El ADN, la molécula

FacebooktwitterredditlinkedinFacebooktwitterredditlinkedin

El ADN, la molécula

Rocío Bautista Moreno, phD
Unidad de Bioinformática. Centro de Supercomputación y Bioinnovación. Universidad de Málaga

Hoy sabemos que el ADN es la molécula más importante de los seres vivos, es la portadora de la información que determina la complejidad de los organismos. Este papel no se descubrió en poco tiempo y fueron muchos los investigadores de distintas épocas y áreas involucrados en determinar y estudiar la naturaleza del ADN. Pero, ¿cómo se llegó a intuir la existencia de una molécula que almacena la información?

Desde edades muy antiguas se observaba que las características de los organismos se heredaban a la descendencia, por lo que toda esa información debía provenir o estar almacenada en algún lugar. De estas observaciones derivaron teorías como la pangénesis (figura 1), donde el filósofo griego Anaxágora (500-428 a. C.) describió que las características de las distintas partes en las que se compone un organismo viajan hasta las gónadas masculinas conformando un pequeño ser que será implantado en el vientre femenino para su desarrollo. Una teoría lejos de la realidad pero que ya dilucidaba la existencia de un motor de transmisión de información a la descendencia.

 

Más allá de lo que se pudo observar a simple vista, el desarrollo de nuevas técnicas ayudaron a poder contestar muchos interrogantes. Así, y gracias al descubrimiento del microscopio (que ayudó a describir la morfología de muchos microorganimos y células),  y a las técnicas de visualización de estructuras celulares, Karl Wilhelm von Nägeli en 1842 pudo describir unas grandes estructuras en los núcleos de las células de las plantas a las que denominó cromosomas [1]. Esta definición estaba dada desde el punto de vista de la citología, por lo que no fue hasta el año 1865, gracias a los descubrimientos de Gregor Medel, donde se comenzó a sospechar la existencia de una entidad que transmitía la información a la descendencia, a la cual G. Mendel denominó factores [3]. Más tarde, y a través de los experimentos sobre las estructuras de las células, Ernst Haeckel, en 1866, propuso dividir a los seres vivos en tres grandes grupos: bacterias, plantas y animales, donde los dos últimos disponían de núcleo [3]. La primera aportación de la naturaleza biológia del ADN la dio, en 1869, Friedrich Miescher, biólogo y médico suizo, que descubrió unas sustancias que provenían de los núcleos celulares de los leucocitos y los llamó nucleínas [3]. Richard Altmann, químico alemán, descubrió que estas moléculas tenían propiedades ácidas, así que los llamo ácidos nucleicos. ¡Estamos cerca de tener la denominación de nuestra molécula! Sin embargo, ninguno de ellos era consciente de la importancia de sus descubrimientos, ni sospechaban que era la clave de la herencia.

Ahora tocaba profundizar un poco más en el estudio de esos ácidos nucleicos, así que en 1890, el químico alemán Albrecht Kossel al hidrolizarlo descubrió  la existencia de hidratos de carbono y de unos compuestos nitrogenados a las que denominó: adenina, guanina, citosina y timina. Kossel recibió el premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1910. ¡Ya tenemos casi la  composición química completa de nuestra molécula!

Con todas estas evidencias comenzó a describirse el papel de la molécula de ADN, en el periodo de 1902 al 1905, dos investigadores de forma independiente, el médico y genetista estadunidense, Walter Stanborough Sutton, y el biólogo Theodor Heinrich Boveri, propusieron que las unidades de herencia (los factores descritos por G. Mendel) están localizados en los cromosomas (descritos por von Nägeli), y además están compuestos por ADN y proteínas. Sin embargo, desde el punto de vista químico aún había muchos interrogantes, por lo no fue hasta el año 1929 cuando Phoebus Aaron Theodore Levene (médico y bioquimoco ruso) demostró que el ADN contenía un azúcar de cinco carbonos, la desoxirribosa. De esta manera, ese ácído nucleico, descrito por Richard Altmann,  se le denominó: ácido dexosirribonucleico, ADN, y estaría formado por una desoxirribosa, un grupo fosfato y las cuatro bases nitrogenadas: adenina y guanina (las purinas), y timina y citosina (las pirimidinas), formando un polinucleótido (figura 2). ¡Ahora sí tenemos descrita de forma química nuestra molécula!

Pero, ¿cómo se disponen y en qué proporción están los elementos que conforman el ADN?

La pieza clave que determinó la proporción de cada uno de los nucleótidos en la cadena de ADN la proporcionó Erwin Chargaff (bioquímico austriaco) en 1950, el cual determinó que las proporciones de las bases adenina (A, en código una letra), timina (T, en código una letra), citosina (C, en código una letra) y guanina (G, en código una letra) no se encontraban en igual cantidad, de tal forma que la cantidad de A siempre era igual a la cantidad de T y la cantidad de C siempre era igual a la cantidad de G. A estas proporciones se les denominó la regla de Chargaff y fueron cruciales para los descrubrimientos posteriores [3].

Con el desarrollo de la técnica de difracción de Rayos-X se pudo comenzar a estudiar cuál era la estructura de esta molécula tan fascinante. Los primeros patrones de difracción fotografiados fueron obra del W.T. Astbury, sin embargo eran muy difusos y no proporcionaban mucha información. Por lo que no fue hasta el año 1953 cuando James D. Watson y Francis Crick,  gracias a la aportación — y aquí no nos vamos a olvidar de nadie— de Rosalind Franklin, con su fotografía número 51 (figura 3),  y Maurice Wilkins, propusieron la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucleico (ADN) en su artículo: “Estructura molecular de los ácidos nucleicos: Una estructura del ácido desoxirribonucleico”, publicado en Nature el 25 de abril de 1953 (figura 4). Ademas, dieron una visión de cómo la información se almacenan dentro de los organismos, determinando que el ADN contiene la información necesaria para conformar la materia viva, y que ésta se transfiere a las descendencia.

En 1962, Maurice Wilkins, James D. Watson y Francis Crick recibieron el Nobel en Fisiología o Medicina por su ‘su descubrimiento relacionado con la estructura molecular de ácidos nucleicos y su importancia para la transferencia de información en la materia viva’. Desgraciadamente Rosalind Franklin falleció cuatro años antes de cáncer, pero en cualquier caso su nombre nunca se barajó, ni para el Nobel de Fisiología o Medicina, ni para el de Química (https://educationalgames.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html). Esta historia nos daría pie a otra entrada más profunda, así que la comentaremos en otra ocasión.

 

 

A partir de aquí, la historia de ADN toma otro cariz, el siguiente reto es averiguar la secuencia de esa fascinante doble hélice que guarda una información tan valiosa, ¡así que no te puedes perder nuestras próximas entradas!

Referencias:

[1] https://lacienciaysusdemonios.com/2016/06/21/historias-de-la-ciencia-cromosomas-de-mas-cromosomas-de-menos/

[2] Elkin, Lynne Osman. “Rosalind Franklin and the Double Helix.” Physics Today 56 (March 2003): 42–48 http://dx.doi.org/10.1063/1.1570771

[3] Oscar E. Piro. “Breve historia del ADN, su estructura y función”. Ciencia e Investigación, tomo 64, nº 3 (2014).

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.