Descifrar códigos nos revela información, pero siempre hay más de una manera de interpretarlos. Desde una bella composición musical, hasta una herramienta para detectar errores, la melodía genética nos abre todo un abanico de posibilidades.
Para entrar en materia, practiquemos un poco de criptología… ¿Te crees capaz de descifrar un código? ¡Pues acabas de hacerlo! Para leer estas oraciones, es necesario conocer una serie de símbolos —letras— y agruparlos en palabras para poder interpretar su significado. Pero por supuesto, hay diferentes maneras de combinarlos y así obtenemos distintos mensajes. Además de todo, podemos cambiar la manera en la que entendemos las palabras.
Veamos un ejemplo. Muchos idiomas utilizan este mismo alfabeto, pero el conjunto de símbolos que conforman a “mole”, en español, representa un tipo particular de salsa de la cocina típica mexicana; sin embargo, en inglés puede referirse a un lunar o al animal que conocemos como topo.
El alfabeto no es el único código que existe. Hay otros tanto creados por los seres humanos, como en la naturaleza misma. Por un lado, están la clave morse, el código binario, el cifrado de Alberti. Por otro, están los llamados de las aves, la danza de las abejas, incluso los patrones de color en los pétalos de las flores… Mas lo que todos los seres vivos tenemos en común es el código genético: las instrucciones para la vida.
La molécula que guarda toda esta información, que es el equivalente al disco duro de una computadora o un documento con un mensaje secreto, es el ADN. Los “símbolos” que utiliza se conocen como bases nitrogenadas y son cuatro, representadas con letras: A (adenina), C (citosina), G (guanina) y T (timina). Para poder descifrar el mensaje que encriptó la naturaleza, los humanos decidimos agruparlos de tres en tres, en “palabras”, llamadas codones. Cada codón tiene diferente significado. En el “idioma” de la vida, los codones se traducen a aminoácidos: los bloques de construcción para armar proteínas, que son las estructuras y máquinas miniatura de las que están hechos los seres vivos, y gracias a las cuales podemos llevar a cabo todas las funciones vitales.
De la misma manera en que una palabra tiene diferente significado dependiendo del idioma en que se interprete, a lo largo de la historia, diferentes personas —con formación tanto científica como musical— han hallado formas de transformar el ADN en música, asignando notas o acordes (en lugar de aminoácidos) al código genético.
El primer intento por musicalizar el ADN lo hizo una pareja conformada por el genetista Susumu Ohno y la cantante lírica Midori Aoyama, en 1986. Susumu había notado que en el código genético hay muchas repeticiones y esto le recordó a los arreglos musicales. Así, decidió trabajar en conjunto con su esposa para publicar un artículo sobre las transformaciones musicales que nos permitirían “escuchar” el ADN. Su propuesta consiste en asignar dos notas musicales consecutivas a cada una de las 4 bases nitrogenadas. A las más pesadas (A y G) les corresponden notas más graves y, a las más ligeras (T y G), notas más altas. Sin embargo, más que música, esto produce sonidos que no necesariamente son armónicos, así que les agregaron melodías de música clásica con diferente ritmo, tiempo y clave y posteriormente escogieron las que les sonaron mejor. Así, presentaron partituras para fragmentos de algunos genes, que son las instrucciones del ADN.
Después de esta propuesta inicial, se ha explorado una infinidad de combinaciones para hacer música a partir del ADN. En lugar de asignar un sonido distinto a cada una de las bases, se han hecho arreglos agrupando bases en parejas o tercias. También se ha intentado hacer equivalencias con los aminoácidos. El problema es que hay veinte aminoácidos y sólo doce notas en la escala musical ampliada (con bemoles y sostenidos). Así que, en estos casos, se designa la misma nota para aminoácidos que son similares y se emplean inversiones musicales para distinguirlos. Las notas graves representan a los aminoácidos que pueden disolverse en grasa, pero no en agua (hidrofóbicos), y las notas altas a los que son solubles en agua (hidrofílicos).
Asimismo, se ha intentado asignar acordes —en vez de notas— al código genético. Rie Takahashi era una estudiante de microbiología, inmunología y genética molecular en la Universidad de California, en Los Ángeles (UCLA) en 2007. Pero también era una pianista clásica premiada. Junto con su profesor, Jeffrey H. Miller, designó un acorde distinto para cada uno de los 20 aminoácidos. Debido a que cada proteína tiene una secuencia diferente de aminoácidos, se obtiene un sonido distintivo y único para cada una de ellas. La secuencia determina el ritmo de la composición, y los creadores usaron cada componente de la música para representar las distintas características de las proteínas.
¿Y para qué sirve todo esto? Además de ser una interesante propuesta que llama la atención de cualquier persona, musicalizar el ADN puede tener aplicaciones en docencia e investigación. Por una parte, ha demostrado ser un excelente recurso pedagógico para los alumnos de genética y disciplinas similares. Por otro lado, las secuencias genéticas suelen analizarse de manera visual. Actualmente, en la era de la bioinformática, existen muchos programas de computadora para correr las inmensas secuencias, pero, finalmente, es la persona que realiza la investigación quien debe sacar sus propias conclusiones. Así que una alternativa para detectar los cambios en los patrones hereditarios podría ser escucharlos.
La enfermedad de Huntington, que causa degeneración neuronal, es provocada por un error en la secuencia de ADN que codifica para la proteína Huntingtina. El error consiste en que uno de los aminoácidos aparece triplicado. Es como si en una oración repitiéramos la misma palabrapalabrapalabra sin razón. Pero la consecuencia va más allá de una aliteración, porque afecta la estructura de la proteína y hace que funcione inadecuadamente. Es como intentar armar un rompecabezas con piezas adicionales y obligarlas a que encajen. Takahashi convirtió la secuencia de la Huntingtina en una pieza musical (que se puede consultar aquí) de tal manera que cualquier persona puede escuchar claramente cómo se repite el acorde. Miller comenta que consideran a sus conversiones musicales “una herramienta de enseñanza tremenda para lograr que jóvenes, personas sin formación científica y personas con discapacidad visual se interesen por las proteínas y la biología molecular”. Takahashi narra que le ha contado de las proteínas a su maestro de piano usando música y, cuando lo hace de este modo, le interesa mucho.
Otro ejemplo de una aplicación clínica es la herramienta “GEMusicA”, un algoritmo creado por el biólogo Martin Staege, en la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg, en Alemania. En muchas enfermedades genéticas, el problema es que algunos genes se expresan de manera distinta a la normal. Por ejemplo, están demasiado activos o, en el caso contrario, están inactivos. Los investigadores suelen presentar esta información de manera visual en los llamados “heatmaps” (una técnica de visualización de datos empleada en los análisis genómicos), pero el interés de Staege era crear una propuesta auditiva. GEMusicA convierte la información de la expresión de genes de células cancerígenas en sonidos con distinto tono y duración. Stage tomó muestras de distintos tipos de cáncer, como neuroblastoma, sarcoma de Ewing y linfoma de Hodgkin, así como de células sanas del sistema inmune (linfocitos B). Con su herramienta pudo distinguir claramente las secuencias de ADN que se comportaban de manera anormal. Y, además de asignar notas y tiempo a los datos, GEMusicA puede combinarlos con melodías famosas, como “La cabalgata de las valquirias”, de Richard Wagner.
Siempre hay más de una forma de interpretar un mensaje. ¿Y quién hubiera pensado en que es posible escuchar el ADN? Una bella manera de combinar ciencia y arte.
Mariana Castro Azpíroz
Bióloga Molecular por la Universidad Autónoma Metropolitana y divulgadora científica en Ciencia en un clic.
Referencias
Carey, J. “Science and Culture: Musical genes”, Proc Natl Acad Sci USA, 113(8), 2016, pp. 1958-1959.
Ohno, S., y Ohno, M. “The All Pervasive Principle of Repetitious Recurrence Governs Not Only Coding Sequence Construction But Also Human Endeavor in Musical Composition”, lmmunogenetics (24), 1986, pp. 71-78.
Takahashi, R., y Miller, J. H. “Conversion of amino-acid sequence in proteins to classical music: Search for auditory patterns”, Genome Biol, 8(5), 2007, p. 405.
Staege, M. S. “A short treatise concerning a musical approach for the interpretation of gene expression data”, Sci Rep, 5, 2015, p. 15281.
Muy interesante y ameno artículo. Me hizo recordar que también Craig Venter (quien lideró el equipo que finalmente secuenció el genoma humano allá por el 2000), y su equipo de trabajo, utilizaron una idea similar para «tocar» la secuencia genética para ver si de éste manera se detectaban o se hacían evidentes los cambios en la estructura genética*. Quizá por ello también escribe que «El ADN proporciona la música. Nuestras células y el medio ambiente proporciona la orquestra»*.
*Craig Venter. A Life Decoded: My Genome: My Life.