Un recorrido histórico por los descubrimientos científicos que comienzan a descifrar las cualidades del código genético.

Por: Dr. Álvaro Rosales Carballo.

A mediados del siglo pasado, el enfoque de la investigación biológica comenzaba a cambiar; y gracias a la capacidad resolutiva del microscopio se avanzó del nivel de estudio del órgano y el tejido hasta llegar a la célula.

Por cien años o más, la célula y su contenido fueron el dominio de los bioquímicos, los cuales desde el principio separaron a las principales sustancias de los seres vivos en: lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos.

Fue en 1868 cuando Johann Friedrich Miescher, un suizo de 24 años, estaba interesado particularmente en el núcleo celular, con la cual trabajó utilizando las células del pus, y en 1869 encontró un nuevo compuesto inesperado de naturaleza ácida y abundante fósforo al cual llamó “nucleína” , repitiendo su trabajo Hoppe-Seyler –editor de la primera revista de bioquímica-.

Pero no fue sino hasta 1870 cuando Miescher extrajo el primer ADN puro, tomado de núcleos celulares de esperma de salmón, surgiendo posteriormente el término “ácido nucleico” introducido por un alumno suyo Richard Altman.

Hacia la década de 1920 los investigadores notaron que había dos tipos de ácidos nucleicos, los ahora llamados ARN y ADN; siendo Avery el que identificara al ADN como portador directo de la información genética, en 1944 al experimentar con neumococos.

Más adelante varios investigadores comenzaron a trabajar con los virus que invaden a las bacterias: los bacteriófagos. Dentro de este grupo estaba James Watson, que en 1951 llegó al laboratorio Cavendish de Cambridge, Inglaterra, donde Crick trabajaba ya con el aspecto estructural de la molécula, del DNA.

Con el criterio de ambos, se estableció el marco conceptual para la identificación del ácido como la auténtica sustancia del gene y para la interpretación de su estructura.

DESCIFRANDO LA MÓLECULA

El descubrimiento de la estructura del DNA fue un drama intelectual de primer orden. De hecho, ya se había sospechado que el RNA tenía una conformación tridimensional específica, como lo interpretara Linus Pauling usando la difracción de rayos X.

Los trabajos de Franklin y Wilkins con fibras de un DNA altamente purificado, arrojaron datos más precisos. El DNA puede obtenerse en dos formas A y B que difieren en su grado de hidratación; la forma B es la biológicamente más importante, ésta última posee dos periodicidades: una principal de 0.34 nanómetros y otra secundaria de 3.4 nanómetros.

Con este escenario se contaba para la formulación de una conformación tridimensional de la molécula del ADN. El interés por el problema aumentó en gran manera debido a la penetrante pregunta de cómo la molécula de DNA puede replicarse con tal fidelidad.

Y entre 1949 y 1953 Chargaff y colaboradores aplicando técnicas cromatográficas cuantitativas separó y contó las cuatro bases contenidas en una muestra de hidrolizados de DNA aislados de distintos organismos.

Fue así como en 1953 Watson y Crick postularon un modelo preciso para la estructura tridimensional del DNA, basándose en los trabajos de Franklin, Wilkins y Chargaff –obteniendo por ello el premio Nobel de Fisiología en 1962.

Dicho modelo proponía dos cadenas polinucleotídicas dextrógiras arrolladas en forma de doble hélice alrededor de un mismo eje. Ambas cadenas con puentes fosfodiester 3’ 5’ -internucleótidos- en direcciones opuestas, que alternan moléculas de fosfato.

El arrollamiento es tal que no se pueden separar sin desenrollarse, este arrollado se llama: plectonémico. Las bases púricas y pirimídicas están apiladas en el interior de la duplohélice, con sus planos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice.

El apareamiento permisible de las bases es ADENINA-TIMINA y GUANINA-CITOSINA, debido que son las únicas parejas que entran en la hélice que tiene un espesor de 2 nanómetros. Y en esto reside el secreto mecanismo para transmitir la información de padres a hijos.

Las bases se hallan apiladas a una distancia respectiva de 0.34 nanómetro de centro a centro. En cada vuelta completa de la duplohélice hay exactamente 10 restos nucleótidos, lo que corresponde a 3.4 nanómetros que se habían observado en la periodicidad con el método de rayos X.

Y dado que las dos hebras del DNA duplohelicoidal son estructuralmente complementarias entre sí y contienen información complementaria, se postuló que la replicación del DNA durante la división celular debía tener efecto por replicación de las dos cadenas, donde cada cadena progenitora serviría como patrón especificador de la secuencia de bases de la hebra complementaria.

La cualidad biológica del DNA es fundamentalmente la de autoduplicarse, permitiendo a través de ella que los seres se reproduzcan y perpetúen, conservando sus características transmitidas por el código genético del que es portador el RNA.

La gran variedad que existe de moléculas de DNA se debe principalmente a diferencias en el orden de colocación de sus cuatro nucleótidos integrantes, así como a diferentes repeticiones de los mismos, que proporcionan una variedad infinita de combinaciones, cada una de las cuales será una diferente molécula de DNA.

Algunos científicos han dicho que dentro de poco habremos de tener un entendimiento razonable de todas las moléculas del mundo, pues Watson afirmó que el descubrimiento de la estructura del DNA sea posible “el evento más famoso en la historia de la Biología desde el libro de Darwin”, y ya tenemos en un principio ¡la molécula del secreto de la vida!