Entrevista a Lynn Margulis (La Vanguardia)

No somos importantes para la vida

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Lynn Margulis mantiene que las variopintas formas de vida existentes en la Tierra -incluido el hombre- tienen su origen en una sucesión de procesos simbióticos.

FUENTE | La Vanguardia Digital

Estornuda si hay un pelo de gato cerca, y le gustan las fresitas con nata. Esta simpática mujer, tan jovial, tan campechana, es un genio de la biología. Esta mujer está dándole una vuelta de tuerca a la teoría darwinista de la evolución. Un día obtendrá el premio Nobel por ello, seguro. Y no es que Lynn Margulis contradiga a Darwin, no: “sólo” lo completa.

Pregunta. ¿Que diría Darwin hoy?
Respuesta. No lo sé. Él no disponía de los datos y observaciones de que hoy sí disponemos.

P. ¿Y qué le diría usted a Darwin?
R. Que en su obra él habló poco del “origen de las especies”, de la aparición de especies nuevas. Le diría que yo atribuyo la aparición de especies nuevas a la simbiogénesis.

P. ¿Simbiogénesis? ¿Qué es eso?
R. Generación por simbiosis. Es decir, que la generación de especies nuevas se debe a procesos simbióticos, a simbiosis. Esto es, el contacto físico entre dos organismos vivos distintos para cooperar, ¡acaba por generar organismos nuevos! Dos organismos acaban fusionados en un organismo nuevo, más complejo, con los genes de ambos: en un nuevo tipo de ser vivo.

P. ¿Por fusión, dice?
R. ¡Así fue como apareció la primera célula sobre este planeta! Dos bacterias se fusionaron… y se formó la célula con núcleo, eucariota: ¡las células de las que están hechos todos los animales y las plantas! Desde aquel momento, todo es ya simbiótico: la vida en la Tierra es la resultante de una simbiosis de organismos.

P. ¿Yo soy simbiótico también?
R. Sin las bacterias de su intestino, usted moriría, por ejemplo. Y usted ve porque en el fondo de sus ojos actúa una célula que proviene de un tipo de alga, y que se hizo simbionte en algún momento de la evolución animal. Y cada una de sus células existe por simbiosis de bacterias…

P. Está asustándome…
R. ¿Por qué? Lo que pasa es que solemos relacionar la palabra “bacteria”, “microbio” o “germen” con enfermedad, ¡cuando son justamente la vida!: usted es un saco ambulante de bacterias. Si se las quitasen todas, ¡pesaría usted un 10% menos..!, y moriría, claro.

P. Está usted enamorada de las bacterias, veo…
R. ¡Son maravillosas formas de vida! Fueron la primera forma de vida que apareció sobre este planeta, y cuando la especie humana ya se haya extinguido, ellas seguirán aquí.

P. ¿Y cuándo apareció la primera bacteria sobre la Tierra?
R. Hace unos 3.600 millones de años. O sea, ¡sólo 1.000 millones de años después de que la Tierra se originara como un cuerpo rocoso con atmósfera y océano!

P. Pero, ¿de dónde salió esa primera bacteria hace 3.600 millones de años? ¿Lo sabe usted?
R. Uff… Sólo podemos apuntar que hubo combinación de moléculas hasta generarse un ser vivo, un ser capaz de duplicarse, ¡el primer ser vivo sobre la Tierra!: una bacteria.

P. ¿Y de aquella remota bacteria provenimos todos los seres vivos de este planeta?
R. ¡Sí!

P. Cuesta creerlo…
R. También cuesta creer que usted, compuesto de millones de células, provenga ¡de una sola célula! fertilizada (zigoto) que existió hace… hace muy poquitos años, ¿no?

P. Sí, gracias: 42 años y meses.
R. ¡Y aquí está usted!

P. Sí, y queriendo saber cómo era aquella primera bacteria…
R. Eran bacterias anóxicas: vivían sin oxígeno, porque no lo había por entonces en la atmósfera terrestre.

P. ¿Ah, no?
R. ¡No! El oxígeno fue justamente el gas residual que empezaron a expeler esas cianobacterias al tomar el hidrógeno del agua: al hacerlo, liberaban un residuo, un excremento bacteriano, un gas tóxico: el oxígeno.

P. ¡El oxígeno, un gas tóxico!
R. Para la vida de entonces, aquel oxígeno supuso un holocausto mucho más brutal que cualquier actividad medioambiental humana. Pero, después, de las mismas cianobacterias surgió otro linaje de bacterias que supo aprovechar ese oxígeno para vivir de él. Esto es la ecopoyesis: ¡los residuos de un tipo de vida alimentan a otro tipo de vida!

P. El aire que yo respiro, pues, ¿es un residuo bacteriano, un viejo “excremento de bacterias”?
R. Así se originó. Hace 1.000 millones de años había menos oxígeno en la atmósfera del que habría medio millón de años después (que es más o menos el mismo que hay hoy).

P. ¡Gracias, bacterias!
R. La vida en la Tierra constituye un enorme ecosistema (Gaia) formado por muchos ecosistemas menores. Si en la Tierra hubiera una sola especie viva, se ha calculado que no podría durar más de 300 millones de años, pues en ese tiempo habría ya agotado todo su sustento. Pero como la vida recicla la materia…: los desperdicios de unos seres vivos… ¡son aire fresco para otros!

P. ¿Cómo era el primitivo ecosistema de las primeras bacterias?
R. Unas arenas sucias. En el delta del Ebro estoy estudiando un ecosistema así, ¡idéntico al que hubo en la Tierra en el origen de la vida! En ese ecosistema conviven cientos de microscópicas especies microbianas, en un universo en continuo reciclaje. ¡Y ahí he descubierto un “bichito catalán” muy importante!

P. ¿A qué se refiere con lo de “bichito catalán”?
R. A la “Titanospirillium velox”, una bacteria espiroqueta ¡que originó la célula con núcleo, la célula eucariota, el tipo de célula del que estamos hechos nosotros, y todos los hongos, todas las plantas y animales!

P. ¿Y cómo lo hizo?
R. Por simbiogénesis: esa bacteria con grandísima velocidad y movilidad nadadora (espiroqueta) se unió a otra bacteria resistente al calor y al ácido (arqueobacteria termoacidófila). La fusión funcionó, dio ventajas, persistió: dos socios formaban un nuevo ser (la primera célula nucleada), que sobrevivió y tuvo descendencia viva.

P. Dicho así, parece un mecano…
R. Sí, pero forzado por las necesidades -no por mero azar- de hace 3.000 millones de años. Después, hace 2.000 millones de años, se sumó a ese consorcio otra bacteria, capaz de respirar oxígeno. Vea las mitocondrias de nuestras células: ¡son vestigio de esas antiguas bacterias respiradoras! Las mitocondrias fueron un día bacterias de vida libre, y luego se integraron en la célula nucleada. Y con esas células se irían construyendo todos los seres vivos complejos; y aquí estamos.

P. ¿Qué dicen sus colegas de todo esto?
R. Al principio miraban hacia otro lado. Poco a poco, tres cuartas partes de mis tesis han acabado por ser aceptadas. En 10 años lo serán al ciento por ciento, estoy segura.

P. A mí me resulta una propuesta de lo más poética…
R. Gracias. Yo creo que las colas de los espermatozoides, los cilios de células ciliadas, los cilios de las trompas de Falopio de las mujeres y los cilios de nuestras gargantas, por ejemplo, ¡derivan todos de aquellas antiquísimas y movedizas bacterias espiroquetas de vida libre!

P. Total, que somos fruto de larguísimos ensamblajes.
R. De procesos simbióticos: usted, yo y todos los seres vivos somos simbióticos. La vida misma es simbiótica. ¡Vivimos en un planeta simbiótico! O sea, la vida es la tupida red de todos los organismos macroscópicos y microscópicos -conexos, interpenetrados- que genera especies nuevas. Y ahora le hago yo una pregunta: ¿qué es una vaca?

P. Un animal de cuatro patas que come hierba, da leche…
R. Cuatro patas que transportan un tanque de 120 litros de fluido lleno de bacterias, levaduras, ciliados… que degradan la celulosa de la hierba. ¡Sin esas bacterias, la vaca no podría digerir ni una brizna de hierba! Sin ellas, no habría vaca. ¿Qué es una vaca, pues? ¡Esos microbios degradadores de celulosa son la vaca!

P. Pero esas bacterias viven “en” lo que llamamos “vaca”. ¿Cómo han llegado ahí?
R. Al ternero le llegan al lamer la placenta, al nacer. No están en otro sitio que en las vacas. Remotamente, estuvieron en el suelo, luego en algas… hasta que “fueron vaca”. Y, por cierto, el gas metano existente en la atmósfera viene en gran medida de la fermentación en estómagos bovinos: de los eructos de las vacas.

P. ¿En serio?
R. Sí. ¡Y del ano de las termitas! Las termitas albergan también en sus entrañas bacterias que rompen la celulosa en compuestos químicos que los anos de millones de termitas expulsan al aire. ¿Ve? ¡Los sistemas gaseosos de la atmósfera, inestables a largo plazo, son resultado de la incesante vida microbiana!

P. Voy de sorpresa en sorpresa.
R. La superficie planetaria entera (seres vivos y atmósfera) está tan lejos del equilibrio químico… ¡que es más correcto considerarla algo vivo! ¡Ésa es la hipótesis Gaia! Gaia es la suma de la vida planetaria.

P. ¿Y estamos los de la especie humana poniéndola en peligro?
R. Ja, ja… ¡No sea tan engreído! Gaia es la resultante de billones de seres que pugnan, se alimentan, se aparean y excretan. ¡La especie humana acaba de llegar, hombre! Gaia es perra vieja: ¡no está en absoluto siendo amenazada por los humanos!

P. ¿No? ¿Seguro?
R. ¡Cuánta arrogancia especie-centrista! La especie humana es peligrosa para sí misma, ¡jamás para Gaia!

P. O sea, que podemos provocar nuestra propia extinción, pero no la de la vida sobre el planeta.
R. Exacto. Aunque lo intentara, la especie humana jamás podría destruir la vida en este planeta.

P. ¿Pretende espolearnos más?
R. Quiero decir que no hay una especie en particular que sea el centro de la vida. ¡Y los humanos, de hecho, ni siquiera somos importantes para la vida!

P. ¿Somos sólo una banal excrecencia de este planeta?
R. Somos una parte reciente de un todo antiguo y enorme. Una parte reciente que crece rápidamente, eso sí. Eso nos hace sentirnos duros… Pero Gaia nos pondrá límite: el sobrecrecimiento de toda población viva conduce a un estrés y ese estrés hace disminuir dicho sobrecrecimiento. ¡Así se autorregula Gaia!

P. ¿Gaia acabará con nosotros?
R. Sólo digo que nosotros no podemos acabar con la naturaleza, que la vida existía sin nosotros… y seguirá sin nosotros, autorregulándose.

P. Pero, dígame, ¿dónde está el cerebro de la sabia Gaia?
R. No hay tal cerebro central. Fíjese: todo ser vivo autorregula su temperatura interna para que fluctúe entre pocos grados, ¿no? ¿Y cómo “sabe” cada célula de ese cuerpo mantener dicha temperatura? Pues del mismo modo actúa Gaia.

P. Salude a Gaia de mi parte…
R. Gaia es la red entretrejida de toda vida: está viva, consciente y despierta en diferentes grados en todas sus células, cuerpos y sociedades. Gaia es la superficie autorregulada del planeta… que crea incesantemente nuevos medios ambientes y organismos. Gaia, la vida en este planeta, en toda su gloria simbiogenética, es exquisitamente resistente.

Estructura y tipos de ARN

El ARN, o ácido ribonucleico, es un ácido nucleico formado por la polimerización de nucleótidos, cuya pentosa es la ribosa (ribonucleótidos) y en los que las bases nitrogenadas pueden ser adenina, guanina, citosina y uracilo (no aparece la timina).

La unión de ribonucleótidos se establece mediante enlaces fosfodiéster entre el grupo –OH del carbono 5′ de un nucleótido y el –OH del carbono 3′ del nucleótido siguiente (enlace 5’→3′).

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Salvo en algunos virus, el ARN se presenta como una estructura monocatenaria que en algunos casos puede contener zonas organizadas como una doble hélice que forman horquillas y otras cuyas bases no son complementarias que dan lugar a bucles.

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Según la función biológica que desempeñan podemos distinguir los siguientes tipos de ARN: ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico, fundamentalmente.

ARN mensajero

El ARN mensajero (ARNm) presenta una estructura lineal de una sola hebra, que puede formar horquillas en determinados tramos cuyas bases son complementarias.

Su función es trasladar la información genética del ADN a los ribosomas, para la síntesis de proteínas. Cada molécula de ARNm es complementaria a un fragmento o gen de ADN, que sirve de molde para su síntesis durante la transcripción:

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Podemos distinguir:

  • ARNm monocistrónico: el ARNm contiene la información necesaria para la síntesis de una proteína (eucariotas).
  • ARNm policistrónico: el ARNm contiene información para la síntesis de varias proteínas (procariotas).

Cada triplete de bases del ARNm se denomina codón y a cada uno le corresponde un aminoácido en la síntesis de proteínas.

ARN de transferencia

El ARN de transferencia (ARNt) es el encargado de transportar los aminoácidos en el citoplasma para la síntesis de proteínas. Está formado por 70-90 nucleótidos, algunos de los cuales presentan bases poco frecuentes (distintas de A, C, G o U) y presenta fragmentos con estructura de doble hélice y otros en los que se forman bucles:

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  • Extremo 5′, con un triplete de bases nitrogenadas en el que existe una guanina y un ácido fosfórico libre.
  • Extremo 3′, formado por el triplete de bases CCA desapareadas por donde se une el aminoácido.
  • El brazo T, que lleva timina, a través del cual se une al ribosoma.
  • El brazo D, mediante el cual se une a la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa que cataliza su unión con el aminoácido.
  • El brazo A, que posee un triplete de bases denominado anticodón, que es complementario al correspondiente codón del ARNm.

A cada codón del ARNm le corresponde el ARNt que posea el anticodón complementario, el cual transporta un determinado aminoácido. Es por eso que cada gen codifica específicamente la síntesis de una proteína, pues proporciona la información necesaria para unir sus aminoácidos en la secuencia adecuada en el proceso de traducción.

ARN ribosómico

El ARN ribosómico (ARNr) es el más abundante (en torno al 80 % del ARN celular). Sus moléculas son largas y monocatenarias, aunque presenta fragmentos con estructura de doble cadena. Tiene función estructural ya que se encuentra asociado a proteínas formando los ribosomas, orgánulos encargados de la síntesis de proteínas.

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Otros tipos de ARN

El ARN nucleolar se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos de ADN denominados organizadores nucleolares. Se encuentra unido a diferentes proteínas formando el nucléolo y tras un proceso de maduración origina los ARNr.

También existen otros ARN con función catalítica, formando estructuras complejas tridimensionales que actúan como enzimas (ribozimas). Algunos son autocatalíticos, es decir, son capaces de escindirse en varios fragmentos por sí mismos, sin ayuda de ninguna enzima.

La estructura del ADN

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es un ácido nucleico formado por la polimerización de nucleótidos, en los que la pentosa es la desoxirribosa, por lo que se denominan también desoxirribonucleótidos.

La unión de nucleótidos se establece mediante enlaces fosfodiéster entre el grupo –OH del carbono 5′ de un nucleótido y el –OH del carbono 3′ del nucleótido siguiente (enlace 5’→3′).

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El ADN es el portador de la información genética en los seres vivos:

  • Almacena la información genética para el desarrollo de cada ser vivo (genoma).
  • Codifica la síntesis de proteínas de cada ser vivo (mecanismos de transcripción y traducción).
  • Es capaz de hacer copias de sí mismo de manera que la información genética pueda transmitirse a la descendencia (mecanismo de replicación).

Estructura Primaria

De manera análoga a las proteínas, la estructura primaria es la secuencia de nucleótidos que constituyen el polinucleótido.

Una cadena de ADN se caracteriza por su tamaño, su composición y por el orden en el que los nucleótidos van enlazados. Los nucleótidos que forman parte del ADN son la adenina (A), la guanina (G), la citosina (C) y la timina (T) y se representan de manera abreviada a partir de sus iniciales.

Cada cadena de ADN presenta dos extremos libres: el 5′, unido a un grupo fosfato, y el 3′, unido a un hidroxilo.

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Estructura secundaria

La estructura que presenta el ADN fue establecida por Watson y Crick en 1953 y se conoce como modelo de doble hélice, cuyas principales características son:

  • La estructura del ADN es una doble hélice dextrógira formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Las bases nitrogenadas se sitúan en el interior de la cadena, enfrentadas entre sí en un plano perpendicular al eje de la molécula, a modo de peldaños de una escalera de caracol. Los grupos fosfatos y las pentosas se orientan hacia el exterior.
  • Son dos cadenas antiparalelas, ya que sus orientaciones son opuestas, y plectonémicas, es decir, para separar las cadenas hay que desenrollarlas.

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  • Las cadenas de nucleótidos son complementarias, es decir, hay una correspondencia entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas, de modo que cada base púrica siempre encaja en la doble hélice con su correspondiente base pirimidínica: cada adenina se une siempre a una timina, y cada citosina lo hace con un guanina.

Ley de Chargaff → A + G = T + C

  • Las dos cadenas se mantienen unidas mediante puentes de hidrógeno: la adenina siempre se une a la timina a través de dos puentes de hidrógeno, mientras que la citosina y la guanina lo hacen a través de tres puentes de hidrógeno.

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  • La doble hélice tiene un diámetro de 2 nm. Entre cada par de bases hay una separación de 0’34 nm, y en cada vuelta hay 10 pares de bases, por lo que la longitud por vuelta de hélice es de 3’4 nm.

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Aunque la doble hélice es su forma más común, en determinadas condiciones puede aparecer bajo otras estructuras diferentes.

Desnaturalización del ADN

A pesar de la gran estabilidad de la molécula de ADN en condiciones fisiológicas, en ciertas condiciones de temperatura (unos 100 ºC) y pH (por encima de 13) puede perder su estructura secundaria. Este proceso se denomina desnaturalización y supone la desaparición de las interacciones hidrofóbicas y la ruptura de los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las dos hebras, por lo cual éstas se separan y se arrollan individualmente al azar.

Se denomina temperatura de fusión (Tm) a aquella a la que el 50 % de la doble hélice ha perdido su estructura. Será mayor cuanto más numerosos sean los enlaces de hidrógeno que la sostienen, es decir, cuanto más pares de citosina y guanina existan en la molécula (pues entre ellos se establece un enlace más que entre la adenina y la timina).

La desnaturalización puede ser reversible en determinadas condiciones, y el proceso inverso de recuperación de la doble hélice se conoce como renaturalización o hibridación del ADN.

El ADN en las células eucariotas y procariotas

En las células procariotas encontramos el ADN en forma de cadenas circulares que constituyen el cromosoma bacteriano, encontrándose en algunos casos otras más pequeñas, denominadas plásmidos.

En las células eucariotas el ADN que aparece en el núcleo se presenta en forma de estructuras lineales de gran complejidad, asociado a unas proteínas básicas denominadas histonas, que permiten su compactación. El conjunto de todas las hebras de ADN recibe el nombre de cromatina y sólo durante el proceso de división celular se agrupan formando los cromosomas.

En las mitocondrias y cloroplastos de las células eucariotas también encontramos ADN, pero en esta ocasión forma un anillo similar al de las células procariotas.

Además, hay que mencionar que en aquellos virus en los que el material genético está compuesto por ADN, éste puede ser monocatenario o bicatenario, es decir, formado por una sola hebra o por dos. En ambos casos, puede presentarse en forma lineal o circular.

Los nucleótidos

Los nucleótidos son un tipo de biomoléculas formadas por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y una molécula de ácido fosfórico.

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Son moléculas de enorme importancia biológica:

  • Son las unidades monoméricas que constituyen los ácidos nucleicos (ADN y ARN)
  • Intervienen en el proceso de acoplamiento energético entre las reacciones que producen y las que consumen energía (ATP)
  • Actúan como señales químicas, intermediarias en los sistemas de comunicación celular (AMP cíclico)
  • Forman parte de coenzimas y vitaminas (NAD o FAD)

Nos centraremos en la descripción de los nucleótidos constituyentes de los ácidos nucleicos: ARN (ácido ribonucleico) y ADN (ácido desoxirribonucleico).

Nucleósidos

Se llama nucleósido a la unión entre una base nitrogenada y una pentosa mediante un enlace N–glucosídico.

Las bases nitrogenadas son compuestos planos heterocíclicos, formados por átomos de carbono y nitrógeno, que derivan de la purina o la pirimidina:

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  • Las bases púricas derivan de la purina y, en los ácidos nucleicos, aparecen dos: la adenina (A) y la guanina (G).

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  • Las bases pirimidínicas derivan de la pirimidina y pueden ser: la citosina (tanto en el ADN como en el ARN), la timina (sólo en el ADN) y el uracilo (sólo en el ARN).

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En cuanto a la pentosa, puede ser de dos tipos:

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  • En el ácido ribonucleico siempre aparece la ribosa (β–D–ribofuranosa)
  • En el ácido desoxirribonicleico encontramos la desoxirribosa (β–D–desoxirribofuranosa)

Los carbonos de la pentosa se numeran como 1′, 2′, 3′, 4′ y 5′, para diferenciarlos de los átomos de la base nitrogenada.

El enlace N–glucosídico es una condensación entre el carbono 1′ de la pentosa y uno de los nitrógenos de la base nitrogenada (el N1 en las bases pirimidínicas o el N9 en las bases púricas), con la pérdida de una molécula de agua:

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Los nucleósidos se nombran añadiendo al nombre de la base la terminación –osina si es una base púrica (adenosina), o la terminación –idina si se trata de una base pirimidínica (citidina). Si la pentosa es la desoxirribosa, se añade el prefijo desoxi  (desoxiadenosina o desoxicitidina).

Nucleótidos

Están formados por la asociación de un nucleósido con ácido fosfórico. Esta unión se establece mediante un enlace éster fosfórico con un grupo hidroxilo del carbono 5′ de la pentosa:

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La nomenclatura más usada es la que utiliza el nombre del nucleósido del que procede y la palabra fosfato al final, indicando su posición en la pentosa. Así, el nucleótido formado por la unión de un nucleósido de adenosina y un grupo fosfato en el carbono 5′ de la pentosa se nombra como adenosín 5’–fosfato. Es posible encontrar más de un grupo fosfato esterificado, por lo que se suele emplear la denominación monofosfato, difosfato o trifosfato para indicar su número. En este caso, el nucleótido anterior se podría nombrar como adenosín 5’–monofosfato o, abreviadamente, AMP (el difosfato y el trifosfato se designarían como ADP y ATP, respectivamente). Si la pentosa hubiese sido una desoxirribosa, el nucleósido se denominaría desoxadenosina y el nucleótido se nombraría como desoxiadenosín 5’–monofosfato o dAMP.