El paisaje celular (2 de 3)

En el post anterior te hablaba de la célula, sus orgánulos y, en concreto, te estaba anticipando cómo llegaba el momento estelar del núcleo. Seguiré por ese camino para ver cómo el estudio de las estructuras y funciones del núcleo ha acercado a los investigadores a la comprensión del funcionamiento de la célula.

Fue a finales del siglo XIX. Los científicos conocían moderadamente bien la estructura de la célula y podían imaginarse las funciones de sus orgánulos, pero el núcleo se resistía. Los cromosomas habían sido observados en su interior por bastantes investigadores, a algunos los conoceremos pronto, como K. W. von Nägeli, botánico Suizo que los describió en 1842; a otros ya los hemos conocido, como Walter Flemming, que en 1882 definió la cromatina.

Las descripciones que se obtenían eran meramente citológicas, extraídas de la información que proporcionaban la tinción de los tejidos. Fíjate en el detalle: la palabra cromosoma viene del griego y significa “cuerpo que se tiñe”. Con el paso del tiempo el nombre de cromosoma dejó de ser apropiado. Lo mismo les pasó a los rayos X, llamados así porque su composición era incógnita, o a mi primo Carlitos, que ya tiene 40 tacos. Pero pasó el tiempo y así se quedaron.

Al final se reveló la función de los cromosomas y eso ocurrió gracias al rocambolesco redescubrimiento de las leyes de Mendel por parte de un botánico, un biólogo y un agrónomo (parece un chiste malo) 16 años después de su muerte. Los tres investigaron con sus equipos en ese mismo campo, reproduciendo al final los trabajos de ese monje agustino católico. Y fue otro episodio de la historia de la ciencia de los que merecen una pausa.

El primero, Hugo de Vries, botánico holandés, era partidario de la hipótesis que propuso Darwin, la Panagénesis. Darwin, para dotar de solidez a su tambaleante teoría, supuso que cada una de nuestras células emitía unas gémulas que viajaban por nuestro organismo hasta la gónadas donde quedaban preparadas para formar a la descendencia. De Vries modificó la idea de Darwin para plantearse que las gémulas, llamadas panagenes, estaban ancladas en los cromosomas de todas la células, o sea que panagénesis sí, pero intracelular. Y esto sucedió cuando estaba este hombre experimentando con la onagra, una planta que prolifera alegremente en las acogedoras ciénagas de los Países Bajos, y le ocurrió algo que le hizo modificar la idea de Darwin: dedujo las leyes de Mendel. Pero no seas mal pensado… todavía. También se le olvidó citar a Mendel cuando publicó sus resultados en 1900, sin embargo, sí que corrigió su nomenclatura para adaptarla a la que había usado el monje, sólo que sin guisantes. Ahora sí: ¡menuda cara!

Sí, “menuda cara” fue lo que le dijo el biólogo del trío (también genetista y botánico), el alemán Carl Correns. Carl se enteró de lo de Mendel por su suegro, K.W. von Nägeli, que fue (recuerde el alma dormida) descubridor de los cromosomas. Correns publicó sus resultados el mismo año que Hugo pero fue mucho más modesto, reconoció la prioridad de Mendel y se indignó ante la omisión de Vries, que tuvo que reconocer ante la comunidad científica su… esto… torpeza.

El tercero del trío, Erich von Tschermak, agrónomo austriaco, era nieto del famoso botánico Eduard Fenzl, autor de tochos considerables sobre la flora de Brasil y Nueva Zelanda, cosa bastante meritoria, ya que no movió pie del museo de la corte imperial. Erich se enteró de lo de Mendel por su abuelo, también investigó y presentó sus resultados el mismo año que los anteriores.

Si piensas que esto acaba aquí, te equivocas. Según la referencia que consultes encontrarás un cuarto pretendiente al redescubrimiento. Se trata de William Jasper Spillman, famoso por sus estudios de economía agrícola. Aunque sus publicaciones sobre el tema son bastante más tardías, el hecho de ser del estado de Washington puede explicar que para fuentes como la Universidad del Estado de Washington, esto no sea tan importante.

Tanto cromosoma como cromatina son dos formas que adopta el material que hay dentro del núcleo y está compuesto por ADN, proteínas histónicas, proteínas no histónicas y ARN. Todo este consomé solo se organiza en forma de cromosoma cuando la célula ejecuta una división celular.

De modo que si quieres visitar a tus cromosomas, pide cita para la siguiente metafase, y tranquilo, que no tendrás que esperar mucho. Entonces verás que tus células disponen de 23 pares de cromosomas y, por cada cromosoma, tienes otro que es morfológicamente idéntico, aunque la información genética que contiene cada miembro de la pareja casi seguro que será distinta. Bueno, lo anterior vale si eres niña, si eres niño tienes una pareja que no es tan redundante. Me refiero a los cromosomas que determinan el sexo; las niñas tienen una pareja de cromosomas llamados X, pero los niños tienen un cromosoma X y otro Y, que es bastante más pequeño que su pareja y contiene diez veces menos información que un flamante cromosoma X. Para hacer justicia a su tamaño, debería llamarse cromosoma “i” (minúscula), pero déjale que disfrute mientras pueda. Te lo digo porque según la investigadora Jenny Graves de la Universidad de Camberra, este cromosoma es tan pequeño porque no tiene otro cromosoma redundante que le sirva de respaldo e impida su deterioro y pronostica que terminará desapareciendo a la larga, al quedar inservibles todos sus genes.

Y de genes y genética era de lo que se hablaba al comenzar el siglo XX. A partir de 1905, las ideas y la técnica estaban maduras. Con este impulso, en los años siguientes se demostraría que los genes residían en los cromosomas, se crearían mapas genéticos, se describirían las mutaciones… Y en pocos años se alcanzaría lo que hoy se llama el “Dogma Central de la Biología”, o básicamente, que los genes codifican proteínas, que como dogma es breve, pero intenso, eso sí. Aunque se le llame “dogma”, en vez de hipótesis, está contrastada por múltiples y muy ingeniosos experimentos científicos.

George Wells Beadle, biólogo, y Edward Lawrie Tatum, biólogo y químico; ambos estadounidenses, propusieron la primera versión de “El Dogma”. ¿Cómo se les ocurrió? Pues se dedicaron a irradiar moho con rayos X y ver que pasaba después. Y, ¿qué pasó? Se sabía que la radiación producía mutaciones y ellos se dieron cuenta de que, éstas, tenían como consecuencia cambios en las proteínas que producían los mohos. Así fue como vincularon directamente genes y proteínas (en su caso eran enzimas, ya que estudiaban rutas metabólicas). Hacer ese tipo de cochinadas con el moho (seguro que se ensuciaron un montón) no les supuso una tremenda bronca de sus madres, sino un Nobel en el 1958. Vamos, otro caso flagrante de doble rasero.

Frederick Griffith, médico y genetista británico, también estuvo marraneando con ratones y neumococos. Su madre le decía: – ¡Cuidado Griffith, que esos bichos causan neumonía! -, pero le dejaba hacer. En 1928, buscaba una vacuna y contaba con una cepa de bacterias que tenían una cápsula de polisacáridos que las hacías resistentes y virulentas (las llamaré las del lado oscuro de la fuerza) y otra cepa que no (las buenas). En resumen, sabía que las del lado oscuro mataban a los ratones y las buenas no lo hacían. Así que se le ocurrió inyectar una parte de neumococos buenos junto con otra parte del lado oscuro pero, estos últimos, muertos por calor. Pero los pobres ratones se morían igual, algo que no les pasaba a los afortunados ratones que solo eran expuestos a bacterias muertas. Descubrió lo que en biología molecular se llama transformación genética y que permite a las bacterias incorporar a través de la membrana material genético que se encuentra en el ambiente, ADN exógeno que las bacterias del lado oscuro, aunque muertas, habían liberado al medio. Aunque no pudo identificarlo, propuso que existía ese “principio de transformación” que aquellas bacterias intercambiaban para pasarse al lado oscuro.

Durante 16 años, los científicos del ramo buscaron ese “reverso tenebroso”, hasta el 44, año en que Oswald Avery, médico canadiense; Colin MacLeod, genetista canadiense, y Maclyn McCarty, genetista estadounidense, probaron suerte con una forma viscosa y altamente polimerizada de ADN que habían aislado de las muestras y acertaron. Fue un descubrimiento monumental que les supuso el reconocimiento de la comunidad científica, pero los del premio Nobel se hicieron los suecos.

Griffith murió en 1941 en su laboratorio y, aunque se cuidó de los neumococos y se cuidó bien de la neumonía, no acertó a cuidarse de un bombardero alemán de la Segunda Guerra Mundial. Los que sí que recibieron el Nobel en 1962, nueve años después de descubrir la estructura del ADN mediante técnicas de cristalografía de rayos X, fueron: Francis Crick, físico y biólogo británico; James Watson, biólogo estadounidense, y Maurice Wilkins, físico neozelandés.

La cristalografía de rayos X estudia los patrones de difracción que crean los rayos X al rebotar en los átomos que se disponen de forma regular en un cristal y en los 60 estaba alcanzando su madurez como técnica. Linus Pauling, un bioquímico estadounidense bastante célebre, era el “Cristiano Ronaldo” de la cristalografía y uno de los candidatos aventajados para descubrir la estructura del ADN.

Por otro lado, Watson y Crick estaban trabajando en los Laboratorios Cavendish sobre el mismo tema y tanto ellos como Pauling suspiraban por una foto de Rosalind Franklin, cristalógrafa del King’s College de Londres. Pero no creas que era una foto en la que Rosalind estaba en bikini, era una fotografía del ADN obtenida mediante difracción de Rayos X.

Pauling trató educadamente de que Rosalind compartiera esa imagen con él, y la respuesta fue la siguiente: “NO”. Tuvo la oportunidad de viajar para intentar convencerla, pero no pudo. Pauling, contrario a las armas nucleares y de izquierdas, no pudo renovar su pasaporte americano, porque tenía que acompañar a Charles Chaplin en la lista negra de McCarthy. Linus, basándose en imágenes de peor calidad, terminó publicando un artículo que proponía una estructura de triple hélice para el ADN.

En realidad Watson y Crick no lo tenían mucho más fácil que Linus, hasta que un compañero de Rosalind le enseñó a Watson esa imagen sin su consentimiento. No te debe extrañar la actitud de Rosalind hacia sus compañeros, eran los años 50, las mujeres estaban completamente infravaloradas en muchos sectores de la sociedad y la ciencia era uno de ellos. Con la foto y el artículo de Linus, eran habas contadas. En una serie de artículos en los que, al final, también participó Rosalind, propusieron la doble hélice y dieron en el clavo. El compañero que filtró la foto era Maurice Wilkins, el tercero del grupo galardonado con el Nobel. Entonces, ¿por qué no recibió también el premio Rosalind? Porque murió de un cáncer de ovario, probablemente debido a la exposición a los Rayos X con qué trabajaba y los suecos no entregan premios a título póstumo. Absurdo. Tenía 37 años. La injusticia fue tremenda, como reconocieron los sí galardonados.

Y para que te hagas una idea más aproximada de quién era Linus Pauling, que ya tenía el Nobel de Química (1954), te diré que recibió el de la Paz en 1962. Y eso fue porque en 1958, Linus y su esposa presentaron en la ONU un escrito pidiendo el cese de las pruebas nucleares y fue firmado por más de 11000 científicos. La moratoria fue firmada cinco años después por 113 países, pero eso, aunque es historia, ya es otra historia.

Ahora sabemos que el ADN está formado por tres tipos de unidades que se ensamblan para formar una doble hélice. Imagínate una escalera de caracol, la hélice de las barandillas está formada por dos cadenas de moléculas de desoxirribosa unidas por un grupo fosfato y los peldaños los forman los pares de bases nitrogenadas que se unen a las desoxirribosas de las barandillas. Las bases se aparean entre sí mediante puentes de hidrógeno, con la particularidad de que citosina y guanina pueden establecer tres puentes y timina y adenina sólo dos, así que solo podremos encontrar pares C-G y A-T.
Pero esto no es todo, el ADN se dispone rodeando una especie de lentejas formadas por proteínas, las histonas, como en un collar de cuentas. Así forman los nucleosomas, que son las unidades básicas de la cromatina. Después, el collar de histonas se enrosca y trenza, empaquetado por las proteínas no histónicas y se hace un verdadero lío. Aunque puedes encontrarlo en niveles de empaquetamiento diferente, lo más de lo más son los cromosomas, que podrías observar durante la metafase.

Y ahora necesito hacer un paréntesis para hablarte de otros orgánulos que se habían quedado en el tintero.