El conflicto por la estructura del ADN

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 Debido a su enorme importancia social, la gente espera que los científicos sean algo así como personas con valores éticos por encima del promedio casi cercano a La Santidad. Sin embargo, la realidad es diferente, los científicos somos seres humanos, y susceptibles a todas sus pasiones y bajezas.

La historia de muchos descubrimientos científicos es también la historia y el drama y conflictos de prioridades de muchos científicos por obtener la gloria y la fama eternos, y la historia del descubrimiento de la estructura del ADN es uno de los capítulos más dramáticos.

Linus Pauling

Las décadas entre los años 30s y mitad de los 50s del siglo XX fueron un caldo de cultivo para una nieva comunidad científica basada en el estudio de la biología a un nivel molecular basada en los instrumentos y la lógica de la química e inclusive de la física. Tal vez no existe autor que pueda conglomerar de forma tan especializada los tres grandes campos de las ciencias de la naturaleza como Linus Pauling “1901-1994”, el mayor genio que hubieran dado los químicos en el siglo XX. Pauling generalmente es mencionado debido a su principio de exclusión en la mecánica cuántica, pero lo que pocos saben es que su laboriosa mente tocó de forma profunda a la biología molecular, no solo en su empeño por lograr descubrir la estructura de las proteínas, sino también la del ADN.

Figura 14.  Primera fila: Linus Pauling y Robert Corey; segunda fila: Herman Branson y Sir Lawrence Bragg.

A mediados de los años 30s, Pauling, fue influenciado fuertemente hacia la biología debido a las prioridades económicas de la fundación Rockefeller, por lo que decidió investigar en las nuevas áreas de moda. A pesar de que ya había realizado un trabajo monumental en la estructura de las moléculas inorgánicas, y especialmente en la naturaleza del enlace químico visto a la luz de la teoría mecánico-cuántica, él había explorado de forma esporádica algunas moléculas de interés biológico en parte debido al reciente auge de la biología en el Instituto Técnico de California “Caltec”. Pauling interactuó con grandes biólogos como T. H. Morgan “1866-1945”, T. Dobzhansky “1900-1975”, C. Bridges “1889-1938” y A. Sturtevant “1891-1970”. Sus primeros trabajos en el área biológica se relacionaron con la estructura de la hemoglobina. Pauling demostró que la molécula de hemoglobina cambia su estructura cuando gana o pierde un átomo de oxígeno. Como resultado de esta observación, el decidió conducir más investigaciones relacionadas con la estructura de las proteínas en términos más generales.

Pauling empleó una metodología que le había sido bastante útil para el estudio de la estructura de los materiales inorgánicos como los cristales, hablamos de la difracción por rayos X. Sin embargo, las proteínas mostraron ser menos amenas a los rayos X que los cristales minerales. Este problema metodológico lo fastidiaría por al menos 11 años más. Sin embargo, su empeño se vería recompensado, en 1951 Pauling junto con Robert Corey “1897-1971” y Herman Branson “1914-1995” propusieron correctamente uno de los fundamentos más básicos de la biología molecular, la estructura secundaria de las proteínas, nos referimos a la alfa-hélice y a las beta-láminas. Pauling al igual que la mayoría de la comunidad científica pensaba que eran super-proteínas nucleares y no el ADN las moléculas encargadas de almacenarla información genética, pero aun así realizó una propuesta del modelo de la molécula del ADN (YouTube), su propuesta se puede resumir en la expresión, Triple Hélice. En el modelo de la triple hélice los grupos fosfato altamente negativos están en el centro del cilindro, lo cual hubiera causado una gran tensión electrostática “dos polos negativos no se llevan cuando están juntos”, es por esto que el modelo de Pauling requería grupos fosfato neutralizados, lo cual va en contra de las propiedades ácidas del ADN.

 El modelo de Pauling poseía varios conflictos con algunas observaciones experimentales de propiedades del ADN, un ejemplo es que en su estructura de Triple Hélice asumía que los grupos fosfato eran neutrales, lo cual entraba en conflicto con la naturaleza ácida del ADN. Sin embargo, a pesar de esto, otros grupos de investigación competidores se alarmaron sumamente cuando les llegó la noticia de que Pauling estaba trabajando en un modelo para la estructura del ADN, Sir Lawrence Bragg “1890-1971” uno de los líderes del grupo de investigación del laboratorio Cavendish había quedado decepcionado al perder la carrera por el descubrimiento de las estructuras secundarias de las proteínas. Por lo anterior le proporcionó un apoyó fundamental a los trabajos de James Watson “1928-vivo” y Francis Crick “1916-2004”. Este apoyo probablemente les permitió beneficiarse de los datos aun no publicados de Maurice Wilkins “1916-2004” and Rosalind Franklin “1920-1958” del grupo de investigación del King's College que mostraban evidencia de una hélice y una estructura plana uniéndose a lo largo del eje de la hélice.

A principios de 1953 Watson y Crick propusieron una estructura del Ad que se amoldaba de forma más parsimoniosa a los mejores datos que se tenían para la época, la cual sigue en vigencia actualmente y es popularmente conocida como la doble hélice. Tiempo más tarde Pauling, reconociendo que había perdido la carrera por lo que “tan solo un año antes” ahora se conocía era el verdadero fundamento químico de la herencia, citó varios de los errores y limitaciones que tuvo al formular su modelo de la triple hélice. Muchos historiadores de la ciencia están de acuerdo que el mayor problema de Pauling fue no tener acceso a las imágenes de difracción de rayos x logradas por el grupo de investigación de Rosalind Franklin, las cuales eran sin duda las mejores imágenes del ADN disponibles en su tiempo. Más allá de las acusaciones que se puedan realizar a Watson y Crick, su gran éxito se basó en preguntar, en obtener resultados de otros grupos de investigación, cosa que no tuvo Pauling, especialmente en los tan relevantes resultados del grupo de investigación de Rosalind Franklin.

Figura 15.   Rosalind Elsie Franklin (25 de julio de 1920-Londres, 16 de abril de 1958). Fue una química y cristalógrafa inglesa, responsable de importantes contribuciones a la comprensión de la estructura del ADN (las imágenes por difracción de rayos X que revelaron la forma de doble hélice de esta molécula son de su autoría), del ARN, de los virus, del carbón y del grafito.1​ Sus trabajos acerca del carbón y de los virus fueron apreciados en vida, mientras que su contribución personal a los estudios relacionados con el ADN, que tuvo un profundo impacto en los avances científicos de la genética, no se reconoció de la misma manera que los trabajos de James Dewey Watson, de Francis Crick y de Maurice Wilkins.

Pauling no tuvo acceso de forma directa a estos resultados para formular su fallido modelo de la triple hélice, aunque su asistente Robert Corey sí estuvo en contacto, aunque sea con algunos de ellos mientras estaba en una conferencia sobre la estructura de las proteínas en el verano de 1952 en Inglaterra. Pauling no pudo asistir debido a que su pasaporte había sido confiscado por razones políticas, él era un activista político de izquierda, lo cual en el ambiente paranoico de la guerra fría era considerado como comunismo, esta era fue conocida como el periodo McCarthy. Sin embargo, varios autores desestiman la influencia de este inconveniente, ya que Pauling recobró su pasaporte unas semanas más tarde, y pudo viajar a Inglaterra visitando varios grupos de investigación, excepto aquel que lo hubiera llevado a una fama inmortal más allá de la que ya había adquirido, el grupo de investigación en el que trabajaba Rosalind Franklin.

Rosalind Franklin

Uno de los muchísimos aportes de Rosalind Franklin “1920-1958” al modelo de la doble hélice fue su seminario en noviembre de 1951, donde ella presentó dos formas de la molécula, la tipo A y la tipo B, donde demostraba que la posición de los fosfatos debía estar localizada en la parte externa del cilindro. Entre los asistentes a este evento se encontraban James Watson “1928-vivo”. Adicionalmente, ella también especificó la cantidad mínima de agua que le daba estabilidad a la molécula, datos de considerable interés para cualquiera involucrado en el problema de generar un modelo estructural de la molécula del ADN. Otras contribuciones incluyen las mejores fotografías de la época sobre difracciones de rayos X de loa forma B del ADN conocida como la fotografía 51, la cual fue mostrada brevemente a James Watson por Maurice Wilkins “1916-2004” en enero de 1953, y un reporte escrito por un comité de biofísicos que coordinaba al King College llamado Medical Research Council “MCR” fue enviado al director de los laboratorios Cavendish, el doctor Max Perutz “1914-2002” bajo cuya autoridad trabajaban Crick y Watson.

Figura 16.  La fotografía 51. La famosa foto 51 obtenida por Rosalind Franklin, y que fue la piedra Rossetta para que la estructura del ADN pudiera ser representada por un modelo molecular.

Este reporte del MCR contenía datos del grupo de investigación del King College incluyendo algunos de los trabajos de Rosalind Franklin "1920-1958" y Raymond Gosling "1926-vivo", el cual fue entregado a Francis Crick, quien en ese momento trabajaba en una tesis sobre la estructura de la hemoglobina. La carta fue entregada directamente por Max Perutz. Uno de los aspectos más oscuros de toda esta historia es la ruta de la fotografía 51 aparentemente franklin le había entregado la fotografía a uno de sus alumnos de doctorado llamado Raymond Gosling debido a que ella se encontraba trasladando a otro centro de investigación. Aparentemente Gosling le entregó la carta a Maurice Wilkins quién a su vez se la entregó a Watson. Wilkins, Gosling y Franklin trabajaban en el mismo grupo de investigación, por lo que la transferencia de datos entre ellos es algo bastante normal, lo que no fue normal fue que la información fuese enviada a otro grupo de investigación sin el consentimiento de Franklin. De hecho, la carta del MRC era anormal en sí misma, la tradición inglesa establece que todo documento oficial debe ser secreto hasta que se realiza su publicación ante la comunidad científica, por lo que, los datos aun no publicados de Franklin y Gosling no debieron ser transferidos a otro grupo de investigación antes de su publicación. A pesar de esto Max Perutz no vio ningún daño en mostrarlos de todas formas a Crick.

El trabajo de Rosalind Franklin no fue reconocido en su tiempo, lo cual es una verdadera vergüenza para la comunidad científica de la época, sin su trabajo ningún grupo de investigación hubiera solucionado el problema de la estructura del ADN con la suficiente rapidez, como lo atestigua el hecho de que, sin sus datos, Pauling no fue capaz de dar con la respuesta correcta. El trabajo de Franklin solo comenzó a ser tomado en cuenta con el paso de las décadas, y con orgullo debemos decir que en la actualidad los expertos en la materia le atribuyen su justo lugar en la historia del ADN, sin embargo, aún queda un último peldaño por completar. Los docentes debemos hacer ver que las contribuciones de esta gran mujer fueron cruciales para el establecimiento del modelo de la doble hélice, demostrando que, esos “otros” en la historia de la ciencia son relevantes en su construcción, más aún que los héroes tradicionales que son trasferidos a los libros de texto.