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ADN (3). ¿La triple hélice?
 

El día 25 de abril se cumplieron 60 años de la publicación, en 1953, del artículo seminal de James D. Watson y Francis H. C. Crick: “Molecular structure of nucleic acids: a structure for deoxyribose nucleic acid”, publicado en la revista Nature (171, 4356: 737-738).

En conmemoración de dicha efeméride, que dio lugar al impulso definitivo para el desarrollo de la moderna Biología Molecular, reproducimos a continuación el tercero de los cuatro artículos sobre el descubrimiento de la estructura del ADN escritos por el Dr. José María Riol Cimas, Profesor Titular de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad de La Laguna y miembro del Aula Cultural de Divulgación Científica. Los artículos primero y segundo se publicaron en esta página web el día 25 de abril de 2013. Todos aparecieron originalmente en 2.C = Revista Semanal de Ciencia y Cultura, el suplemento cultural del periódico diario La Opinión de Tenerife, y están disponibles en su formato original en la sección “Biblioteca” de esta página web.

ADN (3). ¿La triple hélice?

En noviembre de 1951 James Watson y Francis Crick propusieron una estructura equivocada para la molécula del ácido desoxirribonucleico (ADN). Las circunstancias que rodearon el “descubrimiento" estuvieron a punto de apartarles para siempre de la carrera por el ADN, que ellos mismos ganarían poco después de un año.



Un día de septiembre de 1951 apareció repentinamente por mi puerta una extraña y joven cabeza con rapado militar y ojos saltones y me espetó, sin decir nada más que hola: "¿puedo venir a trabajar aquí?". Se trataba de Jim Watson, que quería unirse al pequeño grupo de entusiastas de la Biología Molecular que yo dirigía en el Laboratorio Cavendish de Cambridge (Max F. Perutz).

Así, muy a la americana, se presentaba el biólogo norteamericano James Watson a quien, durante algún tiempo, iba a ser su jefe directo y que, sólo unos años más tarde, conseguiría desentrañar, tras más de veinte años y mucho esfuerzo, la compleja estructura de la molécula de hemoglobina. De este modo comenzaba Watson su fructífera estancia en Cambridge donde, junto a Francis Crick y en menos de dos años, descubriría la estructura del ADN, la molécula de la información genética, abriendo nuevos e insospechados cauces al desarrollo de la Bioquímica del siglo XX.

No obstante, el extraordinario éxito científico que significó el descubrimiento de la estructura del ADN bien pudo haberse retrasado o, muy probablemente, bien pudo haber caído de otro lado distinto al de Watson y Crick. En el mes de noviembre de 1951 ocurrió algo que estuvo a punto de dar al traste con las pretensiones de ambos científicos: una metedura de pata muy sonada que significó para sus autores el obligatorio abandono del estudio de la estructura del ADN durante más de un año. Esta es la historia.

A principios de los años cincuenta James Watson estaba absolutamente convencido, como buen miembro del grupo del fago, de que el ADN (y no las proteínas) era el material genético, algo no tan evidente para la mayoría de los científicos de aquellos años, a pesar de los resultados en esa línea obtenidos por Avery, Macleod y McCarty, publicados ya en 1944.

Convencido Watson como estaba, su único objetivo científico, desde que salió de los Estados Unidos de Norteamérica en 1950 con destino a Copenhague –su nuevo lugar de trabajo-, no era otro que  conocer la estructura química del ADN, paso previo para descubrir qué eran los genes y cómo controlaban la herencia celular. Así pues, a la vista de los resultados posteriores, lo mejor que le sucedió a Watson en Copenhague -donde el éxito científico no le acompañó- fue la invitación de Herman Kalckar, su director de investigación en Dinamarca, para acudir con él a la estación zoológica de Nápoles, donde tenía previsto pasar los meses de abril y mayo de 1951.

Precisamente en mayo tendría lugar en Nápoles un simposio sobre las estructuras de las macromoléculas biológicas, y allí estaría un tal Maurice Wilkins, del King´s College de la Universidad de Londres, para presentar una comunicación sobre el análisis estructural de los ácidos nucleicos mediante difracción de rayos X. Al final de la conferencia Wilkins presentó una fotografía que entusiasmó a Watson: no cabía la menor duda, aquello era la fotografía de una sustancia cristalina. Es decir, los genes  podían cristalizar, por lo tanto debían poseer una estructura regular. Esto tenía una importancia capital ya que, hasta ese momento, Watson consideraba la posibilidad de que el gen tuviera una estructura irregular, lo que complicaría en extremo su resolución estructural.

Es cierto que no eran éstas las primeras imágenes de difracción de rayos X por el ADN, pues William Astbury ya las había conseguido en 1938, pero las de Wilkins eran de una extraordinaria calidad, debido sobre todo a que había trabajado con fibras húmedas frente a la película seca de ADN empleada por Astbury. Esto renovó el entusiasmo de Watson quién, convencido de que los estudios de difracción de rayos X darían lugar a la determinación de la estructura del ADN, decidió buscar un lugar donde aprender esta técnica de la que lo desconocía prácticamente todo. El temor a ser rechazado por Wilkins en Londres, y la seguridad de que el famoso químico norteamericano Linus Pauling no le aceptaría en su laboratorio de Pasadena, dieron con Watson, casi por exclusión, en el laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. Ésta, la aparentemente menos favorable de las soluciones, resultó ser la mejor por varios motivos.

Puede decirse que, en Cambridge, James Watson encontró a su media naranja (científica) en la persona de Francis Crick. Como escribió algunos años más tarde en La Doble Hélice: "Era una verdadera suerte encontrar en el laboratorio de Max a alguien que supiese que el ADN era más importante que las proteínas". La excelente relación personal que se estableció de inmediato entre ellos hizo que, a los pocos días de conocerse, decidieran planificar la estrategia para obtener el más importante de todos los premios científicos: el Premio Nobel.

Tal pretensión, viniendo de cualesquiera otros dos científicos con sus antecedentes, hubiera resultado ridícula. James Watson no era más que un inteligente y ambicioso muchacho de 23 años, con nula formación en la técnica que supuestamente les había de llevar a la solución final, y Francis Crick un becario de investigación de 35 años que aún no había concluido su Tesis Doctoral, de futuro incierto y escaso curriculum. Pero ellos no eran cualesquiera y, sobre todo, no bromeaban con estos asuntos.

Desde el primer momento tuvieron muy claro que se trataba de derrotar al más peligroso de los competidores, nada menos que a Linus Pauling, el gran químico del Instituto de Tecnología de California, posteriormente recompensado con el Premio Nobel en dos ocasiones. Su reciente éxito en la resolución parcial de la estructura de las proteínas, con el descubrimiento de la hélice "alfa", les hacía sentirse muy incómodos, pues Watson y Crick pensaban que, si Pauling comprendía pronto que el ADN era la más importante de todas las moléculas, y aplicaba el mismo método empleado con las proteínas, probablemente en muy poco tiempo daría también con la estructura de la molécula de la vida; pero para eso primero tenía que disponer de las mejores fotografías de difracción de rayos X del ADN, y ésas, ¡ah!, ésas las tenía Wilkins.

No tardó Pauling en escribirle desde California para solicitar una copia, pero Wilkins se lo quitó de encima como pudo y, por supuesto, no le entregó las fotografías. Watson y Crick contaban con cierta ventaja: Wilkins era un viejo conocido de Crick, de modo que a éste no le costó mucho esfuerzo convencerle para tener una reunión en la que discutir sobre sus fotografías; incluso les indicó que la estructura tenía que ser una hélice, tal como indicaban ciertas características confirmadas por su colega Alex Stokes. Más aún, les confesó que el diámetro de la molécula de ADN era mayor de lo que cabría esperar de estar presente una única cadena polinucleotídica. Por lo tanto, necesariamente, la molécula debía estar constituida por, al menos, dos cadenas, aunque Wilkins se inclinaba a pensar en la existencia de una tercera. Pero, sin duda, lo mejor de la reunión fue la invitación que recibió Watson para asistir en el King´s College de Londres al seminario que daría Rosalind Franklin, en teoría ayudante de Wilkins, sobre su trabajo de los últimos meses.

Ya en noviembre de 1951, Rosalind Franklin, después de superar muchos obstáculos, estaba en condiciones de informar a los colegas más próximos sobre sus avances. Al seminario en el King's solo acudieron unas quince personas, y entre ellas Watson que, acostumbrado a confiar en su memoria, se limitó a escuchar sin tomar ni un solo apunte. En cambio se entretenía preguntándose qué aspecto tendría Rosalind sin gafas y con un peinado distinto. Watson dispondría de todo el año 1952 para arrepentirse de su exceso de confianza.

Franklin insistió en su opinión de que la única forma de establecer la estructura del ADN era mediante métodos cristalográficos, ignorando los recientes éxitos de Pauling en proteínas, quien empleaba, además, los modelos moleculares. Y sugirió, siempre con mucha prudencia, que los indicios apuntaban en la dirección de que el ADN era una molécula helicoidal, y que su esqueleto, constituido por azúcares y fosfatos debía situarse hacia el exterior de la hélice, mientras que las bases nitrogenadas se situarían en el interior. Además aportó medidas detalladas del contenido de agua en sus muestras de ADN.

Partiendo de la incompleta y distorsionada información obtenida por Watson en el King's, y apoyándose en la teoría de la difracción de rayos X por moléculas helicoidales que, recientemente, habían desarrollado Francis Crick y Bill Cochran, un brillante profesor de cristalografía del Cavendish, Watson y Crick se lanzaron, no sin cierta frivolidad, a la resolución del problema. Precipitadamente elaboraron un modelo para la molécula de ADN de hélice de tres cadenas, situando el esqueleto de azúcar y grupos fosfato en el centro de la estructura, quedando las bases orientadas al exterior (o sea, todo justamente al revés).

Eufóricos con su repentino "éxito", decidieron ponerse en contacto con el King's para mostrar el modelo a Wilkins, que se presentó a la mañana siguiente acompañado por Rosalind Franklin y otros dos colaboradores. Watson y Crick, que se las prometían muy felices, empezaron a ver como se derrumbaba su castillo de naipes. En aquella reunión Rosalind Franklin literalmente machacó el modelo propuesto, recalcando, con irritación, la inconsistencia de la propuesta teórica con sus datos experimentales de difracción de rayos X. Además, por si faltara algo, Watson se había equivocado ostensiblemente en el cálculo de la cantidad de agua presente en la molécula.

Watson y -sobre todo- Crick habían perdido la oportunidad de callarse. La metedura de pata fue tan comentada que John Randall, director del laboratorio de Biofísica del King's, y Sir Lawrence Bragg, director del Cavendish, se reunieron urgentemente en noviembre de 1951 para poner fin a aquella situación. Ambas instituciones recibían financiación del Consejo Británico de Investigaciones Médicas así que, con objeto de no malgastar los escasos recursos existentes, decidieron que no tenía sentido dejar el ADN en manos de aquel par de irresponsables ni un minuto más. A partir de ese momento el estudio del ADN, en Inglaterra, sería una exclusiva de los investigadores del King's College de Londres: Watson y Crick quedaban oficialmente apartados del ADN.

De manera que a Crick no le quedó más remedio que volver a enfrascarse en el estudio de la molécula de hemoglobina, objetivo de su tesis doctoral. Watson, por su parte, decidió emprender un proyecto de investigación sobre el virus del mosaico del tabaco, aunque aquello no era más que una tapadera para seguir en la pista de los ácidos nucleicos, en este caso el ácido ribonucleico (ARN).

Lo cierto es que, a finales de 1951, todo parecía indicar que los sueños de gloria de Watson y Crick habían terminado. No podían ni siquiera imaginar que, poco después de un año, y en sólo treinta y seis días, concluirían el genial trabajo sobre la estructura del ADN que les haría pasar a la historia de la ciencia y (tiempo al tiempo) de la humanidad.

Figura: La molécula de ADN y el código genético en un sello de correos de España de 1969. La imagen de este sello de correos se ha utilizado exclusivamente con fines docentes y divulgativos sin ánimo de lucro.

ACDC. 26Abr2013.


Enviado el Viernes, 26 abril a las 09:50:56 por divulgacioncientifica (2087 lecturas)
 
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