Los científicos que trabajaban en el ADN a principios de la década de 1950 usaban el término “gen” para referirse a la unidad de información genética más sencilla. Sin embargo, realmente no sabían qué aspecto tenía o de qué estaban hechos los genes. Menos aún sabían de los procesos por los que se replican o son expresados en las células. En este artículo de Retrociencia vamos a ir descubriendo a los descubridores del ADN: su composición y estructura.

Las letras del ADN

La estructura del ADN quebró el cerebro de los científicos durante la primera mitad del siglo XX. Es curioso porque su composición química era bien conocida desde décadas atrás. Se descubrió gracias a los experimentos pioneros del suizo Friedrich Miescher, culminados por el alemán Albrecht Kossel. De hecho, sus conclusiones otorgaron el premio Nobel de Fisiología o Medicina a Kossel en 1910. El alemán aisló y describió las 5 sustancias que forman los ácidos nucleicos: las letras de la vida. Ellas son los nucleótidos adenina, timina, citosina, guanina y, exclusivamente en el ARN, uracilo.

Bajo esta perspectiva, la visión simple y uniforme del ADN impedía figurarse cómo podía almacenar información genética. De hecho, se pensaba que esta función debería estar en las proteínas, con su enorme diversidad e importancia en las funciones de las células. El experimento de Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty finalmente mostró en 1944 que el ADN era el “principio transformante”. Así, designó al ADN como el portador de información hereditaria. Esta conclusión, trivial a los ojos de un ciudadano del siglo XXI, requiere un artículo aparte.

Rosalind Franklin, junto con la imagen del ADN obtenida por difracción de rayos X.

Encajando las hélices

Una vez se supo que el ADN transmite las características de padres a hijos, así como su composición química, faltaba encontrar una estructura que encajase todas las piezas. El premio Nobel por el descubrimiento de la estructura del ADN en 1962 corresponde a James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins. Sin embargo, llegar a esto necesitaba los resultados de diversos campos de estudio.

La doble hélice de ADN: modelo artístico

Al comienzo de sus investigaciones, Watson y Crick reconocieron que obtener un modelo tridimensional del ADN era el problema central de la biología molecular. Crick era experto en cristalografía de rayos X, una técnica utilizada para conocer la disposición de los átomos en el espacio. Watson, en cambio, trabajaba con ADN de bacterias y virus. Tuvieron que aunar los resultados obtenidos de forma dispar por otros científicos. Eso implicaba mezclar datos de genética, bioquímica o física. Ahí radica el mérito de estos científicos.

El químico Alexander Todd había descrito cómo sería el esqueleto del ADN y Erwin Chargaff descubrió que en el ADN había el mismo número de adeninas que de timinas, Esto mismo ocurría también con las citosinas y las guaninas. Ello sugería un emparejamiento entre ellas. Maurice Wilkins y Rosalind Franklin consiguieron imágenes de ADN mediante la cristalografía de rayos X que sugerían una forma de hélice. En aquel entonces, Linus Pauling había descubierto que las proteínas a menudo adoptan también estructura de hélice, lo que parecía sugerir una estructura frecuente en las moléculas de la vida. Con estos precedentes, empezaron a imaginar una estructura en tres dimensiones que satisficiera todo lo que ya se sabía.

¿Y si movemos un átomo hidrógeno?

Erwin Chargaff

Siguiendo las sugerencias del químico Jerry Donohue, Watson y Crick movieron de sitio un átomo hidrógeno mal ubicado en los modelos disponibles en los libros de Química. Se hizo la magia. Watson se dio cuenta de que dos cadenas con forma de hélice se enrollaban una sobre otra, dejando las adeninas perfectamente emparejadas con las timinas, así como las citosinas lo hacían con las guaninas, tal como infirió Chargaff.

Este diseño dotaba al ADN con una estructura lo suficientemente compleja como para almacenar información en la secuencia de letras. A la vez, esta disposición es tan elegantemente simple que permitía inferir incluso su mecanismo de replicación. Si una molécula de ADN se separa en 2 cadenas, el emparejamiento de sus letras aporta a cada cadena la información necesaria para replicarse. El misterio se había desvelado.