lectura del ADN
50 años de la doble hélice: la molécula más bella del mundo por Martín Bonfil Olivera
Todos sabemos lo importante que es el ADN: los genes que están en el núcleo de cada
una de nuestras células están hechos de ADN. Desde ahí controlan qué proteínas fabrica
la célula y cuándo. Como las proteínas forman el material del que están hechas las células,
y además regulan las reacciones químicas que se llevan a cabo ahí dentro, resulta
que los genes del núcleo controlan indirectamente todas las actividades de una célula (y
por lo tanto, de todo ser vivo).
En el siglo XXI nos encontramos con el tema de los genes a cada paso: hablamos de
enfermedades genéticas, causadas por defectos en la información de los genes. Podemos
fabricar sustancias útiles por medio de la “ingeniería genética”, que es una forma
elegante para decir que introducimos en un organismo genes de otro. En todos lados se
discuten los pros y contras de la clonación, o producción de un organismo que contenga
exactamente los mismos genes que otro. Se habla también de los peligros y beneficios
que puede acarrear la creación de plantas y animales transgénicos (los que contienen
genes procedentes de otra especie). En pocas palabras, estamos viviendo plenamente
en la era de la genética. Sin embargo, todo esto comenzó con un descubrimiento hecho
hace medio siglo.
El 25 de abril de 1953 se publicó en la revista inglesa Nature uno
de los artículos científicos más importantes de la historia. Se titulaba
Estructura molecular de los ácidos nucleicos. Una estructura
para el ácido nucleico de desoxirribosa, y estaba firmado precisamente
por J. D. Watson (figura 1.12) y F. H. C. Crick.
El título no parece muy emocionante, pero hizo que sus autores recibieran, nueve años
después, el premio Nobel de fisiología y medicina. El artículo fue la culminación del
trabajo de muchas personas durante varios años. Puede considerarse que con su publicación
se inició la era de la genética moderna. Y cuando decimos “genética moderna”
nos referimos a la genética molecular: a partir del artículo de Crick y Watson pudo entenderse
cómo estaban hechas las moléculas de la herencia.
Armando el rompecabezas de la vida
Watson y Crick partieron del muy sensato principio de que para entender cómo funciona
algo, primero hay que saber cómo está hecho. Por ello, decidieron concentrarse en
averiguar la estructura molecular del ADN.
En 1951, cuando comenzaron a investigarlo, ya se conocía algo sobre la estructura de la
intrigante molécula. Se sabía, por ejemplo, que contenía carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y fósforo. También se sabía que está formada por largas cadenas de unidades
llamadas nucleótidos. La columna vertebral de la molécula está formada por fósforo (en
forma de grupos fosfato) y el azúcar desoxirribosa. De esta columna sobresalen las llamadas
bases púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (timina y citosina). Se pensaba
que, de alguna manera, la información genética del ADN estaba “escrita” en el orden de
las bases en la molécula. Lo que no se sabía era cuántas cadenas formaban una molécula,
ni cómo se acomodaban una respecto a otra.
Finalmente, se contaba también con un dato curioso: estudiando ADN de diversas especies,
el bioquímico austriaco Erwin Chargaff había encontrado que el contenido de adenina
era siempre igual que el de timina, y el de guanina era igual al de citosina (aunque
las proporciones de adenina + timina y guanina + citosina variaban según el organismo
de que se tratara). Nadie podía imaginar qué significaban estas “reglas de Chargaff”,
pero estaba claro que no se trataba de una coincidencia.
Por aquel entonces, Watson era un “niño genio” de 23 años. Había obtenido su doctorado
en Chicago, donde se había especializado en ornitología (el estudio de los pájaros).
Había ido a Copenhague, Dinamarca, a estudiar genética, pero como encontró poco
estimulante el ambiente, decidió mejor ir a Cambridge, Inglaterra, al famoso Laboratorio
Cavendish, donde se aplicaba una nueva técnica conocida como “cristalografía por
difracción de rayos X” (véase recuadro) para estudiar la estructura de moléculas biológicas,
sobre todo proteínas.
Crick, por su parte, tenía 33 años y, luego de estudiar Física y trabajar en el desarrollo
del radar, durante la Segunda Guerra Mundial, había ido a dar al mismo laboratorio. Se
reconocía ampliamente su gran inteligencia, pero hasta el momento no había logrado
obtener un éxito importante. Como la mayor parte de los científicos que trabajaban ahí,
se interesaba en averiguar la estructura molecular de las proteínas.
La molécula más bella del mundo
Quizá la característica más impresionante de la molécula de ADN es su belleza. Se trata
de una estructura simétrica, armoniosa, que impresiona con su mezcla de sencillez y
complejidad. Cuando Crick y Watson (figura 1.13) la observaron por primera vez, pensaron,
entusiasmados que “una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir”. Pero
la belleza de la molécula no se halla sólo en su forma: también radica en la casi increíble
simplicidad con que se reproduce a sí misma, conservando el orden de sus bases —la
información genética— a lo largo de millones de generaciones.
Cuando Watson, jugando con sus modelos, se topó con la idea fallida de la unión entre
bases iguales, faltaban sólo unos pocos ajustes para dar con la estructura correcta. En
poco tiempo se dio cuenta de que también podían formarse otro tipo de pares unidos
por puentes de hidrógeno, esta vez uniendo una base púrica con una pirimídica: la adenina
podía unirse perfectamente sólo con la timina, y la guanina sólo con la citosina.
Inmediatamente se lo comunicó a Crick, quien verificó que con los nuevos pares de
bases podía construirse una hélice estable. También se dieron cuenta de que esta nueva
configuración resolvía el problema del ancho de la molécula (ahora todos los “escalones”
de la escalera de caracol eran del mismo ancho, formados por una base grande y otra
pequeña). Y por si fuera poco, seguía permitiendo que una cadena sirviera como molde
para construir la otra. Sólo que ahora, en vez de que el orden de las bases fuera idéntico,
las dos cadenas eran complementarias. Pero había algo más importante todavía: la
nueva estructura explicaba, en forma totalmente natural, las extrañas reglas de Chargaff:
ahora estaba claro por qué la cantidad de adenina en cualquier molécula de ADN tenía
que ser igual a la de timina, y la de guanina a la de citosina. Las piezas sobrantes del
rompecabezas finalmente habían caído en su lugar. A partir de ese momento, la ruta fue
directa. El modelo de la doble hélice fue comprobado ampliamente en los años siguientes,
y abrió nuevas y prometedoras vías de investigación. Nueve años después, en 1962,
James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el premio Nobel de fisiología
o medicina por su descubrimiento. Rosalind Franklin había muerto en 1958.
Con base en conocimientos de Química y datos físicos obtenidos por Franklin y Wilkins,
Watson y Crick pudieron desentrañar el más profundo secreto de la Biología. El
resultado fue de una simplicidad admirable. Al igual que el físico Fritz Houtermans,
quien en 1929 fue el primero en desentrañar la cadena de reacciones nucleares que
hacen que el Sol brille, Crick y Watson pudieron enorgullecerse de ser los primeros en
deslumbrarse con la belleza de la doble hélice, situada en el núcleo mismo de la vida.
Desde entonces, y hasta llegar a la actual era de la genética, la perfección de esta molécula
sigue fascinando a quienes la conocemos. Entender la doble hélice, puente entre la
Química y la Biología, es admirarla.
Sobre el autor: Martín Bonfil Olivera es químico farmacéutico biólogo y divulgador de
la ciencia. Trabaja en la Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM. Colabora
con diversas publicaciones y escribe la columna mensual “Ojo de mosca” en la
revista ¿Cómo ves?
Fuente: http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/53/50-anos-de-la-doble-helice-la-molecula-mas-bella-del-mundo
Todos sabemos lo importante que es el ADN: los genes que están en el núcleo de cada
una de nuestras células están hechos de ADN. Desde ahí controlan qué proteínas fabrica
la célula y cuándo. Como las proteínas forman el material del que están hechas las células,
y además regulan las reacciones químicas que se llevan a cabo ahí dentro, resulta
que los genes del núcleo controlan indirectamente todas las actividades de una célula (y
por lo tanto, de todo ser vivo).
En el siglo XXI nos encontramos con el tema de los genes a cada paso: hablamos de
enfermedades genéticas, causadas por defectos en la información de los genes. Podemos
fabricar sustancias útiles por medio de la “ingeniería genética”, que es una forma
elegante para decir que introducimos en un organismo genes de otro. En todos lados se
discuten los pros y contras de la clonación, o producción de un organismo que contenga
exactamente los mismos genes que otro. Se habla también de los peligros y beneficios
que puede acarrear la creación de plantas y animales transgénicos (los que contienen
genes procedentes de otra especie). En pocas palabras, estamos viviendo plenamente
en la era de la genética. Sin embargo, todo esto comenzó con un descubrimiento hecho
hace medio siglo.
El 25 de abril de 1953 se publicó en la revista inglesa Nature uno
de los artículos científicos más importantes de la historia. Se titulaba
Estructura molecular de los ácidos nucleicos. Una estructura
para el ácido nucleico de desoxirribosa, y estaba firmado precisamente
por J. D. Watson (figura 1.12) y F. H. C. Crick.
El título no parece muy emocionante, pero hizo que sus autores recibieran, nueve años
después, el premio Nobel de fisiología y medicina. El artículo fue la culminación del
trabajo de muchas personas durante varios años. Puede considerarse que con su publicación
se inició la era de la genética moderna. Y cuando decimos “genética moderna”
nos referimos a la genética molecular: a partir del artículo de Crick y Watson pudo entenderse
cómo estaban hechas las moléculas de la herencia.
Armando el rompecabezas de la vida
Watson y Crick partieron del muy sensato principio de que para entender cómo funciona
algo, primero hay que saber cómo está hecho. Por ello, decidieron concentrarse en
averiguar la estructura molecular del ADN.
En 1951, cuando comenzaron a investigarlo, ya se conocía algo sobre la estructura de la
intrigante molécula. Se sabía, por ejemplo, que contenía carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y fósforo. También se sabía que está formada por largas cadenas de unidades
llamadas nucleótidos. La columna vertebral de la molécula está formada por fósforo (en
forma de grupos fosfato) y el azúcar desoxirribosa. De esta columna sobresalen las llamadas
bases púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (timina y citosina). Se pensaba
que, de alguna manera, la información genética del ADN estaba “escrita” en el orden de
las bases en la molécula. Lo que no se sabía era cuántas cadenas formaban una molécula,
ni cómo se acomodaban una respecto a otra.
Finalmente, se contaba también con un dato curioso: estudiando ADN de diversas especies,
el bioquímico austriaco Erwin Chargaff había encontrado que el contenido de adenina
era siempre igual que el de timina, y el de guanina era igual al de citosina (aunque
las proporciones de adenina + timina y guanina + citosina variaban según el organismo
de que se tratara). Nadie podía imaginar qué significaban estas “reglas de Chargaff”,
pero estaba claro que no se trataba de una coincidencia.
Por aquel entonces, Watson era un “niño genio” de 23 años. Había obtenido su doctorado
en Chicago, donde se había especializado en ornitología (el estudio de los pájaros).
Había ido a Copenhague, Dinamarca, a estudiar genética, pero como encontró poco
estimulante el ambiente, decidió mejor ir a Cambridge, Inglaterra, al famoso Laboratorio
Cavendish, donde se aplicaba una nueva técnica conocida como “cristalografía por
difracción de rayos X” (véase recuadro) para estudiar la estructura de moléculas biológicas,
sobre todo proteínas.
Crick, por su parte, tenía 33 años y, luego de estudiar Física y trabajar en el desarrollo
del radar, durante la Segunda Guerra Mundial, había ido a dar al mismo laboratorio. Se
reconocía ampliamente su gran inteligencia, pero hasta el momento no había logrado
obtener un éxito importante. Como la mayor parte de los científicos que trabajaban ahí,
se interesaba en averiguar la estructura molecular de las proteínas.
La molécula más bella del mundo
Quizá la característica más impresionante de la molécula de ADN es su belleza. Se trata
de una estructura simétrica, armoniosa, que impresiona con su mezcla de sencillez y
complejidad. Cuando Crick y Watson (figura 1.13) la observaron por primera vez, pensaron,
entusiasmados que “una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir”. Pero
la belleza de la molécula no se halla sólo en su forma: también radica en la casi increíble
simplicidad con que se reproduce a sí misma, conservando el orden de sus bases —la
información genética— a lo largo de millones de generaciones.
Cuando Watson, jugando con sus modelos, se topó con la idea fallida de la unión entre
bases iguales, faltaban sólo unos pocos ajustes para dar con la estructura correcta. En
poco tiempo se dio cuenta de que también podían formarse otro tipo de pares unidos
por puentes de hidrógeno, esta vez uniendo una base púrica con una pirimídica: la adenina
podía unirse perfectamente sólo con la timina, y la guanina sólo con la citosina.
Inmediatamente se lo comunicó a Crick, quien verificó que con los nuevos pares de
bases podía construirse una hélice estable. También se dieron cuenta de que esta nueva
configuración resolvía el problema del ancho de la molécula (ahora todos los “escalones”
de la escalera de caracol eran del mismo ancho, formados por una base grande y otra
pequeña). Y por si fuera poco, seguía permitiendo que una cadena sirviera como molde
para construir la otra. Sólo que ahora, en vez de que el orden de las bases fuera idéntico,
las dos cadenas eran complementarias. Pero había algo más importante todavía: la
nueva estructura explicaba, en forma totalmente natural, las extrañas reglas de Chargaff:
ahora estaba claro por qué la cantidad de adenina en cualquier molécula de ADN tenía
que ser igual a la de timina, y la de guanina a la de citosina. Las piezas sobrantes del
rompecabezas finalmente habían caído en su lugar. A partir de ese momento, la ruta fue
directa. El modelo de la doble hélice fue comprobado ampliamente en los años siguientes,
y abrió nuevas y prometedoras vías de investigación. Nueve años después, en 1962,
James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins recibieron el premio Nobel de fisiología
o medicina por su descubrimiento. Rosalind Franklin había muerto en 1958.
Con base en conocimientos de Química y datos físicos obtenidos por Franklin y Wilkins,
Watson y Crick pudieron desentrañar el más profundo secreto de la Biología. El
resultado fue de una simplicidad admirable. Al igual que el físico Fritz Houtermans,
quien en 1929 fue el primero en desentrañar la cadena de reacciones nucleares que
hacen que el Sol brille, Crick y Watson pudieron enorgullecerse de ser los primeros en
deslumbrarse con la belleza de la doble hélice, situada en el núcleo mismo de la vida.
Desde entonces, y hasta llegar a la actual era de la genética, la perfección de esta molécula
sigue fascinando a quienes la conocemos. Entender la doble hélice, puente entre la
Química y la Biología, es admirarla.
Sobre el autor: Martín Bonfil Olivera es químico farmacéutico biólogo y divulgador de
la ciencia. Trabaja en la Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM. Colabora
con diversas publicaciones y escribe la columna mensual “Ojo de mosca” en la
revista ¿Cómo ves?
Fuente: http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/53/50-anos-de-la-doble-helice-la-molecula-mas-bella-del-mundo
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