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01 junio 2021

Las mentes que auparon a Watson y Crick

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El 25 de Abril de 1953 Watson y Crick publicaron su famoso artículo sobre la estructura secundaria en forma de doble hélice del ADN.  Por el impacto incluso visual de dicha estructura y sobre todo porque terminaba de aclarar que  el ADN constituye el material genético de los seres vivos es por lo que recibieron el premio Nobel en 1962.

Pero no habían “descubierto” el ADN, como a veces se dice, ni su composición y estructura primaria, ni mucho menos su significado como material genético. Todo esto fue el resultado del trabajo previo de muchos “gigantes y gigantas” (en el sentido utilizado por Newton cuando enunció la ley de la gravedad reconociendo a sus predecesores) muchos de ellos olvidados, o  no tenidos en cuenta e incluso “ningunead@s”. 

El verdadero descubrimiento del ADN

El ADN  fue descubierto en 1869 por el médico suizo F.  Miescher trabajando en Alemania. Era alumno de Whöler el  científico que rompió la barrera entre la Química Inorgánica y la  Orgánica, al sintetizar en el laboratorio la urea que se pensaba que únicamente la producían los animales. Miescher puso a punto un método para aislar los núcleos de los glóbulos blancos obtenidos del pus de las vendas de los hospitales. Y en ellos encontró una sustancia, a la que llamó nucleína, que era diferente de las otras sustancias-proteínas, glúcidos, lípidos…que ya se conocían que existían en los seres vivos. Su investigación, sin embargo, no se publicó hasta 1871 porque su jefe de laboratorio lo retrasó para dar tiempo a que en su revista entrara su propia investigación.

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Friedrich Miescher describe una sustancia rica en fósforo y nitrógeno a la que denomina “nucleína” durante su estudiando de la química del núcleo celular a partir de los neutrófilos extraídos del pus. Fuente: Wikipedia

De todas formas, el nombre de ácido nucleico se debe a un discípulo de Miescher, Richard Altmann (12 de marzo de 1852 – 8 de diciembre de 1900), que observó que la nucleína tenía un fuerte componente ácido.

La composición y estructura primaria

Inmediatamente  después del descubrimiento de Miescher, diversos investigadores comenzaron a analizar  la composición química del ácido nucléíco. Entre ellos destaca el científico alemán Abrecht Kossel (16 de septiembre de 1853 – 5 de julio de 1927) quien por sus estudios sobre las nucleoproteínas recibió el premio Nobel  ya en 1910. Y también el escocés Alexander Robert Todd (2 de octubre de 1907 – 10 de enero de 1997) quien lo recibió en 1957 por sus estudios llevados a cabo  a partir de los años 40 del siglo XX sobre la composición del ADN.  

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Albrecht Kossel recibió el premio Nobel por sus estudios sobre las nucleoproteínas. Crédito:  George Grantham Bain Collection (Library of Congress) 

Por el trabajo de ellos y de algunos más, como  el ruso-estadounidense Phoebe Levene (25 de febrero de 1869 – 6 de septiembre de 1940) discípulo de Todd, se identificaron  los distintos componentes del ADN: ácido fosfórico, desoxirribosa y 4 bases nitrogenadas; de forma que la unión a una molécula de desoxirribosa de una molécula de ácido por un lado y por otro de una de las 4 bases nitrogenadas constituyen los 4 nucleótidos que integran el ADN: adenina, guanina, citosina, timina. Y, finalmente, se aclaró que la unión por el ácido fosfórico de unos nucleótidos a la dexorribosa de otros determina la formación de  cadenas polinucleotídicas que luego se “enrollan” dos a dos formando dobles hélices, que es lo que finalmente aportaron Watson y Crick.

Sin embargo, algunas  de estas investigaciones llevaron a un gran error en este campo al defenderse que el ADN era una molécula sencilla y corta constituida por la repetición monocorde de los 4 tetranucleótidos. Se limitaba así mucho la capacidad de que el ADN fuera una molécula variable que pudiese ser la base de las diversas características de los seres vivos. En cambio, ya se sabía que en las proteínas entraban hasta 20 aminoácidos diferentes y que la composición y la  secuencia de ellos en las distintas y largas cadenas proteínicas eran muy diferentes de unas a otras. Se primaba así que fueran las proteínas y no el ADN lo que constituía los diferentes genes de los organismos.

 Y pese a ello, antes del artículo de Watson y Crick en 1953 existían diversas investigaciones que apuntaban, y en algún caso demostraban, pero sin mucho éxito de “audiencia”, que era el ADN el verdadero material genético de los organismos.

El ADN cómo material genético

El primer paso para reconocer el ADN como el material genético de los seres vivos lo dio el médico inglés Frederick Griffith en 1928 trabajando con la bacteria de la neumonía . En esta bacteria se sabía  previamente que había dos tipos, uno con forma rugosa-R, por no tener una cubierta de polisacáridos y otro liso-S que sí la tenía. El primer tipo no era infectivo y el segundo  sí lo era, precisamente por efecto de la cubierta sobre el sistema inmunológico. Y ya en sus propias investigaciones Griffith observó que si el tipo S se calentaba dejaba de ser infectivo inyectado en ratones. Pero cuando se inyectaba a ratones  el S inactivado por el calor junto con el tipo R se observaba la infección y la muerte de los ratones, recuperándose en su sangre  junto con bacterias R otras S. Por ello legó a la conclusión de que en las bacterias S existía algún principio transformante de las R que  controlaba el poder infectivo de la bacteria. Pero no pudo ir más allá.

La identificación de tal principio transformante la obtuvo un equipo de investigadores canadiense-americano el año 1944: Avery, McLeod, McCarty (9 de junio de 1911 al 2 de enero de 2005). En este caso fueron capaces de separar los distintos componentes de las bacterias S, en concreto por un lado de las proteínas y por otro del ADN, e incluso de los polisacáridos de la cubierta . Y a continuación observaron que en cultivos de bacterias R ni los polisacáridos ni las proteínas de las S son capaces de llevar a cabo la transformación a S. Únicamente cuando las bacterias R se ponen en contacto con el ADN de las S se produce tal transformación.

BBVA-OpenMind-Rejón-Maclyn McCarty with Francis Crick and James D Watson-Maclyn McCarty (9 de junio de 1911 al 2 de enero de 2005) con Francis Crick y James D. Watson
Maclyn McCarty con Francis Crick y James D. Watson. Fuente: Lederberg J, Gotschlich EC (2005) A Path to Discovery: The Career of Maclyn McCarty

Con el experimento del grupo de Avery se llega a la conclusión  sin ninguna duda  de  que es el ADN de las bacterias lo que controla la capacidad infectiva de las mismas y se aclaraba uno de los grandes misterios de la Biología: el ADN es el material que controla las características de los seres vivos. Por ello Avery fue propuesto varias veces para el Nobel. Pero, según se dice, no llegó a obtenerlo porque en el comité de concesión del premio figuraba algún investigador que defendía lo contrario: que eran las proteínas el verdadero material genético de los seres vivos.

Finalmente antes de la publicación del artículo de 1953 de Watson y Crick  hubo otra publicación que vino a remachar la idea del ADN como material genético de los seres vivos. En este caso se trata de un experimento llevado a cabo en 1952 por Hershey y Chase. En concreto trabajaron con virus líticos de bacterias-bacteriofágos, fagos. En primer lugar crecieron bacterias en medios que o bien tenían precursores de las proteínas marcadas radiactivamente-conS35- o del ADN-con P32-. A continuación infectaron unos y otros cultivos bacterianos con fagos y obtuvieron una “progenie” de fagos que o  bien tenían marcadas sus proteínas, en su cápsula, o el ADN, en su interior. Y ya con ellos pudieron observar en un tercer paso que cuando se infectan cultivos de bacterias en medios no radiactivos con los fagos con las proteínas marcadas la radiactividad no penetra en las bacterias.  Únicamente se observa radiactividad en el interior de las bacterias cuando se infectan con fagos con su ADN marcado radiactivamente. Era, por lo tanto, el ADN el que pasaba de una generación de fagos  a la siguiente.

Hershey y Chase. En concreto  trabajaron con virus líticos de bacterias-bacteriofágos, fagos.
Hershey y Martha Chase trabajaron con virus líticos de bacterias-bacteriofágos, fagos. Fuente: Wikipedia

A  Hershey , a diferencia de Avery, sí le concedieron el premio Nobel en 1969. Pero se olvidaron de Chase, quien curiosamente era una mujer. De hecho cuando se cita en los libros de texto este hecho pasa desapercibido. El caso de Martha Chase (30 de noviembre de 1927 – 8 de agosto de 2003) fue otro más de los  varios casos de discriminación contra la mujer en  la historia de las investigaciones sobre el ADN en esos años. El más conocido es el que” cometieron” Watson y Crick con Rosalind Franklin. Pero la “cosa” venía desde el principio, desde Nettie Stevens-quien descubrió los cromosomas sexuales a principios del siglo XIX y cuyo mérito se ha tratado de asociar a su jefe-  hasta Martha Chase pasando, por ejemplo, por Esther Lederberg (18 de diciembre de 1922 – 11 de noviembre de 2006), quien en los años 50 con su marido contribuyó al avance de los conocimientos sobre el ADN en los microorganismos, y al marido le dieron el Nobel y a ella no.- y la misma  Barbara McClintock  (16 de junio de 1902 – 3 de septiembre de 1992), quien también en esos años desarrolló su idea sobre la transposición del ADN  y hubo de esperar hasta el año 1983 para ser reconocida con el Nobel.       

Manuel Ruiz Rejón 

 

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