viernes, 1 de febrero de 2013

Cuando la genética conoció a la bioquímica y una pregunta trampa les unió.

Esta semana me tocaba clase de Genética Humana (cómo he acabado dando el tema de mapas genéticos en una asignatura de un máster de Biomedicina es una larga historia). Cuando doy clase me gusta hacerles preguntas aparentemente inocentes, pero que tienen muy mala idea. Por una parte trato de aligerar un poco el rollo que les estoy soltando y por otra ver si realmente saben lo que deben saber. En este caso la pregunta inocente fue"¿Supongo que sabéis quién descubrió el ADN?" y todos al unísono.... Watson y Crick. Y yo ¿seguro?, bueno y Rosalind Franklin dijeron algunos. Si les hubiera preguntado quién dirigió "El Tercer Hombre" me hubieran dicho que Orson Welles, pero no, no es el caso. Para que Watson y Crick interpretaran los datos de Rosalind Franklin hubo que andar un largo camino. Y ESTO UN ESTUDIANTE DE MASTER DEBERÍA SABERLO.

¿Quién descubrió el ADN?
El ADN lo descubrió el médico Suizo Friedrich Miescher, trabajando en Tübingen en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler a partir de los restos de pus de las vendas de los soldados heridos en la guerra Franco-Prusiana. El pus es básicamente restos de glóbulos blancos y células muertas y el ADN es muy estable, por lo que al no degradarse se acumula, lo que contribuye a darle la típica consistencia viscosa. Una preparación en laboratorio de ADN genómico de cualquier organismo también tiene esa consistencia viscosa. Miescher también descubrió que se acumula en el núcleo de las células, por lo que le llamó originalmente "nucleína". Años después trabajando en su Basilea natal, descubrió que el esperma de salmón era rico en esta sustancia de carácter ácido, y que además va asociada con otras moléculas, muy básicas, a las que denominó protaminas. Lo que había descubierto eran las histonas, proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ADN. Actualmente el esperma de salmón se sigue utilizando como ADN inespecífico o ADN carrier en muchas técnicas de biología molecular (hay protocolos en los que necesitas ADN, pero te da igual la secuencia que tenga). Un efecto secundario de esta viscosidad del ADN lo sufren los pacientes de fibrosis quística. Debido a la mutación en un canal de iones no pueden regular la mucosidad ni el sudor (que es más salado que de normal). En las vías respiratorias esto favorece coger infecciones. El principal problema que tienen es la viscosidad de las células muertas que impide respirar. Un tratamiento sintomático es un spray con DNAasa, molécula que degrada el ADN.


File:Friedrich Miescher.jpg
Miescher, descubridor del ADN
¿Miescher supo la transcendencia de su descubrimiento?
Pues realmente no. En su momento está molécula no tenía una función clara. Se suponía que podría tener una función estructural dentro del núcleo. Hasta aquí fue un descubrimiento, aparentemente poco relevante y en el campo de la química, o de la muy incipiente bioquímica. La genética se estaba desarrollando, por caminos aparentemente separados. Ni Darwin ni Mendel tuvieron una base molecular para sus descubrimientos sobre herencia o evolución y formularon sus teorías sobre caracteres externos, sin tener ni idea de qué molécula era responsable de transmitir esa herencia ni de qué factores pueden hacer que cambie. Mendel en su momento fue un poco tramposillo, pero de eso hablaremos otro día. Darwin sí que tiene una relación con la biología molecular, pero muy peculiar. En 1882 Walter Drawbridge Crick, abuelo de Francis Crick, fabricante de zapatos y malacólogo (estudioso de las conchas) aficionado escribió a Charles Darwin para describirle su hallazgo de una minúscula concha de agua dulce en la pata de un escarabajo de agua. El 6 de abril de 1882 (13 días antes de la muerte de Darwin) salió publicado un artículo en Nature en el que describía el bivalvo que le había enviado el abuelo de Francis Crick. Por lo tanto sí que hay alguna relación de Darwin con la biología molecular, pero lejana. La saga familiar no acaba con Francis. Su hijo hizo una aportación clave a la cultura popular.  Michael Crick fue diseñador de video juegos en la época de las consolas Atari y de los primeros salones recreativos con videoconsolas, entre ellos, el famoso de la rana que cruzaba carreteras. 

¿Tuvieron alguna relación Miescher, Darwin y Mendel?
Poca, a pesar que los tres fueron prácticamente coetáneos, solo Mendel tuvo constancia del trabajo de Darwin (gracias por el apunte Manuel), pero no a la inversa y Ni Darwin ni Mendel supieron de la molécula que descubrió Miescher y por supuesto ni llegaron a imaginarse lo relacionados que estaban. Aunque Darwin estuvo muy cerca de intuir o descubrir las leyes de Mendel, gracias a unas observaciones en guisantes. No obstante el miraba los caracteres y los aspectos morfológicos en general, no tuvo el acierto de Mendel (y alguna trampita, insisto) de observarlos como caracteres independientes. Hoy en día sería impensable este desconocimiento mutuo. Por suerte tenemos tecnologías de la información y un idioma universal en ciencia (el inglés) que permite un flujo de información casi instantáneo, lo que permite optimizar los esfuerzos y crear sinergias.


Rosalind Franklin, fallecida antes del Nobel.

¿Quién descubrió que el ADN lleva la información genética?
Pues fueron Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty trabajando en el instituto Rockefeller. Unos años antes Griffith había descubierto que existía un principio transformante capaz de transformar cepas virulentas de pneumococo en cepas no virulentas. Su experimento consistió en demostrar que cepas no virulentas se transformaban en virulentas al estar en contacto con células virulentas muertas. El experimento de Avery, MacLeod y McCarty demostró que la molécula responsable de transmitir esa información era el ADN. Hasta ese momento se pensaba que era un proteína, ya que tenía vigencia la hipótesis de Levene según la cual las cuatro bases que forman el ADN (Adenina, Guanina, Citosina y Timina) se agrupaban formando tetranucleótidos y tenían una función estructural. También pesaba el error del premio Nobel Willstätter, que había afirmado que podía catalizar reacciones químicas con extractos libres de proteínas. Luego se vio que era debido a un error experimental. Hasta muchos años después Thomas Cech no descubrió el ARN con capacidad catalítica.  Hasta la demostración de Avery, MacLeod y McCarty de que el ADN era la molécula que explicaba el experimento de Griffith, las proteínas estaban consideradas como los candidatos idóneos para ser portadoras de la información genética.


Oswald Avery

¿Entonces, qué descubrieron Watson y Crick?
Watson y Crick descifraron la estructura del ADN, proponiendo el modelo, confirmado experimentalmente, de la doble hélice antiparalela, en la cual las adeninas emparejan con las timinas y las guaninas con las citosinas, adelantándose a otros grupos que estaban tratando de descifrarla como el de Linus Pauling (que había propuesto una estructura en triple hélice). Para descifrar la estructura utilizaron datos de Rosalind Franklin. Circula la historia que fue una injusticia que Franklin no recibiera el premio Nobel, pero la realidad es que Rosalind falleció en 1958 y Watson y Crick, junto con Maurice Wilkins, colega de Rosalind Franklin, recibieron el premio Nobel en 1962. Las bases del premio explicitan que no se concede a título póstumo, solo en el caso que el agraciado fallezca entre el momento del fallo del jurado y la entrega del premio, como sucedió con Ralph Steinmann en el 2011. En su momento el modelo propuesto tenía un error puesto que suponía que la guanina y la citosina se enlazaban mediante dos puentes de hidrógeno, cuando en realidad son tres. Watson y Crick tampoco descubrieron que el ADN se replica de forma semiconservativa, ya que eso fue mérito de Messelson y Stahl unos años después utilizando isótopos pesados de nitrógeno. Por lo demás últimamente James Watson es noticia por hacer declaraciones muy raras sobre el cáncer, o algunas sobre razas humanas. En el año 2006, mientras estaba de realizando mi postdoctoral en Basilea tuve ocasión de asistir a una charla que impartió en mi centro. La verdad, el pobre señor se notaba que no estaba para historias. Digamos que su privilegiado cerebro sufre los estragos de la edad como cualquier otro. De hecho alguien le preguntó por Rosalind Franklin y se salió por peteneras. Yo no le daría demasiada importancia a lo que dijera en lo que le quede de vida, por muy James Watson que sea.


File:Griffith experiment.svg
Experimento de Griffith (via wikipedia)

Más preguntas trampa en genética:
Ya puestos aviso de otras preguntas trampa que puedo poner en genética humana. Por ejemplo ¿cuantas copias del genoma hay en una célula? a esto contestan que dos, pero olvidan el detalle del genoma mitocondrial, que está presente en varias copias (hasta 10) dentro de las mitocondrias, por lo tanto en una célula hay dos copias del genoma nuclear y un número variable y muy alto de copias del genoma mitocondrial. Es variable porque a) no todas las mitocondrias tienen el mismo número de copias del genoma, b) no todas las células tienen el mismo número de mitocondrias. Otra pregunta trampa ¿Cuantos genomas hay en un ser humano? La contestación obvia es dos, el humano y el mitocondrial, pero se olvidan de todo el microbioma simbiótico o parásito que vive en nuestro interior, más los virus que todos portamos y que en general no causan patología. Lo dicho, hay que pensarse la respuesta antes de soltarla a lo loco.

PD: Después de esto nadie les libró de un rollo sobre mapas de ligamiento y distancias genéticas. 

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Y con esto participo en la XXI edición del carnaval de química que organiza el blog "pero eso es otra historia que debe ser contada en otra ocasión" de @Ununcuadio.

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45 comentarios:

  1. Como estudiante de 5º de Biotecnología en Salamanca, ha sido un repaso de lo más interesante a la historia de caracterización del ácido nucleico.

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    1. Tienes un problema, Jaime, o lo tiene el programa de Salamanca. En 5º de Biotecnología, nada menos, y aún con estas trivialidades de quinceañero.

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    2. Es fácil criticar desde el anonimato sin hacer aportaciones enriquecedoras. Presenta las sugerencias que verifiquen el texto o lo mejoren. Se trata de estimular el interés por la Ciencia no de un sesudo tratado científico.

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  2. Hola

    Je, je, yo también he hecho ese tipo de preguntas trampa.

    Una pequeña correción. Mendel sí conocía el trabajo de Darwin. De hecho tenía una copia del "Origen de las especies" y la comentó profusamente, sobre todo en la parte de la teoría de Darwin de la herencia (lamarckiana a más no poder)

    No está claro si Darwin conoció el trabajo de Mendel, aunque tenía libros que hablaban de dicho trabajo. Lo que ocurre es que los resultados de Mendel de que los caracteres hereditarios eran discretos se pegaba de tortas con su teoría de mezcla de caracteres, así que se especula con la posibilidad de que no le hiciera caso.

    Un enlace sobre el tema:
    http://qjmed.oxfordjournals.org/content/102/8/587.full

    Un saludo

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  3. Pole position en los comentarios :-D

    Me encantan estos artículos, gracias.

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  4. Fantástico artículo para repasar conceptos, pero es de nivel de 2º curso de Biología, al menos yo lo estudié en genética de 2º, es obvio que un estudiante de master deberia saberlo o al menos haer "oído algo". La LOGSE y nuevos planes de estudios han hecho estragos me parece a mí.

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    1. Poco a poco... picaron en el tema de ¿Quien descubrió el ADN? pero el resto no fue parte de la clase, sino del post.

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  5. jejeje, yo hubiera caído en todas tus preguntas trampa :P y dejas con las ganas (los dientes largos) de conocer las trampitas de Mendel...

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  6. Sí que supimos la respuesta de alguna que otra pregunta trampa, aunque JM no quiera admitirlo por aquí... ;)
    Pero encantados de seguir siendo conejillos de indias para posts de divulgación como estos!

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  7. Me ha encantado el post! el acceso a este tipo de información no está muy al alcance y yo no tenía profesores tan molones (y casi ni internet).

    A mí también me has dejado con ganas de saber por qué Mendel fue tramposillo...

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  8. Me ha encantado lo de la DNAasa para la Fibrosis Quística. Soy estudiante de 5º de Medicina y hecho en falta explicaciones más científicas aparte de "etiología, diagnóstico, pruebas complementarias y tratamiento". Si el profesor se hubiera parado cinco segundos a decir "y la DNAasa se da por esto" en vez de ponerlo como un guión entre miles, no se me habría olvidado. Probablemente tampoco lo supiera mi profesor. Muy interesante!.

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  9. pf que parrafo chof el último... tecnicismos ajenos al mundo+jueguecillos d palabras, q no aportan nada, me esperaba mejor final
    aparte de eso, muy interesante :)

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  10. En el museo de Mendel en Brno se puede ver un ejemplar de "EL origen de las especies" de Darwin, con anotaciones de Mendel en los márgenes (es decir, sí que tuvo conocimiento de él). Impagable. También puedes pasearte por el jardín donde cultivó los guisantes... Maravilla

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    1. Tienes razón, mea culpa, ha sido un error de documentación, por suerte Manuel lo ha corregido. De hecho tengo doble delito por que he estado en esa abadía en un congreso. Por cierto, ¿no te llamó la atención lo pequeño que era el invernadero?¿Cabían muchos guisantes?

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    2. Si fuese este solo error, uno podría hacer la vista gorda. Pero es una sucesión casi infinita de errores en datos, conceptuales, de criterio, de sesgo, y de todo tipo. Eso, solo en lo que concierne a ciencia (lo que es un decir en tu caso). En cuanto a redacción, gramática u otografía, para qué contar. Un desastre general. Como para no hacerte ningún caso, excepto para corregirte la plana cuando se tercie, esperando que no apliques tu habitual "filtro" y así intentar mitigar la propagación de tus errores entre los muchos incautos y fieles acríticos que parece que pululan por aquí. Pena me dan tus alumnos.

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    3. Por suerte para los incautos estáis los fieles incondicionales como tú que desde el anonimato les abrís los ojos. Ánimo, sigue con tú labor.

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  11. Me ha gustado mucho el post! He recordado datos estudiados hace muchos años y también he aprendido cosas nuevas. Me surge una duda y la planteo aquí:
    Cuando haces la pregunta del número de copias del genoma y viendo que la respuesta es 2 en el núcleo más un número variable de copias de DNA mitocondrial, yo me pregunto si es correcto considerar que en el núcleo hay 2 copias del genoma. Yo consideraba que nuestro DNA nuclear, que cuando se compacta toma la forma de 23 pares de cromosomas, es una única copia de nuestro genoma. Pensaba que tenemos 23 pares de cromosomas homólogos, que no idénticos. Cada miembro de este par viene del padre o de la madre y por tanto tenemos doble copia de cada gen. En unos casos ambos genes homólogos se transcriben y en otros casos uno de ellos se silencia (o al azar o específicamente el proveniente de un padre en concreto) por mecanismos epigenéticos, ¿no? En general, la falta parcial o total de uno de los cromosomas conlleva síndromes más o menos graves o incluso es incompatible con la vida. Es por todo esto que yo consideraba todo este material nuclear como una sola copia de nuestro genoma, ya que la idea de que son dos copias me sugiere algo así como que hay de sobra. ¿Qué opinas? ¿Tiene sentido este rollo que he soltado?
    Un saludo

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    1. Pues tu pregunta es muy buena, y me ha hecho tener que revisar por si había metido la pata. El término genoma, por definición hace referencia al genoma haploide, es decir a una única copia, por lo que es correcto decir que en el núcleo hay dos copias del genoma (que insisto, lo he revisado por si había metido al pata). Es cierto como comentas que entre las dos copias del genoma nuclear hay diferencias, pero bueno, ten en cuenta que cuando se habla de Genoma humano, se habla de la dotación genética de cualquier miembro de la especie, y no implica que todos tengan que ser exactamente iguales, por de hecho, no somos clónicos. En general entre dos humanos no emparentados el genoma es igual en aproximadamente un 99,9%, el otro 0,1% es el que explica las diferencias entre dos personas.

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    2. Muchas gracias por la respuesta! Me queda del todo claro.

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  12. Gran repaso de historia! Creo que en general en la carrera se da poco quién descubrió qué y cómo. Yo por ejemplo recuerdo haber estudiado los experimentos que comentas en Genética de segundo, pero creo que es una de las pocas asignaturas donde me han dado nombres, años y experimentos como temario.

    Y sí, la pregunta "¿Quién descubrió el ADN?" no debería ser una pregunta con trampa, ya que se entiende bastante bien lo que te están preguntando, el problema es que en nuestras cabezas (incluso de los licenciados en Biología, que triste) prácticamente sólo tenemos a Watson y Crick, que sabemos bien que fue la estructura que descubrieron, no el ADN en si, pero nos perdemos en la pregunta y contestamos lo que tenemos más "agarrao". Yo creo que hubiera caído también (y tengo un máster con la palabra "Genética" en el título xD). Así que es un artículo que enseña una gran lección: escucha/lee la pregunta y piensa antes de contestar.

    Y rizando el rizo de tu pregunta con trampa de ¿cuántas copias del genoma hay en una célula?, las células germinales también son células, y esas tienen sólo una copia del nuclear y muchas del mitocondrial (en los óvulos puede haber hasta 100.000 copias de ADN mitocondrial). Lo digo a ver si compenso el hecho de no saberme quién descubrió el ADN xD

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    1. Hola!
      Si nos ponemos a rizar el rizo, tendremos que tener en cuenta que algunas células especializadas (en ciclo G0) pierden el núcleo, como los eritrocitos maduros (y no en todas las especies, pues las aves lo conservan) así como algunas células especializadas de la córnea y las capas superiores de la epidermis, por lo que no poseen DNA genómico.

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  13. Muy buen artículo! Yo soy ingeniero geotécnico y hay algunos términos que no entiendo, pero me gusta leer de ciencias en general. Un saludo desde Chile.

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  14. Buen repaso a experimentos clave en la historia de la Genética. Yo también hubiera caído en tu pregunta, estando en un programa de Doctorado de Biomedicina xD Si te digo la verdad no recuerdo el nombre de Miescher de la carrera (tampoco es que tenga buena memoria :P) así que me ha gustado mucho aprender algo nuevo (o recordarlo).

    P.D: Me pica la curiosidad con la "trampa" de Mendel!!!!!

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  15. La trampa de Mendel consiste en que tuneó algunos resultados para que le encajasen en sus estadísticas debido a una serie de fenómenos que ahora ya se pueden explicar con el avance de la ciencia.

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  16. Arturo Blázquez Navarro8 de febrero de 2013, 19:54

    Muy interesante artículo. La verdad es que nunca me había preguntado quién descubrió el DNA...

    Una objeción: las protaminas y las histonas no son lo mismo, aunque cumplan ambas la función de empaquetamiento en el DNA. Las protaminas sustituyen a las histonas en los espermatozoides, siendo esenciales para la condensación y estabilización del DNA en la cabeza del espermatozoide.

    http://omim.org/entry/182880

    Un saludo desde Berlín!

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  17. Estimado Mulet, la piedra angular del movimiento antivacunas es esta:

    "las paperas, la varicela, la rubeola y otras enfermedades infantiles son necesarias para el desarrollo del sistema inmunológico, por lo que no hay que vacunarse contra ellas"

    ¿podrías hacer un artículo que refute dicha visión? una vez refutado este concepto, el movimiento antivacunas se derrumba cual castillo de Naipes.

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    1. Mulet no sabe nada de vacunas o de inmunología. Harías bien en preguntar a quien sepa.

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    2. Sobre los antivacunas ya escribí...

      http://www.losproductosnaturales.com/2011/01/carta-unos-padres-que-han-decidido-no.html

      pero claro, siempre puedes dejar que el trol anónimo te abra los ojos.

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    3. Muy atrevido (¿muy chulo?). El "trol" (¿qué diantre querrá decir ese palabro inventado por Mulet?), a diferencia del susodicho Mulet, no habla de lo que no sabe lo suficiente como para hacer pública su personal opinión. Aunque sepa significativamente más que Mulet (de este y de casi cualquier otro tema).

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    4. Troll: Usuario de internet cuyos comentarios solo persiguen desacreditar al autor, generalmente amparándose en el anonimato.

      1. No es un palabro inventado por Mulet.
      2. No veo qué tiene que ver el movimiento antivacunas directamente con el tema del post.

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  18. Ya Mulet, ese artículo ya lo conocía, pero yo quería saber si el hecho de vacunarte contra estas clásicas enfermedades hace el sistema inmunológico más débil al no tener que sufrirlas, porque ese es el argumento que esgrimen para meter miedo a los padres y que piensen que sus hijos al vacunarse van a ser unos enclenques.

    Yo no soy divulgador científico por eso te proponía que tratases dicho tema, así se va ruando por internet y abriendo los ojos.

    De todas formas intuyo que una vacuna educa inmunológicamente el cuerpo, solo que sin los pifostios de una infección tradicional.

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  19. Mucho me temo que tus comentarios finales sobre Watson denota lo escaso (siendo generosos) de tus conocimientos, no de Watson. Octogenario o no, no tengo ninguna duda de que te da, no mil, sino varios millones de vueltas.

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  20. Suerte de anónimos como tú que me abren los ojos. Sin ti no me hubiera dado cuenta que Watson es mejor científico que yo.

    Por cierto, enhorabuena por tu libro. Me encantó "El Lazarillo de Tormes"

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    1. Bueno, está bien esta tu primera seudoconfesión de humildad (pero que es otra pendejada tuya): Sólo a medias, o menos que a medias. "Watson es mejor científico que yo...". Como si te pudieses comparar. Impresionante tu estulticia.

      Aclaro (siempre hay que aclararte todo, qué paciencia...): Por supuesto que no se trata de eso, tomarlo de ese modo que haces sólo puede corresponder a profundos discapacitados mentales. Se trata de que descalificas lo que últimamente publica Watson sin tú tener ni remota idea de qué es lo que estás descalificando ni, por supuesto, por qué. De nuevo, saliendo por la tangente, y cada vez está más claro por qué: jamás entiendes el sentido de lo que se te critica.

      Lo adicionalmente tronchante es que, además, te crees divertido ("trol": muchacho, aprende a escribir o incluso simplemente a transcribir, entre otras cosas) cuando resulta evidente que es puro y patético onanismo ignorante. En fin.

      Tuyo, "El Trol" (¿qué diantre será ese palabro que te has inventado, neologista...?).

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  21. Este personaje de apellido Mulet, no tiene un mínimo de entereza para sobrellevar la crítica y las opiniones contrarias. Solo descalifica a los que no piensan como él y presume que están pagados para comentar. ¡Vaya pájaro!

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    1. ¿Cuándo he dicho yo que estén pagados para comentar? vamos, me extrañaría que alguien diera un euro por lo que dicen, por eso no le pagaban ni a Urdangarín.

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  22. Debe ser que la comida transgénica ya esta afectando tus neuronas. Has escrito esto en tu twiter: “¿Lo de comentarista en Público se paga? hay alguno que hoy ha hecho la jornada laboral”.

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    1. Gracias por seguirme con tanta fidelidad. Creo que te pasa como el del chiste. Se levanta uno en una cena y dice:
      - voy a contar un chiste de trols anónimos.
      Y al fondo se oye una voz...
      - Oiga, que yo soy un trol anónimo.
      - No se preocupe, que luego se lo explico.

      Pues te lo explico, es una ironía a cuenta de que hay alguno que se ha pasado toda la tarde dejando comentarios. Ya sé que nadie les paga, y la mayoría de gente que ha leído el twit tampoco, pero ya veo que a ti hay que explicártelo.

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    2. Jajajaja, buena respuesta JM Mulet

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  23. ¿Tu sentido del humor es así de nacimiento? o ¿efecto de tanta basura transgénica? No me extrañaría nada que tu sobrepeso también se deba a los alimentos de MONSANTO.

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  24. Vaya tela Mulet como te dan en Publico te llaman de todo menos bonito. Se salvan dos mensajes de setenta y hay comentarios que son autenticos disparates, no veas como me rio leyendolos.

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  25. Acabo de preguntar en un examen a mis alumnos que me digan si es verdad o mentira que Watson, Crick y Franklin descubrieron el DNA y, sorprendentemente, todos han acertado al decir que no, que lo que descubrieron fue la estructura, que el DNA ya se conocía antes. Sorprendido estoy :)

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    1. Se me ocurren tres posibilidades:

      a) Tus alumnos son muy espabilados.

      b) No tienes la mala idea que tengo yo que me gusta pillarles. Si dices verdad o mentira, en una pregunta aparentemente obvia, ya saben que hay truco. Yo simplemente pregunto ¿Quien descubrió el ADN? y curiosamente, como quien no quiere la cosa, en la figura que hay en el proyector aparecen Watson y Crick.

      c) Tus alumnos leen el blog.

      Las posibilidades no son excluyentes.

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