El jubileo del descubrimiento de la doble hélice
Este año se cumple el
cincuentenario de la publicación del trabajo de Watson y Crick con la
descripción de la estructura de la molécula de ADN y por esto se publicaron artículos
en periódicos, revistas científicas y de actualidad. Todos destacan su
significación, la brillante intuición de los autores, su extraordinaria
capacidad de procesar la información disponible, la competencia entablada con
Linus Pauling y la polémica acerca de la participación de otros investigadores
en su descubrimiento. Hace 10 años, en Medicina (Buenos Aires),
Pasqualini1 escribió un editorial en ocasión de los 40 años de la
publicación del trabajo y su relación con
la terapia génica. En la misma revista también han aparecido
editoriales, artículos y una mesa redonda sobre clonación, aspectos éticos de
la investigación, el genoma humano y relación entre la biología molecular y la
medicina2-6. Ahora Medicina (Buenos Aires) por intermedio de
este editorial y de su tapa se suma a los homenajes por el medio siglo del
descubrimiento.
En 1951 Watson se
incorporó al laboratorio Cavendish en Cambridge con Max Perutz como jefe del
grupo de biología molecular. Crick era uno de sus integrantes, Hugh Huxley y
John Kendrew lo completaban. El laboratorio era famoso desde que los Bragg,
padre e hijo, desarrollaron la difracción de Rayos X y luego premiados en 1915
con el Premio Nobel de Física. A comienzo de los años 50, dos investigadores,
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin en el King's College de Londres obtenían
promisorias imágenes de la molécula de ADN por difracción de rayos X. El ADN
forma cristales y su estimulación con Rayos X forma complejas imágenes sobre
una placa fotográfica relacionadas con su estructura.
Crick era un físico
inglés de 35 años y Watson un americano de 23 años, aficionado a la
ornitología, había obtenido su doctorado en virología a los 20 años de edad. Es
curioso pero ni Watson ni Crick estaban dedicados, al menos en forma oficial al
ADN. Crick escribía su tesis sobre cristalografía de proteínas y Watson debía
estudiar la estructura de la mioglobina. De acuerdo a Perutz7 la
llegada de Watson al laboratorio tuvo efectos "electrificantes" al plantear los
problemas desde la genética, no desde la química. Watson se entusiasmó con los
estudios de Wilkins, luego de escucharlo en un seminario en Nápoles. A tanto
llegó su interés por el tema que especuló con que la atención que Wilkins le
deparó a su hermana, recién llegada a Nápoles, podía ayudarlo para que el
cristalógrafo le mostrase más resultados sobre la molécula. Sufrió una frustración; la atención de Wilkins hacia su
hermana fue pasajera y tuvo que conformarse con lo escuchado en el seminario.
Se dedicaron a examinar, observar y cuestionar todos los datos existentes
acerca de la estructura del ADN. En pocas semanas Watson y Crick ya estaban
convencidos que el código genético estaba asociado a la estructura física del
ADN. Los experimentos de Chargaff indicaban una relación de igualdad entre las
bases que componen el ADN y en los Estados Unidos, Linus Pauling estudiaba la
estructura del ADN y se mostraba muy optimista por sus resultados. Watson y
Crick los conocían. Decidieron que lo iban a imitar y vencer en su terreno:
mucho sentido común, aplicación de simples leyes de química y el gran
conocimiento que Crick poseía sobre cristalografía y física. Sus principales
herramientas fueron modelos que hacían pensar en juguetes para niños. El hecho
trascendente de toda esta historia es la estructura que se descubrió, no la
forma en que se hizo.
Franklin les señaló el
error en el primer modelo de triple hélice del ADN que habían diagramado, lo
que llevó a una revisión de sus modelos y esquemas. A comienzos de 1953,
Maurice Wilkins les mostró a Watson y Crick sus mejores imágenes de la molécula
de ADN estudiadas con difracción de Rayos X. Sugerían una doble hélice. En
medio de las críticas de los colegas sobre su escasa formación en bioquímicas,
muy pronto las ideas de Watson y Crick entraron en resonancia y en pocas
semanas el laboratorio Cavendish fue el sitio de uno de los descubrimientos más
importantes de la historia de la ciencia.
El artículo se publicó el 25 de abril de 1953 en forma de carta en la revista Nature. Dos
artículos de Wilkins y Franklin sobre difracción de raxos X en ácidos nucleicos
figuran a continuación de la misma; un segundo artículo de Watson y Crick se
publicó en Nature a fines de mayo de ese año, de forma tal que en cinco
semanas el semanario británico publicó
4 trabajos fundamentales sobre la estructura del ADN. En las bibliotecas no es
raro verificar que el artículo de Watson y Crick falta en el número de la
revista, las dos páginas que lo contienen arrancadas por algún fanático
inescrupuloso. El tomo encuadernado con ese número se nota más usado que el
resto, y al tenerlo en las manos, es posible que se abra en donde debiera estar
el famoso artículo. El facsímil de la carta es reproducido en varios libros y
revistas, entre ellas en Nature de este año.
El artículo de Watson y
Crick tiene poco más de una página de extensión, seis referencias y una única
figura, la famosa doble hélice dibujada por la esposa de Crick. Los autores
agradecen la ayuda de Wilkins y Franklin.
Watson y Crick no sólo
sugieren un mecanismo para la herencia sino que además establecen que es su
estructura la que permite la función celular. La importancia del hallazgo está
en la primera frase del artículo:
We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid
(D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable
biological interest. (Deseamos
sugerir una estructura para la sal de ácido desoxiribonucleico (A.D.N.). Esta
estructura presenta nuevas características que son de considerable interés
biológico).
Casi al final del artículo
está una de las conclusiones más famosas de la historia de la ciencia:
It has not escaped our notice that the specific pairing we have
postulated immediately suggests a
possible copying mechanism for the genetic material. (No
se nos escapa que el apareamiento específico que hemos postulado sugiere de
inmediato un posible mecanismo de copiado para el material genético).
De acuerdo a Sydney
Brenner8 el artículo tuvo una tibia acogida por la comunidad
científica, en su mayoría bioquímicos de renombre que no percibieron el cambio
que representaba el artículo de Watson y Crick. Por revolucionario los encontró
desprevenidos. En Gran Bretaña, sólo el diario News Chronicle publicó
una nota sobre el descubrimiento con el título Nearer the secret of life (Más cerca del secreto de la vida)9. La estructura del ADN no es
mencionada en la tercera impresión en castellano de 1964 del texto Biología de
C. A. Villee, una traducción de la edición en inglés de 1957. El relativo
desinterés duró poco. Watson y Crick obtuvieron el Premio Nobel de Fisiología y
Medicina en 1962 junto a Maurice Wilkins. Rosalind Franklin había fallecido muy
joven en 1958 debido a un cáncer, y su vida, considerada la de una heroína
dejada de lado, ha sido reflejada en numerosos artículos y libros. La Fundación
Nobel impone un máximo de tres galardonados por especialidad, vivos. Ese mismo
año Pauling obtuvo su segundo premio Nobel, el de la Paz, en tanto que Perutz
obtuvo el de Química. En 1965 el tema era obligatorio en el curso de ingreso a
la Facultad de Medicina de Buenos Aires y está bien desarrollado en la sexta
edición del texto Biología Celular de De Robertis, Nowinski y Sáez, también de
1965.
En 1968 Watson publicó La
doble hélice10, un best seller durante muchos años.
Además de su valor histórico y científico, muestra la dedicación, el cinismo,
la competividad y hasta el rencor que suele encontrarse en la ciencia como en
los hombres que la hacen. En 1977, Watson fue nombrado director de los
laboratorios Cold Spring Harbor y en 1988 dirigió por un tiempo el Proyecto
Genoma Humano. En el año 2000, Watson publicó su autobiografía A passion for
DNA, Genes, Genomes and Society11. Crick, a diferencia de
su compañero, continuó su carrera de investigador y desde 1977 está dedicado a
las neurociencias, en el Instituto Salk en California. En 1988 publicó su libro What mad pursuit, a personal view of scientific discovery12 y
en 1994 apareció The astonishing hypothesis13,
un libro que refleja sus principales ideas acerca del funcionamiento del
sistema nervioso central.
Pocas veces en la
historia, un descubrimiento ha influenciado tanto a la ciencia como a la
sociedad. La doble hélice es reproducida en todas las formas del arte visual y
en la arquitectura, una imágen estética que deja de lado el hecho que el ADN
sea un ovillo de fibras enredadas en el interior del núcleo celular y en las
mitocondrias. En 1966 se entendió el código genético. Ahora conocemos la
vulnerabilidad del ADN frente a múltiples factores y cómo la célula trata de
reparar esos daños. Se ha desarrollado la biotecnología, el clonado de los
genes y la secuenciación completa de numerosos genomas. Plantas y animales
fueron convertidos en extensas cadenas de nucleótidos y algunos predicen que
nuestras células serán nuestros curricula vitae. Tuvimos que aceptar que
los seres humanos compartimos la mayoría de los genes con el resto de los
organismos y ahora es más precisa la historia evolutiva de los seres vivos. La
identificación de las personas por técnicas de biología molecular es moneda corriente
y ADN, un acrónimo del lenguaje cotidiano. Surge una nueva clasificación de las
enfermedades, de acuerdo a su origen génico, no tomando como base sus
manifestaciones clínicas. Cada vez es más intenso el debate acerca de las
influencias de los genes y del medio ambiente como causa de las enfermedades.
Por otro lado la
influencia de este descubrimiento en la práctica de la medicina ha sido lenta
en comparación a otros hallazgos como los Rayos X o la penicilina. Conocer la
causa de una enfermedad no siempre lleva rápidamente a encontrar su cura. Desde
1949 sabemos del defecto molecular de la anemia de células falciformes y la
enfermedad aún no tiene tratamiento. Lo mismo podemos decir sobre un gran
número de enfermedades infecciosas.
La doble hélice está desde
casi el inicio de la vida. Ahora celebramos el jubileo de su descubrimiento. No
lo hacemos con muchos otros hallazgos. La razón es que la vida se basa en esa
escalera en forma de hélice que se entrelaza y se deshace, simétrica y
complementaria, que se copia a sí misma. Watson y Crick abrieron una caja de
sorpresas, el descubrimiento se ha hecho público, ha ganado la calle. Los
resultados reverberan en nuestros dias y son celebrados como una epifanía.
Basilio A. Kotsias
Instituto de
Investigaciones Médicas A. Lanari
Universidad de Buenos
Aires
kotsias@mail.retina.ar
1. Pasqualini CD. De la
doble hélice a la terapia génica. Medicina (Buenos Aires) 1993;
53: 185-6.
2. Bergeu SD. Aspectos éticos y jurídicos del proyecto
genoma humano. Patentamiento de genes y secuencias. Medicina (Buenos Aires)
2000; 60: 729-30.
3. Penchaszadeh VB. Aspectos éticos y jurídicos
del proyecto genoma humano. Medicina
(Buenos Aires) 2000; 60: 731-3.
4. Pasqualini CD. Clonación. Medicina (Buenos
Aires) 2001; 61: 111-3.
5. Kornblihtt AR. Biología molecular y medicina. Medicina
(Buenos Aires) 2000; 60: 9-16.
6. Pasqualini CD. El genoma humano. Medicina
(Buenos Aires) 2001; 61: 243-6.
7. Perutz MF. Is science necessary?
Essays on science and scientists. New York: Dutton, 1989.
8. Brenner S. Outstanding papers in
biology. London: Current Biology Ltd, 1993.
9. Olby R. Quiet debut for the
double helix. Nature 2003; 421: 402-5.
10. Watson, JD. The double helix.
New York: Atheneum, 1968.
11. Watson JD. A passion for DNA. Genes, genomes, and society. New York:
Cold Spring Harbor Lab. Press, 2000.
12. Crick F. What mad pursuit. A
personal view of scientific discovery.
New York: Basic Books, 1988.
13. Crick F. The astonishing hypothesis.
New York: Charles Scribner's sons. 1994.