Historia de la investigación del ADN
El ADN fue aislado por primera vez por el médico suizo Friedrich
Miescher, que, en 1869, descubrió una sustancia microscópica en
el pus de vendas
quirúrgicas descartadas. Ya que residía en el
núcleo de las células, lo llamó
'nucleína'. En 1919, Phoebus Levene
identificó la unidad base, el azúcar y fosfato de los
nucleótidos. Levene sugirió que el ADN
consistía en una serie de unidades de nucleótidos unidos entre
sí a través de los grupos fosfato. Sin embargo, Levene
pensaba que la cadena era corta y las bases repetidas en un
orden fijo. En 1937 William Astbury produjo el primer patrón de rayos X
de difracción que demostraron que el ADN tenía una estructura
regular.
Frederick Griffith
En 1928, Frederick Griffith descubrió que los rasgos de la
'suave' de la forma. El neumococo puede ser transferido a la
'peligrosa' forma de la misma bacteria mediante la mezcla de muertos
'suave' de las bacterias con el vivir 'en bruto' forma.
Este sistema proporciona el primer indicio claro de que el ADN lleva la
información genética-el Avery-MacLeod-McCarty experimento, cuando
Oswald Avery, junto con los compañeros de Colin MacLeod y McCarty
Maclyn, identificó el ADN como el principio de
transformación en 1943. El papel del ADN en la
herencia se confirmó en 1952, cuando Alfred Hershey y Martha Chase, en
el experimento de Hershey y Chasedemostraron que el ADN es el material
genético del
fago T2.
En 1953 James D. Watson y Francis Crick propuso lo que hoy es aceptada como
correcta la primera modelo de doble hélice de la estructura del ADN en
la revista Nature, tomada por Rosalind Franklin y Raymond Gosling en mayo de
1952, así como la información que las bases del ADN se emparejaron,
también se obtiene a través de las comunicaciones privadas de
Erwin Chargaff en los años anteriores. Reglas de Chargaff jugado un papel muy importante en el establecimiento de la doble
hélice configuraciones de B-ADN, así como el ADN.
La evidencia experimental de apoyo de Watson y Crick el modelo fueron
publicados en una serie de cinco artículos en el mismo número de
Nature. De estos, el papel de Franklin y Gosling fue la primera
publicación de sus propios datos de difracción de rayos-X y el
método de analisis original que admite parcialmente el modelo de
Watson y Crick, cuestión que también contenía un
artículo sobre la estructura del ADN de Maurice Wilkins y dos de sus
colegas, cuyo analisis y ''en vivo'', los patrones de B-ADN de rayos X
también apoyó la presencia ''en'' vivo de las configuraciones de
ADN de doble hélice propuesta por Crick y Watson por su doble
hélice modelo molecular del ADN. En 1962,
después de la muerte de Franklin, Watson, Crick y Wilkins recibieron
conjuntamente el Premio Nobel de Fisiologíao Medicina.
Lamentablemente, las reglas Nobel de la duración de sólo
destinatarios de vida, pero un intenso debate
continúa sobre quién debería recibir crédito por el
descubrimiento.
En una presentación influyente en 1957, Crick expuso el 'Dogma
Central' de la biología molecular, que predijo la relación
entre el ADN, el ARN y las proteínas, y se articula la
'hipótesis del adaptador'. La confirmación final de los
mecanismos de replicación que estaba implícito en la estructura
de doble hélice seguido en 1958 por el experimento de Meselson-Stahl. Mas trabajo de Crick y sus colaboradores mostraron que el
código genético se basa en que no se superponen tripletes de
bases, llamadas codones, lo que permite Har Gobind Khorana, Holley Robert W. y
Marshall Warren Nirenberg para descifrar el código genético.
Estos resultados representan el nacimiento de la
biología molecular.
A mediados del siglo XX varias corrientes científicas estaban implicadas
en el estudio del DNA: la bioquímica representada por los trabajos de
Oswald Avery y Erwin Chargaff; la genética, a través de los
estudios de Salvador Luria, Max Delbrück y James Watson; y la
química estructural; con las investigaciones de Linus Pauling, Lawrence
Bragg, Max Perutz, John Kedrew y Francis Crik.
Cuando James y Francis se conocieron simpatizaron mucho.
La amena charla y la jocosa risa de Francis rompieron el hielodesde el primer
momento. Jim se sintió fuertemente impresionado por la
personalidad de Francis. A Francis le encantaba
formular teorías y estaba muy interesado por los conocimientos de Jim.
Ambos científicos pasaban largas horas hablando de los genes,
aprendió el uno del otro. Ambos
deseaban emular la profesa de Pauling, imitando su método.
Jim y Francis empezaron a modelar su modelo. Sabían que el DNA estaba formado por tres componentes.
El primero era un azúcar, la desoxiribosa,
formado por un anillo de 5 atomos de carbono. El segundo, un atomo de fosforo rodeado por 4 atomos de
oxigeno, llamado fosfato. El tercero era la base, constituida
por atomos de nitrógeno y de carbono. La unión de
una base con un azúcar y de éste con un
fosfato se llama nucleótido, y estos se unen en una cadena denominada
polinucleótida.
Para constituir su modelo molecular usaban recortes de cartón,
pelotitas de diferentes colores y trocitos de alambre de cobre para representar
los atomos, las moléculas y las uniones entre éstos.
Así ensamblaron una cadena polinucleótida a la
que le dieron la forma de una hélice. Sin embargo, mientras que
el azúcar y el fosfato se podían colocar de la misma manera todas
las veces que se repetían, no ocurría lo mismo con las bases, ya
que existían 4 tipos diferentes. Dos de ellas
se conocían con el nombre de purinas, llamadas guanina y adenina, y
doscon el nombre de pirimidinas; timina y citosina. La secuencia de estas bases
era lo que determinaba las variaciones en la transmisión genética
y el misterio del
DNA.
Jim y Francis también trabajaban con fotografías de
difracción por rayos X, de las que obtenían tres medidas: el
grosor de la fibra del
DNA, la distancia entre las bases y la altura de una vuelta completa de la
hélice. Con estas medidas colocaban, a escala,
los componentes de su modelo a distancias adecuadas. También tomaban en
cuenta que la estructura que iban a diseñar debía presentar dos
características fundamentales: ser capaz de replicarse
(duplicación de cromosomas en el núcleo de la célula) y
formar componentes diferentes, o sea, poseer un
código genético a través del cual se determinaran las actividades
bioquímicas y las características especificas de cada una de las
células.
A pesar de los esfuerzos que ambos realizaban en sus investigaciones, la
información de que disponían era muy escasa y confusa, por lo que
decidieron unir sus esfuerzos don Maurice Wilkins, un
amigo de Francis, a quien Jim había conocido en una reunión de
Napoles. Wilkins se había doctorado en la
Universidad de Birmingham. Tenía la misma edad que Francis y durante la guerra mundial había trabajado sobre
radares y en el proyecto Manhattan,
que dio por resultado las bombas atómicas que se arrojaron en 1945 sobre
Hiroshimay Nagasaki. Al igual que Jim y Francis, había
leído el libro de Erwin Schroedinger y decidió dedicarse a la
genética. Comenzó a estudiar el
DNA 18 meses antes de que Watson llegara a Cambridge. Wilkins
recibía la ayuda de varios bioquímicos que le proporcionaban
muestras de DNA altamente purificado.
Durante sus reuniones los tres científicos comenzaron a discutir los
resultados que estaban obteniendo, con lo cual su conocimiento sobre el DNA se
vio enriquecido. Deseaban que el descubrimiento del DNA se llevara
a cabo en Inglaterra y no en Estados Unidos, donde de un momento a otro Pauling
podía dar la sorpresa.
En esa época Crik formulo matematicamente la teoría de
Pauling sobre la hélice alfa empleando fotografías de rayos X
efectuadas por Max Perutz. Publicó sus datos, junto
con el otro colaborador, en la revista Nature. La teoría de la
difracción helicoidal constituyó su primer éxito.
Jim y Francis continuaron trabajando en su modelo tomando en cuenta que Wilkins
había señalado que la estructura del DNA estaba
formada por tres cadenas polinucleótidos enrolladas una en torno a la
otra. Así colocaron la cadena azúcar-fosfato en el centro de su
modelo para obtener una estructura regular. Los grupos
fosfato de las diferentes cadenas se enlazaban entre sí por medio de
sales de magnesio, uniendo las tres cadenas de polinucleótidos en una
triple hélice. Watson yCrik consideraron que el
modelo estaba terminado y el enigma resuelto. Sin
embargo Wilkins y Franklin analizaron esta estructura y consideraron que era
incorrecta. Franklin no consideraba que el DNA presentara estructuras helicoidales, y
la unión de las cadenas de polinucleótidos por medio de las sales
de Magnesio era químicamente imposible. La noticia del
fracaso de Jim y Francis llegó a oídos de sus profesores, los
cuales decidieron que cada quien volviera a retomar las investigaciones de las
proteínas y los fagos.
Al cabo de un año Linus Pauling publicó
la estructura del
DNA. Al principio Jim y Francis estaban muy desanimados; sin
embargo, cuando leyeron la conclusión de Pauling, observaron que su
planteamiento era erróneo. El famoso químico presentaba
una triple hélice en la que las cadenas de polinucleótidos se
unían por puentes de hidrogeno, modelo muy parecido al propuesto por
Watson y Crik 15 meses antes. El “gigante” se
había equivocado.
Ante la perspectiva de que Pauling viese su error y trabajase hasta resolver la
estructura, Bragg consideró que sería mejor que Jim y Francis continuasen
con el DNA; era importante que este descubrimiento
ocurriese en Inglaterra y no en Estados Unidos.
Cuando Watson visitó a Wilkins para comentar la noticia de Pauling, este
le señalo las últimas fotografías obtenidas por Rosalind
Franklin, en las que aparecía unanueva forma tridimensional del DNA a la
que ellos denominaban estructura B. Jim se sorprendió al ver que la
figura resultaba mucho mas sencilla que las imagenes de la
estructura A que él había observado con anterioridad. Estas últimas procedían de DNA seco en las que no se
observaba claramente el patrón helicoidal. Así Watson
recomendó unir esfuerzos; tal vez entre los
cuatro podrían resolver el problema de la estructura del DNA y derrotar a Pauling. Sin embargo, las posibilidades de colaboración entre Wilkins
y Franklin eran nulas. Franklin
había anunciado su partida y abandono de las investigaciones del
DNA. Por su parte Wilkins no estaba interesado en trabajar
sobre el DNA. La disputa entre estos dos científicos esta
considerada como
uno de los mas grandes conflictos en la historia de la ciencia.
Ya en el tren, camino a Cambridge,
Jim garabateo en el margen de su periódico lo que recordaba de la imagen
de la estructura B. al día siguiente, al ver a Crik, le conto lo
sucedido y le enseño el dibujo. Concluyeron que solo
podría tratarse de una doble hélice, en el que las bases estaban
en el centro
y la cadena de azúcar-fosfato en el exterior.
Una tarde, Jim estaba tan aburrido que decidió ir al cine con un amigo a
ver una película prometedora, Éxtasis; en eso, repentinamente Jim
se dio cuenta de que había encontrado la solución para su
problema: el DNA estabaformado por dos cadenas que se enrollaban una en torno a
la otra, con series de bases idénticas unidas por puentes de hidrogeno.
Cuando llegó en la noche a su habitación, soñó con
esta estructura. Al día siguiente un
compañero del
trabajo le indico que había empleado las formas equivocadas de la
guanina y la timina. Estas podrían presentarse en dos formas distintas,
las enol y las ceto (las cuales se diferenciaban por la posición de un atomo de hidrogeno en la molécula). Jim había empleado las formas enol y el modelo presentaba
serias incongruencias en su estructura. Horas
mas tarde empleo las formas ceto y observo que la única manera
posible de acoplarlas era uniendo la adenina con la timina y la guanina con la
citosina; así el modelo ensamblaba perfectamente. La unión
entre las bases de las purinas y pirimidinas había sido descrita por
Chargaff en 1950, pero Jim no había recordado ese
trabajo.
Watson le comunico sus resultados a Crik e hicieron las
modificaciones necesarias al modelo molecular observando que las posiciones y
las distancias de los atomos fueran las correctas. En esta
época contaban con piezas metalicas construidas en los talleres del Cavendish, por lo que su modelo tridimensional
lucía mas elegante.
La estructura propuesta por Watosn y Crik fue analizada por Max Pertuz, John
Kendrew, Lawrence Bragg, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin y LinusPauling,
entre otros, y concluyeron que era correcta. ¡Francis y Jim habían
resuelto el secreto de la vida! Y los resultados fueron
publicados en la revista Nature en tres artículos.
Finalmente, solo faltaba decidir el orden de los autores para la
publicación del
trabajo, es decir, el orden de los apellidos seria Crik-Watson o Watson-Crik. Como buenos amigos consideraron que lo mejor sería que una
moneda lo decidiese. Jim ganó el “volado” y el modelo
es conocido actualmente como el de Watson y Crik. Esta
asociación ha permanecido en la mente de muchas personas, al grado de
que algunas ocasiones, cuando algún amigo de Jim lo presentaba a otra persona, esta exclamaba: “¡Oh, por
supuesto, usted es James Watson-Crik!”
En diciembre de 1962, en Estocolmo, el rey Gustavo Adolfo VI entrego a James
Watson, a Francis Crik y a Maurice Wilkins el premio Nobel de fisiología
y medicina por el descubrimiento de la doble hélice.
BIBLIOGRAFIA
JAMES WATSON; FRANCIS CRICK: ATRAPADOS EN LA DOBLE HELICE
MANUEL GALLARDO-CABELLO
Editorial: EDITORIAL PAX MEXICO LIBRERIA CARLOS CESARMAN
Edición: 1ª
Año: 2008
No. de paginas: 105
Paginas consultadas: 20- 34
Idioma: ESPAÑOL
País: MEXICO
Fundamentos de química
Morris Hein, Susan Arena
Editorial: THOMSON LEARNING
Edición: 10ª
Año: 2001
No. de paginas: 592
Paginas consultadas: 551-553
Idioma: ESPAÑOL
País: MEXICO
