ESTRUCTURA DEL ADN, Descubrimiento de Crick y Watson - Cristalografía Por Rayos X

 

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FRANCIS CRICK Y JAMES DEWEY WATSON:
PROYECTO GENOMA HUMANO
La cristalografía por rayos-X:
Francis Crick nació en Northampton, Inglaterra, en 1916. Estudió física en la Universidad de Londres, y trabajó con radares durante la Segunda Guerra Mundial. En 1946 asistió a una conferencia de Linus Pauling que le abrió los ojos a las posibilidades de un descubrimiento original en biología molecular. Esto lo llevó a realizar investigaciones de biología en Cambridge; en 1949, cuando tenía treinta y tres años, se sumó al Consejo de Investigaciones Médicas del Laboratorio Cavendish en la universidad.

James Dewey (Jim) Watson nació en Chicago, en 1928, y era un niño prodigio. Entró en la Universidad de Chicago a los quince años y se graduó a los diecinueve; tres años después obtuvo un doctorado por la Universidad de Indiana. Mientras preparaba el doctorado, leyó un libro del físico austriaco Erwin Schródinger titulado ¿Qué es la vida?, que lo persuadió de que el estudio de los genes ofrecía excitantes perspectivas de descubrimientos.

En 1951 asistió a una conferencia en Nápoles, donde conoció a Maurice Wilkins, un físico neozelandés de treinta y tres años nacido en las Islas Británicas, que había trabajado con la bomba atómica en Estados Unidos, pero que se había alejado de la física nuclear horrorizado por las consecuencias de ese trabajo.

Como Watson, Wilkins había sido inspirado por ¿Qué es la vida? de Schroidinger. Trabajaba en la estructura de las moléculas orgánicas grandes, en el Consejo de Investigaciones Médicas del King’s College de la Universidad de Londres, usando la misma técnica del análisis de difracción por rayos-X que el equipo de Pauling en la CalTech.

La descripción que le hizo Wilkins de su trabajo reforzó el interés dc Watson por el tema, y fue aceptado para realizar investigaciones en el Laboratorio de Cavendish. Llegó a Cambridge poco después de cumplir veintitrés años, y estableció inmediatamente una buena relación con Crick, que por entonces tenía treinta y cinco años.

Crick y Watson estaban dispuestos a investigar la estructura del ADN, pero sus superiores los desanimaron, ya que eran conscientes del trabajo que llevaban a cabo en el King’s College. Se suponía que los trabajos del King’s eran un esfuerzo común de Wilkins y una química británica de treinta años llamada Rosalind Franklin, pero en realidad ambos estaban enfrascados en una lucha de personalidades. Franklin era una cristalógrafa muy experimentada.

La cristalografía era una tecnología exigente, basada en la técnica de difracción de los rayos-X, esencial en la investigación de la estructura de las moléculas grandes. Se trataba de una tecnología en la que ni Watson ni Crick tenían ninguna experiencia, así que hicieron lo mejor que pudieron con la única alternativa a su alcance, la construcción de modelos. Pero sin las pistas que podía proporcionar la cristalografía, fueron incapaces de realizar progresos reales, y sólo era cuestión de tiempo que el equipo de Pauling, en la CalTech, que dominaba ambas técnicas, diera con la respuesta correcta.

El libro de Pauling, La naturaleza del enlace químico, se convirtió en la Biblia de Watson en sus esfuerzos por construir un modelo plausible, y para mayor frustración, tanto el director del Laboratorio de Cavendish, Lawrence Bragg, como el director de la Unidad de Cristalografía, Max Perutz, eran cristalógrafos expertos. Pero insistieron en que la buena voluntad del Consejo de Investigaciones Médicas no debía correr el riesgo de duplicar la investigación del King’s College.

No era cuestión de determinar la composición química de la molécula de ADN. Por entonces se sabía que estaba compuesta por una serie de bases de cuatro clases: timina (T), guanina (G), citosina (C) y adenina (A), unidas por parejas en una estructura de fosfato-azúcar. Pero nadie sabía cuál era la forma de la estructura ni cómo se unían las parejas de bases. Sin las respuestas a estas preguntas, no se podía comprender realmente el mecanismo detallado de la herencia y no existía ninguna posibilidad de aplicar el conocimiento teórico a los problemas de la vida común como las enfermedades hereditarias.

Irónicamente, el descubrimiento definitivo llegó poco después de que Crick y Watson asistieran a un seminario en el que parecieron malinterpretar la presentación que Franklin hizo de su investigación. Volvieron a Cambridge, construyeron un modelo e invitaron a la pareja de Londres para que lo viera.., pero Franklin echó por tierra todas sus ideas. No mucho después, con la ayuda de Wilkins, Watson consiguió ver una de las cristalografías por rayos-X de Franklin con una claridad increíble. En cuanto la vio, estuvo seguro de que sabía cómo interpretarla.

De vuelta a Gambridge, Crick y él consiguieron permiso para utilizar los servicios del taller del laboratorio para construir un modelo de la molécula a gran escala. Tras cinco semanas frenéticas de prueba y error, el modelo estaba listo para ser revelado. Tenía forma de doble hélice, una larga y tortuosa escalera en la que los peldaños eran innumerables secuencias de pares de bases: lA, CG, AT, TA, CC, etc.

La estructura del ADN y los Genes:

Los rasgos principales de una molécula de ADN son:

a. Una "escalera en espiral", con barandillas de azúcar-fosfato formando una doble hélice.

b. Una larga sucesión de «escalones», hecha a base de parejas entrelazadas de bases de adenina (A) y timina (T), o guamina (G) y citosina (C).

1. Un «gen» normalmente tiene una longitud de varios miles de bases.

2. La secuencie de bases en os genes codifica a información necesaria para fabricar las proteínas que determinan la anatomía y la fisiología de toda criatura viviente.

3. Los genes están localizados en los cromosomas, que son largas hileras de proteína y ADN mezclados.

4. En la reproducción sexual, la secuencia de genes del óvulo fertilizado es diferente de la de los padres, haciendo que todos los individuos descendientes sean únicos.

5. En gemelos idénticos, la secuencie genética es diferente de la de los padres pero idéntica en cada hermano, porque son el resultado del fraccionamiento de un óvulo fertilizado.

6. Cuando las células se dividen y se multiplican durante el crecimiento del embrión, las parejas de bases se abren como una cremallera. Cada mitad de una pareja de bases tiene la habilidad de hacer «crecer» una nueva compañera en su nuevo hogar, asegurando así que la «información» de cada célula es la misma.

El 7 de marzo de 1953 se la enseñaron a sus colegas. El 25 de abril, un corto y modesto escrito en la revista Nature, titulado La estructura molecular de los ácidos nucleicos, informó al mundo de uno de los descubrimientos más significativos en la historia de la ciencia, aunque quedó un poco ensombrecido por la primera ascensión al Everest seis semanas después. Pero su importancia pronto quedó establecida y dio origen a una explosión de investigaciones genéticas y de descubrimientos que todavía continúa.

En 1962, Crick, Watson y Wilkins compartieron el Premio Nobel de Medicina. El nombre de Rosalind Franklin no fue mencionado, había muerto de cáncer en 1958, a los treinta y siete años, víctima —como Marie Curie— de la radiación a la que se había expuesto durante su trabajo. No se conceden premios Nobel a título póstumo. (PROYECTO GENOMA HUMANO)

Publicación del Descubrimiento de Watson y Crick en la Revista NTURE

Publicación del Descubrimiento de Watson y Crick en la Revista NATURE

PARA SABER MAS...
En sus comienzos, la genética fue totalmente ignorada; hoy, es al contrario. Mendel no recibió atención alguna, porque su trabajo no parecía importante; sin embargo, en la actualidad los genes están por todas partes, nos fascinan sus promesas y nos inquietan sus amenazas. Los genetistas han hecho hincapié rápidamente tanto en unas como en otras. Por algo se ha dicho que las cuatro letras del código genético están en boca de todo el mundo.

Los avances de las últimas décadas han sido sorprendentes. Disponemos de la secuencia completa del ADN que compone los 60.000 genes activos necesarios para formar un ser humano y pronto tendremos la de todo el llamado ADN «basura» (que quizá revele más cosas de lo que su nombre indica). 10.000 enfermedades distintas poseen un componente hereditario y, en principio, sabemos por lo menos los genes que están implicados.

Esto suscita tanto esperanzas como temores. En el caso de las enfermedades controladas por un gen, como la anemia de células falciformes o la fibrosis quística, resulta más fácil identificar los portadores y los fetos en situación de riesgo. Como es posible dañar un gen de muchas maneras (hay más de 1.000 mutaciones conocidas responsables de la fibrosis quística), las pruebas no son sencillas y la mejor solución es decir a los afectados que son portadores, más que tranquilizarles diciéndoles que no lo son. Con todo, la decisión de quedarse embarazada o continuar con el embarazo será algo más fácil cuando las pruebas resulten menos ambiguas.

Es posible adquirir en el mercado pruebas para detectar los genes que predisponen a padecer fibrosis quística y cáncer de mama; y el desarrollo de «chips» de ADN capaces de examinar muchos genes de forma simultánea indica que pronto se venderán más. La medicina tendrá que tratar cada vez más casos de personas que, de forma acertada o no, han recibido el diagnóstico de estar en situación de riesgo.
Ahora somos conscientes de que mucha gente fallece por culpa de enfermedades genéticas o con un componente genético. En algunos casos, será posible comunicarles su grave situación; pero ¿por qué querríamos hacerlo? A veces, la información resulta útil. Quienes hereden una predisposición a determinadas formas de cáncer de colon, por ejemplo, pueden recibir la ayuda de la cirugía mucho antes de que se manifieste la enfermedad. En el caso de otras enfermedades, es posible advertir a personas en situación de alto riesgo de que eviten ambientes peligrosos para ellos. Fumar es peligroso, pero pocos fumadores logran dejarlo. No obstante, cualquier persona portadora de una forma alterada de una enzima responsable de fluidificar la mucosidad de los pulmones se ahogaría en sus propios esputos si fumara; lo que podría convencerla de que no lo hiciera. El conocimiento también puede resultar peligroso, sobre todo cuando están implicados los seguros médicos.

El tipo de medicina con más éxito siempre ha sido la prevención en lugar de la curación. La genética no es distinta y la posibilidad de que la terapia génica sustituya el ADN dañado a la vuelta de la esquina, como los últimos diez años. La cirugía genética (la capacidad de cortar fragmentos de ADN y colocarlos a sitios nuevos) ha conseguido avances notables, pero hasta el momento no ha hecho mucho para curar enfermedades.

A pesar de todo, es posible que ayude a impedir que la población mundial muera de hambre, por lo menos ésa es la opinión de los entusiastas de los alimentos transgénicos. Puede que tengan razón. Ha resultado increíblemente sencillo mover genes vegetales de un sitio a otro. Ya existen cultivos que han sido modificados para conferirles resistencia a parásitos o a herbicidas artificiales (lo que implica la posibilidad de fumigar el campo sin que la cosecha salga perjudicada).

El optimismo comercial en Europa, si no en Estados Unidos, ha coincidido con la preocupación de la opinión pública sobre los riesgos que esos alimentos suponen para la salud. Que la gente se preocupe por el remoto riesgo de que los alimentos transgénicos sean perjudiciales para la salud cuando está dispuesta a consumir hamburguesas con queso que, decididamente, sí suponen un riesgo, es algo que deja perplejos a los científicos, pero la ciencia no es tan importante como aquello que los consumidores están dispuestos a aceptar. A menos que se produzca un cambio de actitud, es poco probable que se cumpla la esperanza de introducir genes de nutrientes esenciales en los cultivos del Tercer Mundo.

 

Fuente Consultada:
Historias Curiosas de la Ciencia de Ciril Aydon
GENÉTICA Para Todos Jones-Van Loon
El Jardín de Newton de José Manuel Sánchez Ron


Especies y Eugenesia

Descargar Apunte de Biología Celular

Vida en el Planeta Tierra


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