Es un hecho bien conocido que el ADN actúa como un material genético en la mayoría de los organismos en este planeta tierra. Sin embargo, también está claro que el ARN también actúa como material genético, pero solo en algunos virus (por ejemplo, virus del mosaico del tabaco, bacteriófago QB, etc.). Entonces, surge la pregunta de ¿Por qué la Naturaleza Prefería el ADN sobre el ARN?
Para responder a esta pregunta, necesitamos examinar y comparar el ADN y el ARN para sus funciones:
¿Qué es mejor en Replication?
La replicación ocurre cuando una cadena actúa como una plantilla para la síntesis de nuevas cadenas complementarias. Esto es posible solo cuando existe la presencia de emparejamiento de bases complementarias entre las dos cadenas de ácidos nucleicos. Ya se sabe que el apareamiento de bases complementarias está presente tanto en los ácidos nucleicos, es decir, ADN y ARN. Por lo tanto, ambos tienen la capacidad de dirigir sus duplicaciones.
Sin embargo, el ADN tiene una ventaja en la replicación, ya que es capaz de replicar con una fidelidad muy alta porque en promedio solo se produce un error por cada 109 y 1010 bases.
¿Qué es mejor en Estabilidad?
El material genético debe ser estable para que la información genética pueda pasar de una generación a otra sin ningún cambio durante las diferentes etapas del ciclo de vida del organismo. Ahora, veamos cuál es mejor en estabilidad. ADN o ARN.
Si recordamos las dos diferencias químicas básicas entre el ADN y el ARN, entonces obtenemos estas dos diferencias:
1. La presencia del grupo 2′-hidroxilo (-OH) en el ARN.
El ARN, sin embargo, es una molécula estable ya que la presencia de carga negativa (-ve) en la cadena principal de azúcar-fosfato lo protege del ataque de los iones hidroxilo (OH-) que conducirían a la escisión hidrolítica. Sin embargo, la presencia del grupo 2′-hidroxilo (-OH) hace que el ARN sea susceptible a la hidrólisis catalizada por la base. Además, el ARN también es propenso a la autohidrólisis cuando es monocatenario. Esta reacción de escisión espontánea tiene lugar en soluciones básicas, donde los iones hidroxilo libres en solución pueden desprotonar fácilmente el grupo 2′-hidroxilo (-OH) del azúcar de ribosa.
Sin embargo, si este grupo 2′-hidroxilo (-OH) se elimina del azúcar de ribosa, entonces la velocidad de dicha hidrólisis catalizada por base se reduce aproximadamente 100 veces en condiciones extremas.
Por lo tanto, la presencia del grupo 2′-hidroxilo (-OH) en cada nucleótido de ARN lo hace lábil y fácilmente degradable.
2. La presencia de Timina en el lugar de Uracilo en el ADN.
La única diferencia estructural entre la timina y el uracilo es la presencia de un grupo metilo en la timina. Este grupo metilo facilita la reparación del ADN dañado, proporcionando una ventaja selectiva adicional.
La citosina en el ADN se desamina espontáneamente a una velocidad perceptible para formar uracilo. Por ejemplo, en condiciones celulares típicas, la desaminación de citosina a uracilo (en el ADN) ocurre en aproximadamente 107 residuos de citidina en 24 horas, lo que significa 100 eventos espontáneos por día. La desaminación de la citosina es potencialmente mutagénica porque Uracilo se empareja con adenina y esto conduciría a una disminución en los pares de bases G≡C y aumentaría en los pares de bases A = U en el ADN de todas las células. Durante el período de tiempo, la desaminación de citosina podría eliminar por completo los pares de bases G≡C. Pero esta mutación se previene con un sistema de reparación que reconoce al uracilo como extraño en el ADN y lo elimina.
Por lo tanto, el grupo metilo sobre la timina es una etiqueta que distingue a la timina de la citosina desaminada. Pero, si el ADN normalmente contiene reconocimiento de uracilo sería más difícil y el Uracilo no emparejado conduciría a cambios de secuencia permanentes ya que se emparejaron con adenina durante la replicación.
Entonces, podemos decir que Thymine se usa en lugar de Uracil en DNA para mejorar la fidelidad del mensaje genético. Por el contrario, el ARN no se repara y, por lo tanto, el uracilo se utiliza en el ARN porque es un componente básico menos costoso.
Por lo tanto, el ADN es más estable que el ARN.
¿Cuál es el más adecuado para Evolution?
Para actuar como un mejor material genético, uno debe proporcionar el alcance para los cambios lentos y graduales que se requieren para la evolución. Entre los ácidos nucleicos, tanto el ADN como el ARN pueden mutar o cambiar su secuencia. Pero, como el ARN es más inestable, muta a un ritmo más rápido y muchas pruebas sugieren un vínculo íntimo entre las mutaciones rápidas en un organismo individual y el proceso de envejecimiento y carcinogénesis, es decir, las mutaciones rápidas pueden ser carcinogénicas y conducir a un envejecimiento más rápido. Esta puede ser la razón de una vida más corta de los virus a medida que mutan y evolucionan. Mientras que el ADN sí cambia, pero a un ritmo muy lento en condiciones celulares normales que no resultan perjudiciales a largo plazo.
Por lo tanto, en la batalla anterior entre ADN y ARN, se prueba que el ADN es victorioso y se puede declarar como un mejor material genético, ya que puede
- Replicar con más precisión.
- Almacenar información con mejor estabilidad.
- Se somete a cambios lentos y puede resistir los rápidos (mutaciones).
De la discusión anterior, podemos concluir que el ADN es preferido para el almacenamiento de información genética y el ARN es mejor en la transmisión de información genética.
FUENTE : ¿Por qué la naturaleza prefiere el ADN sobre el ARN?
