El ADN es una doble hélice Imprimir E-mail
Septiembre de 2009
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El ADN es una doble hélice
Modelo de Watson y Crick
La foto 51
El modelo de la doble hélice es uno de los descubrimientos más famosos de la historia de la biología. Se ha escrito mucho sobre el tema, en parte debido a la belleza del modelo de la doble hélice y en parte debido a que la historia del descubrimiento dio lugar uno de los episodios más controvertidos de la ciencia contemporánea, donde no faltan situaciones propias de una novela negra.

Hay momentos en la historia de la ciencia donde está en el aire la proximidad de un descubrimiento importante. El mismo Darwin se apresuró redactar "el origen de las especies" cuando tuvo noticia de que Alfred Russel Wallace había llegado a conclusiones similares, y por tanto corría el riesgo de perder la primacía como autor de la teoría la selección natural. Algo similar estaba ocurriendo con la estructura del ADN: parecía bastante claro que quien diese con la estructura obtendría más tarde o más temprano el premio Nobel. Esto dio lugar a una carrera en la que varios científicos eminentes compitieron por la primicia. Años después del descubrimiento James Watson escribió "La doble hélice" donde narra, según su punto de vista, los acontecimientos principales que dieron lugar al descubrimiento de la estructura de la molécula.

Está claro que Watson y Crick eran científicos teóricos y no hay noticia de que hayan realizado ni un solo experimento en esa época, sino que se dedicaron a picotear aquí y allá en los resultados que otros científicos estaban obteniendo (ver figura de la situación del conocimiento sobre el ADN en aquella época). Como esponjas absorbieron todo el conocimiento disponible y lo incorporaron en su modelo. Hoy se insiste en el injusto comportamiento hacia Rosalind Frankling sin cuyas excelentes fotografías de difracción de Rayos X Watson y Crick no hubiesen podido construir su modelo.

No cabe duda de que la elegancia de la propia molécula ha contribuido al éxito de esta historia y de no ser así posiblemente no hubiese resultado tan fascinante para los no científicos. Repasaremos los hitos fundamentales.

En los capítulos anteriores hemos visto que el ADN está compuesto de bloques o ladrillos llamados nucleótidos. Un nucleótido está compuesto de un azúcar desoxiribosa, un grupo fosfato y una de la cuatro posibles bases nitrogenadas: Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G). Los grupos fosfato y los azucares de nucleótido adyacentes están unidos mediante un enlace químico, de forma que se constituye un polímero.

A pesar de que el trabajo de Levene era correcto en los que se refiere a los enlaces químicos necesarios para crear el polímero de ADN, su teoría del tetranucleótido era errónea: si el ADN tenía una secuencia fija y repetitiva sería incapaz de incorporar ningún tipo de información genética. Watson y Crick sabían, después de leer el trabajo de Oswald Avery que el ADN era la molecula portadora de la información genética.

De hecho, tenía más sentido si el orden de los nucleótidos no era repetitivo sino cambiante. La información podía ser codificada en la secuencia de ADN.

Erwin Chargaff también pensaba que el ADN era algo más que la unión de bloques repetitivos de tetranucleótidos. En un experimento fundamental aisló ADN de diferentes organismos y midió los niveles de cada una de las bases nitrogenadas.

Observó que la cantidad de Adenina era muy similar a la de timina, y lo mismo ocurría con la guanina y citosina. Si la teoría de Levene fuese correcta la cantidad de A, C, T y G debería ser la misma en todos los organismos. Y este no era el caso. En cambio, parecía que los nucleótidos se distribuían en cantidades iguales de A y T y de C y G. Los experimentos de Erwin Chargaff demostraron que la razón A/T y C/G era siempre constante en todos los seres vivos. Sin embargo Chargaff no fue capaz de proponer un a explicación de esa sorprendente pero quizás insignificante regularidad. Para W y C la ley de Chargaff constituyó una clave importante en su trabajo.

Con los datos disponibles Watson y Crick elaboraron un primer modelo de la molécula de ADN. Sin embargo este modelo contenía incongruencias difíciles de explicar. Melvin Bragg, el padre de las técnicas de difracción de rayos X y que obtuvo el premio novel a los 25 años de edad, le pidió Watson, tras contemplar su primer modelo, que abandonase el proyecto, ya que quienes parecían más cerca de elaborar un modelo valido eran los investigadores del Imperial College de Londres: Maurice Wilkings y Rosalind Frankling quienes contaban con experiencia en cristalografía de rayos X. Además, hay que recordar que la beca de que disfrutaba Watson no tenia nada que ver con el estudio de la estructura del ADN.

En la misma época, Linus Pauling, el químico más importante de la época, al otro lado del Atlántico usaba la cristalografía de difracción de rayos X para determinar la estructura de algunas proteínas. El trabajo de Pauling fue una referencia para Watson y Crick ya que Pauling prefería crear modelos moleculares, de cartón o de alambre que después trataba de cuadrar con los datos disponibles. Watson adoptó esa estrategia: prefería construir modelos a realizar experimentos. Sin embargo los datos experimentales eran indispensables para validar los modelos.

El hijo de Linus Pauling, les hizo llegar el boceto del artículo que su padre iba publicar con un modelo de ADN de tres hélices, con las bases nitrogenadas hacia el exterior y los azucares fosfato en el interior. Watson y Crick pudieron determinar, con la información de que disponían, que el modelo de Pauling era incorrecto -aunque no advirtieron a Pauling de su error- y aprovecharon el tiempo para retomar la elaboración de su propio modelo y reiniciar una carrera que ya creían perdida.

La historia culmina en el momento que Watson tiene acceso a la famosa foto 51, tomada por Rosalind Frankling. Maurice Wilkins, jefe de Rosalind, se la mostró a Watson en una visita de éste al Imperial College de Londres; pero sin el conocimiento de Rosalind. A pesar de que tenía un idea muy superficial de las técnicas cristalográficas de difracción de rayos X y de que tuvo la foto 51 ante sus ojos durante muy poco tiempo, Watson se quedó -según sus propias palabras-, con la boca abierta, porque le resultó evidente que esa imagen solo podía provenir de una molécula de forma helicoidal.

Con esta información y en muy poco tiempo Watson y Crick construyeron en los sótanos de laboratorio Cavendish un nuevo modelo, esta vez correcto. Es la foto habitual en la que aparecen orgullosos posando junto a la doble hélice. Habían ganado la carrera.



 

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