en parte a este problema.
Determinismo genético. La idea de que el ADN "programa" el carácter, la inteligencia o el destino de una persona carece de fundamento científico: la mayoría de los rasgos complejos dependen de cientos o miles de variantes de efecto minúsculo en interacción constante con el ambiente.

8. El ADN en el mundo hispanohablante[editar]

La investigación en biología molecular en español tiene nombres de primer nivel y, en el caso argentino, una aplicación del ADN sin equivalente en ningún otro país.

Severo Ochoa, asturiano nacionalizado estadounidense, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1959, compartido con Arthur Kornberg, por el descubrimiento de los mecanismos de síntesis biológica de los ácidos nucleicos: aisló la enzima que permite sintetizar ARN en el tubo de ensayo, herramienta que resultó esencial para descifrar el código genético. Su magisterio formó a una generación entera de bioquímicos españoles y latinoamericanos.

Entre ellos, Margarita Salas (1938-2019), discípula de Ochoa en Nueva York y figura central de la biología molecular en España. Su trabajo con el bacteriófago phi29 llevó al descubrimiento de una ADN polimerasa de propiedades excepcionales, capaz de amplificar cantidades ínfimas de material genético con gran fidelidad. La patente correspondiente fue durante años la más rentable del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, y la enzima se usa hoy de forma rutinaria en medicina forense, oncología y arqueología.

Francisco Juan Martínez Mojica, de la Universidad de Alicante, dio nombre a CRISPR y descubrió su función biológica, el hallazgo sobre el que se construyó la técnica de edición genética más importante de las últimas décadas (véase 6.2).

En Argentina, el ADN se convirtió en un instrumento de justicia. Durante la última dictadura militar (1976-1983) fueron apropiados los hijos de personas desaparecidas, y las Abuelas de Plaza de Mayo se enfrentaron a un problema técnico entonces sin solución: cómo demostrar un parentesco cuando los padres han sido asesinados y solo quedan los abuelos. A petición de las Abuelas, la genetista estadounidense Mary-Claire King, junto con el genetista argentino Víctor Penchaszadeh y otros colaboradores, desarrolló el índice de abuelidad, un método estadístico que establece la probabilidad de parentesco entre nietos y abuelos con certeza superior al 99,9 %. Se aplicó por primera vez en 1984, en el caso de Paula Logares. En 1987, por impulso de las Abuelas, el Congreso argentino creó por ley el Banco Nacional de Datos Genéticos. Hasta 2025 se había restituido su identidad a 140 nietos y nietas.

Ese modelo se ha exportado a otros procesos de memoria y derechos humanos de la región y del mundo, y el Equipo Argentino de Antropología Forense (EAAF) ha trabajado con técnicas de identificación genética en decenas de países, desde Guatemala y El Salvador hasta los Balcanes.

En el conjunto de América Latina, los estudios de ADN han permitido además reconstruir con detalle la composición de las poblaciones actuales —resultado del mestizaje entre poblaciones originarias, europeas y africanas, en proporciones muy distintas según el país y la región— y precisar el poblamiento inicial del continente. La subrepresentación de las poblaciones latinoamericanas en las grandes bases de datos genómicas sigue siendo, sin embargo, una limitación reconocida para la medicina genómica en la región.