EL ADN: DE LA DOBLE HÉLICE A LA MOLÉCULA DE DOBLE FILO
Juan-Ramón Lacadena
Departamento de Genética, Facultad de Biología
Profesor Emérito de la Universidad Complutense

I. JUSTIFICACIÓN

Como contribución a la conmemoración de los 50 años de nuestra Facultad de Biología, me ha parecido oportuno hacer referencia en este artículo a otra efeméride que tuvo lugar hace algo más de 50 años: el modelo estructural de la doble hélice del ADN propuesto por James D. Watson y Francis H. Crick en un artículo publicado en la revista Nature el 25 de abril de 1953.
Hubo quienes, en la conmemoración de los cincuenta años del descubrimiento de la doble hélice de ADN en 1953, decían que tal fecha representa un "antes" y "un después" en la historia de la Genética. A mi juicio, sin embargo, la verdadera fecha que marca el "antes" y el "después" en el desarrollo histórico de la Genética fue la de 1944 cuando Avery, MacLeod y McCarty demostraron que el principio transformante responsable del fenómeno de transformación bacteriana era el ácido desoxirribonucleico (ADN) y no las proteínas; es decir, los genes son ADN: el ADN es el material hereditario.


II. EL CONCEPTO DE GENÉTICA: OBJETO FORMAL

Como ya he tenido ocasión de decir en escritos anteriores míos (Lacadena, 1974, 1985, 1986, 1988, 1999), en un sentido estricto, el nacimiento de una nueva ciencia - la Genética - que explicara los fenómenos hereditarios biológicos habría de estar condicionado a su capacidad para dar respuesta a las dos preguntas fundamentales siguientes:
¿cuáles son las leyes por las que se transmiten los caracteres biológicos de padres a hijos?
¿cuál es la base física - es decir, la sustancia - por la que tales características hereditarias se conservan y transmiten? o, en otras palabras, ¿cuál es la base molecular de la herencia?.
La respuesta a la primera pregunta fue conocida a partir de las experiencias de Gregor Johann Mendel hechas públicas en 1865 en dos sesiones consecutivas (8 de Febrero y 8 de Marzo) de la Sociedad de Naturalistas de Brünn, Moravia (hoy Brno, República Checa) y publicadas a finales del año siguiente, 1866, en el tomo IV de las Actas de la Sociedad. La respuesta a la segunda pregunta está en íntima relación con la historia del ácido desoxirribonucleico, ADN, que se inicia en 1869 cuando Miescher escribió el artículo (aparecido en 1871) en el que describía la nucleína como una "substancia ácida rica en fósforo" aislada por vez primera de los núcleos de las células de pus y después de otros tipos de células (levaduras, riñón, hígado, testículos y glóbulos rojos nucleados). La "nucleína" fue rebautizada en 1889 por Richard Altmann como ácido nucleico. Sin embargo, la identificación de la sustancia o material hereditario como ADN - los genes son ADN - no se produjo hasta 1944 cuando Avery, MacLeod y McCarty identificaron el ADN como el principio transformante de Griffith (1928) en el fenómeno de transformación bacteriana. Por ello, se deduce que es incorrecto decir - como suele hacerse - que la Genética nació como ciencia en 1900 cuando de Vries, Correns y Tschermak redescubrieron las denominadas leyes de Mendel. En mi opinión, y de acuerdo con lo expuesto anteriormente, el parto de la Genética duró 80 años puesto que empezó en 1865 con el trabajo de Mendel y terminó en 1944 con la identificación del ADN como el material hereditario.
De ambos tipos de planteamientos se derivan dos definiciones diferentes de la Genética: la propuesta por Bateson en 1906 como "la ciencia que estudia la herencia y la variación en los seres vivos" y la que propuse yo mismo como "la ciencia que estudia el material hereditario bajo cualquier nivel o dimensión" (Lacadena, 1974, 1988, basado en Rubio, 1973).
El desarrollo de la Genética a partir del redescubrimiento de las leyes de Mendel en 1900 fue muy rápido y, posiblemente, igualado por muy pocas ciencias. Su progreso estuvo impulsado por tres fuerzas:
La primera en orden cronológico fue su inmediata aplicación a la Mejora de plantas y animales. Aquí habría que tener en cuenta su propio origen como consecuencia de la actividad de los mejoradores y criadores de plantas y animales, recordando que las reuniones que hoy se consideran como los tres primeros congresos internacionales de Genética se convocaron como "International Conference on Hybridization" (Londres, 1899), "International Conference on Plant Breeding and Hybridization" (Nueva York, 1902) y "Conference on Hybridization and Plant Breeding" (Londres, 1906). Fue precisamente en esta tercera reunión donde William Bateson propuso el nombre de "Genética" para la actividad que allí les reunía y que "había dejado de ser un misterio para convertirse en ciencia", decidiéndose que los resúmenes y acuerdos de dicha reunión se publicaran bajo el nuevo epígrafe de "Third International Conference on Genetics". En este contexto es interesante señalar que la palabra "genética" fue empleada por vez primera por William Bateson en una carta dirigida a Adam Sedgwick con fecha 18 de abril de 1905 (hecha pública en 1928 por Beatrice Bateson en la obra "William Bateson, naturalist", Cambridge University Press, p. 93).
La segunda fuerza que impulsó el progreso de la Genética radicó en su aplicación a la Medicina, convirtiendo al ser humano en beneficiario directo del conocimiento genético.
Por último, pero no por eso menos importante, hay que tener en cuenta que la Genética podía aportar luz al conocimiento básico del fenómeno vital: su esencia, origen y evolución.
Cuando se tiene una perspectiva global de la Genética se percata uno de la posición que ocupa entre las ciencias biológicas. Así, el profesor Julián Rubio (1973) - que fue profesor del Departamento de Genética de esta Facultad de Biología - tras examinar las relaciones interdisciplinares entre la Genética y otras ciencias biológicas (Citología, Bioquímica, Fisiología, Microbiología, Botánica, Zoología, Ecología, Agronomía, Zootecnia, Medicina), concluía que la Genética ocupa un puesto central porque con todas ellas tiene conexión en contenido y desarrollo histórico, ofreciendo un punto de vista aglutinante del pensamiento biológico actual. Es - decía el profesor Rubio - "como un relieve orográfico en una llanura, observatorio desde el cual se consigue una visión nueva de todo el paisaje circundante, pero siendo al mismo tiempo desde los diversos puntos de la llanura desde donde se logra precisar el perfil característico [diferente] de ese relieve". En la llanura de ese panorama descrito podrían situarse también las ciencias experimentales no biológicas como la Física, la Química, las Matemáticas y la Geología.
Esta relación múltiple de la Genética con las demás ciencias implica una enorme diversidad de organismos y de técnicas de estudio que pueden llevar - como se lamentaba Hadorn en su alocución presidencial del XI Congreso Internacional de Genética (La Haya, 1963) - a una diversificación y divergencia tan grandes entre los diferentes campos de investigación de la Genética que conduzcan a una falta de entendimiento mutuo entre las diversas especialidades, con la consiguiente desintegración y secesión. Las técnicas experimentales, los organismos manejados y los problemas abordados son tan dispares que puede resultar incluso ininteligible el lenguaje utilizado por los diversos especialistas.
Sin embargo, a pesar de la especialización de la Genética a nivel de organismos (Genética de virus, Genética de bacterias, Genética de hongos,..., Genética humana), a nivel de organización (Genética Molecular, Citogenética, Genética Mendeliana, Genética de Poblaciones) o a nivel de proceso (Genética del Desarrollo, Genética Evolutiva), se mantiene un concepto unitario gracias a la existencia de un denominador común: el material hereditario. Tan genético es quien estudia el material hereditario de los virus (Genética de virus) o del hombre (Genética Humana) como quien analiza cómo se organiza y transmite (Citogenética), cómo se expresa (Genética Molecular) o cuál es su destino en el espacio y en el tiempo (Genética Evolutiva). De ahí que adquiera todo su significado la definición propuesta de Genética como "la ciencia que estudia el material hereditario bajo cualquier nivel o dimensión". En otras palabras, el objeto de la Genética son los genes y, por tanto, esta ciencia ha de proporcionar respuestas adecuadas a las siguientes preguntas:
- ¿qué son los genes?
- ¿cómo se organizan y transmiten?
- ¿cómo y cuándo se expresan?
- ¿cómo cambian?
- ¿cuál es su destino en el espacio y en el tiempo?
En el desarrollo histórico de la Genética pueden diferenciarse varias etapas caracterizadas por el planteamiento y respuesta a diversas cuestiones fundamentales, tal como se indica a continuación:


ETAPAS CRONOLÓGICAS DE LA GENÉTICA

1865(1900)-1940:
Genética de la transmisión

1940-1960:
Naturaleza y propiedades del material hereditario

1960-1975:
Mecanismos de acción génica: Expresión (código, transcripción, traducción) y regulación de los genes. Desarrollo

1975-1985:
Nueva Genética, basada en la tecnología de los ácidos nucleicos (fragmentación, hibridación, secuenciación, amplificación)

1985-1990:
Genética Inversa: Análisis genético dirección gen ï‚® proteína

1990-2006:
Transgénesis: Plantas y animales transgénicos. Terapia génica

1995-2006:
Genómica: Disección molecular del genoma de los organismos (bacterias, eucariontes, Proyecto Genoma Humano). Genómica estructural y Genómica funcional. Genómica comparada.

1997-2006:
Clonación en mamíferos por transferencia de núcleos.

1998 - 2006:
Células troncales en mamíferos. Terapia celular.

Dentro de la cronología histórica de la Genética, es importante resaltar que la identificación en 1944 del ADN como el material hereditario supuso un cambio de paradigma en la Genética - ampliable a la Biología en general e incluso a la Sociedad - de tal importancia que puedo repetir aquí lo que ya he dicho en otras ocasiones: la Historia de la Genética puede dividirse en dos grandes épocas â€""antes del ADN" y "después del ADN"â€" que en estos momentos se corresponden a períodos de tiempo más o menos equivalentes (1865-1944, 1944-2006). Utilizando un juego de palabras, podríamos hablar de "la transformación de la Genética por el ADN" (Lederberg, 1994), haciendo referencia a la demostración experimental que supuso el fenómeno de transformación bacteriana y la identificación del ADN como principio transformante.



III. ¿QUÉ SON LOS GENES?1

Puesto que en este trabajo se trata de glosar el ADN, de las cinco preguntas fundamentales que constituyen el objeto formal de la Genética, únicamente se hará referencia aquí a la primera: ¿qué son los genes?
Hacia la misma época y a no muchos kilómetros de Brünn donde residía Mendel, Friedrich Miescher, trabajando en el laboratorio de Hoppe-Seyler de la Universidad de Tübingen, escribía en Octubre de 1869 (aunque el artículo apareció publicado en 1871) el trabajo en el que se describía la "nucleína" como una sustancia ácida "rica en fósforo" contenida en los núcleos (de ahí su nombre) de las células de pus y otros tipos de células (levaduras, riñón, hígado, testículos y glóbulos rojos nucleados). Sin embargo, Miescher no pudo aislar el ácido nucleico en forma pura pues la "nucleína" tenía un 70% de proteínas. Fue Richard Altmann quien en 1889 lograba separar por vez primera las proteínas de la "nucleína", llamando a la otra sustancia ácido nucleico. Por su parte, diez años después de que Miescher aislara la "nucleína", Albrecht Kossel (1893, 1894) iniciaba los estudios químicos de la "nucleína", descubriendo que contenía las bases púricas adenina y guanina y las bases pirimidínicas timina y citosina así como un azúcar que más tarde fue identificada por Levene y Jacobs como D-ribosa. Sin embargo, el mismo Levene encontró e identificó el azúcar 2'-desoxi-D-ribosa propia del ácido desoxirribonucleico. Kossel recibió el premio Nobel en 1910 "por sus trabajos sobre las substancias albuminoides, incluyendo las nucleínas, que han contribuido al conocimiento de la química de las células".
El trabajo de Mendel y el trabajo de Miescher tienen en común que, no sólo ambos representan el punto de arranque para contestar las dos preguntas fundamentales de la Genética (las leyes de transmisión y la base molecular de la herencia), sino también el que fueron olvidados o minusvalorados en su tiempo. Sin embargo, así como el trabajo de Mendel dio lugar, tras un periodo de treinta y cinco años de oscuridad, a una gran actividad científica encaminada a verificar sus conclusiones y plantear nuevas hipótesis que condujeron al establecimiento definitivo de la nueva ciencia a través de la Teoría Cromosómica de la Herencia, el trabajo de Miescher resultó de interés para un pequeño grupo de bioquímicos pero no generó, ni mucho menos, una ulterior investigación masiva. La ceguera de los científicos para no ver el significado de una substancia química tan especialmente limitada al núcleo de las células e, incluso, a los propios cromosomas perduró hasta 1944 en que Avery, MacLeod y McCarty identificaron el ADN como el principio transformante de Griffith en el fenómeno de transformación bacteriana tal como se ha dicho anteriormente (ver McCarty, 2003).
¿Por qué sucedieron así las cosas? Todos los historiadores de la Biología están de acuerdo en afirmar que el escaso interés inicial por el ADN desde el punto de vista hereditario era debido a que en aquella época eran las proteínas las más firmes candidatas a ser la "substancia de la herencia" debido a una aparentemente mayor variabilidad frente al ADN, contribuyendo aún más a esta apreciación equivocada la hipótesis del tetranucleótido de Proebus Aaron Levene (1921) - uno de los grandes bioquímicos de la época - que suponía que el ácido nucleico estaba formado por la repetición monótona de cuatro nucleótidos. Corroborando esta situación, resultan muy significativas las influyentes palabras del citólogo americano Edmund B. Wilson quien en la tercera edición de su importante obra "The Cell in Development and Heredity" (1925) decía, recogiendo el pensamiento biológico de la época: "...los ácidos nucleicos del núcleo son en conjunto notablemente uniformes... en contraste con las proteínas... Las diferencias entre diferentes ‘cromatinas' depende de sus componentes básicos o proteicos y no de sus ácidos nucleicos".
Por ello, la evidencia experimental aportada por Avery y colaboradores (1944) identificando el ADN como el principio transformante no fue suficiente para convencer a la comunidad científica de que los genes eran ADN y no proteínas. Tuvieron que pasar ocho años más hasta que Hershey y Chase (1952), utilizando bacteriófagos marcados radiactivamente con S35 o P32 (el azufre como elemento químico propio de las proteínas y el fósforo del ADN) demostraron que en el proceso de infección solamente penetraba en la célula bacteriana el ADN viral y puesto que en la misma se producía la formación de partículas virales era una evidencia irrefutable de que el ADN viral llevaba la información genética responsable de la síntesis de los compuestos proteicos que constituyen la cápside del virus. Es decir, los genes son ADN. A partir de este experimento la comunidad científica abandonó definitivamente su postura en favor de las proteínas y tuvo que valorar positivamente los datos experimentales que ocho años antes habían obtenido Avery, MacLeod y McCarty.
Una vez aceptado el significado genético del ADN, el paso obligado siguiente era determinar sus propiedades físico-químicas. El descubrimiento por James D. Watson y Francis H. C. Crick en 1953 de la estructura del ADN fue fundamental para el desarrollo posterior de la Genética. El éxito de Watson y Crick se basó, por un lado, en saber utilizar los datos de composición química (Chargaff, 1950: las proporciones de bases púricas y pirimidínicas eran equimolares, lo mismo que las de adenina y timina y las de guanina y citosina; es decir: A+G/T+C=1 y A/T=G/C=1) y de difracción de rayos X obtenidos por otros investigadores (Wilkins et al., 1953; Franklin and Gosling, 1953) y, por otro lado, - y a mi juicio en ello radicó su acierto - en tener muy claro el concepto genético de lo que significaba el material hereditario; es decir, cuál tenía que ser su función.
En Biología, el binomio estructura-función se manifiesta de forma constante; es decir, si existe una estructura determinada es para realizar una cierta función y, recíprocamente, para llevar a cabo una función concreta es necesaria la estructura adecuada. Por ello, a la hora de proponer un modelo estructural del ADN había que tener presente cuál o cuáles eran las funciones que tenían que realizar el material hereditario. Este planteamiento fue utilizado por Watson y Crick como pone de manifiesto el hecho de que, junto al artículo de la revista Nature en la que proponían el modelo estructural de la doble hélice, publicaron un mes después (el 30 mayo) un segundo artículo que titularon "Implicaciones genéticas de la estructura del ácido desoxirribonucleico" (Watson and Crick, 1953 b) en el que justificaban cómo su modelo estructural podía explicar dos propiedades genéticas fundamentales del material hereditario: la de conservarse a sí mismo (replicación) y la de ser capaz de cambiar (mutación). Posiblemente, esa clarividencia genética contribuyó de forma decisiva a ganarle la carrera a Linus Pauling, dos veces galardonado con el premio Nobel por otras razones, quien competía con ellos en la búsqueda del modelo estructural del ADN. Watson y Crick recibieron el premio Nobel en 1962 "por sus descubrimientos en relación con la estructura de los ácidos nucleicos y su significación para la transmisión de la información en la materia viva". Compartió el premio con ellos Maurice H. F. Wilkins, cuyos estudios sobre la difracción de rayos X (Wilkins et al., 1953) contribuyeron de forma fundamental - como ya he mencionado antes - al modelo estructural de la doble hélice.
Para un conocimiento histórico de las investigaciones que condujeron al establecimiento del modelo estructural del ADN, ver Watson (1968), Crick (1974, 1988), Olby (1974a, 1974b, 2003), Pauling (1974), Chargaff (1974), Klug (1974) y los artículos incluidos como número monográfico de la revista Nature (2003, vol. 421, pp. 395- 453) en la conmemoración del 50 aniversario.
No resisto la tentación de hacer un breve comentario personal - sin duda subjetivo - sobre Watson y Crick. En mis clases de Genética en la Facultad de Biología solía recomendar a mis alumnos la lectura de tres obras que causaron en mí un gran impacto y que consideraba podían serles de gran utilidad en su formación científica:
La primera es el trabajo original de Mendel (1866) porque, como señalaba el profesor Francisco J. Ayala (1984), "el trabajo clásico de Mendel constituye un ejemplo eminente del uso del método científico en Biología"; ciertamente, es una aplicación perfecta del método hipotético-deductivo de investigación porque "Mendel formuló hipótesis, examinó su coherencia con los resultados previos y, a continuación, sometió la hipótesis a rigurosas pruebas empíricas y sugirió, asimismo, pruebas adicionales a realizar".
La segunda obra es el discurso de ingreso de Santiago Ramón y Cajal en la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de Madrid, leído en la sesión del 5 de Diciembre de 1897. Al leer este discurso, titulado "Reglas y consejos sobre investigación científica (los tónicos de la voluntad)", tuve la sensación de estar sentado junto a él escuchando sus consejos, todavía válidos a pesar del tiempo transcurrido. El único cambio que habría que introducir sería la sustitución del idioma alemán por el inglés cuando hace referencia al idioma científico universal.
La tercera obra es "La doble hélice" escrita por Watson (1968) en la que, de forma autobiográfica, relata sus experiencias vitales en torno al descubrimiento de la estructura del ADN y en la que se ponen de manifiesto las intrigas, insidias y - diríamos - manejos poco limpios del mundo científico. En esta obra el estudiante puede encontrar, junto a páginas y hechos estimulantes, situaciones en las que la competitividad puede llevar a comportamientos no éticos.
En cierto sentido, Watson puede resultar un premio Nobel atípico teniendo en cuenta que ha publicado muy pocos trabajos científicos y, por lo general, muy breves. Incluso, su trabajo seminal publicado con Crick en 1953 tenía una extensión poco mayor de una página de la revista Nature. Sin embargo, al decir esto no pretendo, ni mucho menos, restarle mérito alguno ni dudar de su papel fundamental e influencia en el desarrollo de la Genética. De hecho, el propio Crick reconocía que sin el concurso de Watson él no hubiera llegado al modelo estructural del ADN. Por otro lado, considero la importancia del papel que ha jugado Watson en su puesto al frente del Cold Spring Harbor Laboratory, en Nueva York, como catalizador del progreso de la Genética mundial como consecuencia de sus reuniones y publicaciones (Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology, etc.), así como de su obra "Molecular Biology of the Gene" (1ª edición, 1965; 4ª edición 1987), su participación en la obra clásica "Molecular Biology of the Cell" (Alberts et al., 1989) o de su papel como impulsor del Proyecto Genoma Humano en sus fases iniciales (Watson, 1990).
Por su parte, además de su participación en el modelo estructural del ADN, Crick ha tenido otras aportaciones importantes en la Genética como son su fundamental â€"yo diría que genialâ€" hipótesis de la secuencia (Crick 1958), en la que establece la relación entre la secuencia de bases en el ADN y la de los aminoácidos en las proteínas que fue el punto de partida que condujo al establecimiento del código genético, así como su propia contribución al establecimiento de las características de la clave del código genético (Crick et al., 1961) y sus hipótesis sobre la existencia del adaptador (Crick, 1958) (más tarde identificado como el ARN transferente) en el proceso de traducción y la de la flexibilidad o tambaleo en la complementariedad codón-anticodón (Crick, 1966). No es de extrañar, por ello, que su discurso de recepción del premio Nobel en 1962 versara sobre el código genético y no sobre la estructura del ADN cuyo descubrimiento había sido el motivo de la concesión. (véase su narración autobiográfica, Crick, 1988).
La reunión anual del Cold Spring Harbor Laboratory de Junio de 1966, que trató el tema del Código Genético, supuso para Crick y otros genéticos moleculares el fin de la Biología Molecular clásica y decidieron introducirse en nuevos campos de investigación biológica. Como indica en su autobiografía, Crick (1988) se interesó por la embriología y el papel de los gradientes como característica básica del desarrollo, la estructura de los nucleosomas (Crick and Klug, 1975), el ADN egoísta (Orgel and Crick, 1980), el origen de la vida (Crick, 1981), para terminar en la neurobiología eligiendo el sistema visual de los primates. Finalmente, su interés por el cerebro le ha llevado a plantearse el misterio de la consciencia: la búsqueda científica del alma (Crick, 1990), terminando por su más reciente contribución que los medios de comunicación han definido como el hallazgo de "las células del alma" (Crick, 2003). A lo largo de su vida, Crick ha demostrado ser uno de los más grandes pensadores científicos en el campo de la Genética.


IV. ANECDOTARIO DEL DESCUBRIMIENTO DE LA DOBLE HÉLICE

A continuación se indican en forma telegráfica algunos datos referentes a la historia del descubrimiento del modelo estructural de la doble hélice:
Tres fechas de interés:
28 de febrero de 1953: Watson y Crick hacen público de forma oficiosa en el Pub "The Eagles" que "habían encontrado el secreto de la vida".
2 de abril de 1953: fecha en que envían el trabajo a la revista Nature.
25 de abril de 1953: Watson y Crick publican su artículo "A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid" en la revista Nature (vol.171, núm. 4356, pp. 737-738).
El trabajo de Watson y Crick , de 900 palabras, ocupa poco más de una página.
Como señala Olby (2003), en el artículo se utiliza por vez primera el acrónimo DNA (por deoxyribose nucleic acid, aunque realmente Watson y Crick lo escribieron como D.N.A.). Hasta entonces la revista Nature no utilizaba dicho acrónimo, hoy mundialmente famoso. Desde aquí reivindico una vez más para el lenguaje oral y escrito en español la utilización del acrónimo ADN en vez del DNA inglés. El Diccionario de la Lengua Española (22ª edición, 2001) de la RAE incluye ambas siglas: ADN y DNA; sin embargo, el Vocabulario Científico de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (3ª edición, 1996) no incluye â€"a mi juicio, equivocadamenteâ€" el término ADN, sino solamente DNA.
El dibujo que apareció en el artículo original esquematizando la molécula doble hélice fue realizado por Odile, la esposa de Crick..
Es clásica la fotografía del momento histórico en el que Watson presenta en traje de baño en el Simposio de Cold Spring Harbor el modelo de la doble hélice dibujado por Odile.
El artículo original de Watson y Crick apareció "escoltado" por dos trabajos sobre modelos de difracción por rayos X realizados por Maurice H.F. Wilkins y colaboradores (Wilkins, M. H. F.; Stokes A. R.; Wilson, H. R. 1953. Molecular Structure of Deoxypentose Nucleic Acids. Nature, 171:738-740) y por Rosalind E. Franklin (Franklin, R. E.; Gosling, R. G. 1953. Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate. Nature, 171:740-741).
Watson tenía 25 años cuando se publicó el modelo estructural.
En 1962, Watson y Crick recibieron, junto a Wilkins, el Premio Nobel en Fisiología o Medicina "por sus descubrimientos en relación con la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su significación para la transmisión de la información en la materia viva". Desgraciadamente, Rosalind Franklin - que, sin duda alguna, hubiera sido merecedora también del premio - había fallecido en 1958 de cáncer de ovario, a los 37 años de edad.
¿Cuál fue el papel de Rosalind Franklin en el descubrimiento del modelo de la doble hélice? La lectura del libro escrito por Watson en 1968, en el que narra su visión personal de cómo se desarrolló "la lucha por la doble hélice", puede resultar todo un ejercicio práctico en un curso sobre la ética en la investigación científica. (Ver Klug, 1974; Sayre, 1975; Maddox, 2002, 2003).
Como recuerdo y homenaje a esta científica se ha creado la Medalla Rosalind Franklin para premiar a investigadoras del Reino Unido, en un intento de restañar las heridas del pasado. Rosalind Franklin se ha convertido en un icono feminista de la ciencia (Sayre, 1975; Maddox, 2003).
Watson y Crick realizaron su trabajo en el Cavendish Laboratory de Cambridge, mientras que Wilkins y Franklin lo llevaron a cabo en el King's College de Londres, donde uno de los edificios lleva el nombre "Franklin-Wilkins". Como dice su biógrafa Brenda Maddox (2003), Rosalind Franklin nunca pudo imaginar que se dedicara en su honor un edificio en el King's Collage, donde pasó los dos años más desgraciados de su carrera profesional.
La doble hélice se ha convertido en el icono de la ciencia moderna: la "Mona Lisa" de la ciencia moderna (Kemp, 2003). La doble hélice de ADN ha servido como tema de expresión en la pintura y en la arquitectura. Podemos mencionar, como ejemplo, las pinturas de Salvador Dalí "La escala de Jacob" o el "Paisaje de mariposa, El gran masturbador en paisaje surrealista con ADN".
El modelo de la doble hélice de Watson y Crick corresponde a la forma B paracristalina del ADN (ADN-B) que es considerada como la de mayor interés biológico por ser la que se encuentra al estudiar el ADN en disolución, siendo además la forma en que normalmente se encuentra el ADN en interacción con las proteínas del núcleo de células eucarióticas. Hay, sin embargo, otras formas estructurales del ADN (ADN-A, ADN-C, ADN-Z). Existen varias alternativas al modelo estructural de la doble hélice con significado biológico, como son el ADN monocatenario, el ADN palindrómico, el ADN sinistrorso (ADN-Z), el ADN de triple hélice (ADN-H) o el ADN cuadruplexo (cuartetos de guanina).
El 14 de abril de de 2003 - 50 años después de haberse establecido el modelo estructural de la doble hélice - el Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano, formado por laboratorios de seis países (Estados Unidos, Reino Unido, Francia, Alemania, China y Japón), hizo público que se había completado la secuencia del mismo. El círculo se ha cerrado.


V. EL ADN, ¿MOLÉCULA DE DOBLE FILO?

Como se decía en la primera parte de este artículo, el año 1944 representa un hito fundamental en la historia de la Genética porque en él se identificó al ácido desoxirribonucleico (ADN) como la base molecular de la herencia: los genes son ADN. No obstante, la comunidad científica se mostraba reacia a aceptar tal hecho porque estaba muy arraigada la creencia de que los genes tenían que ser proteínas y tuvieron que transcurrir todavía otros ocho años más hasta que, en 1952, otra evidencia experimental distinta (la infección de bacterias con virus radiactivos) ratificaba la identificación del ADN como material hereditario. Al año siguiente, en 1953, fue cuando Watson y Crick propusieron su modelo estructural de la doble hélice. A partir de entonces el progreso de la ciencia Genética fue continuo y acelerado, pasando de los abstractos "factores hereditarios" mendelianos a los genes tangibles y manipulables: los genes son fragmentos más o menos largos de ADN que se pueden identificar y aislar de entre toda la masa molecular de ADN que constituye el genoma de un organismo, se pueden caracterizar (es decir, conocer el mensaje genético que llevan), transferir de unas células a otras y de unos individuos a otros, sean o no de la misma especie. Se trata, pues, de la manipulación genética, entendiendo el término "manipular" en el sentido que lo define la Real Academia Española en su Diccionario como "operar con las manos o con cualquier instrumento" y no en el otro sentido peyorativo posible.
Como se indicaba en el cuadro del desarrollo cronológico de la Genética, en la década 1975-1985 se desarrollaron las técnicas moleculares de fragmentación, hibridación, secuenciación y amplificación del ADN que permiten, respectivamente, 1) cortar moléculas de ADN por donde desea el investigador utilizando "tijeras enzimáticas" como son las endonucleasas de restricción, 2) localizar genes concretos hibridando sondas marcadas con sus secuencias complementarias en el ADN original, 3) leer directamente el mensaje genético contenido y 4) multiplicar millones de veces la cantidad de ADN disponible a partir de una muestra ínfima mediante la técnica denominada "reacción en cadena de la polimerasa" (PCR). Esta tecnología de los ácidos nucleicos es la que he hecho manipulables a los genes: es la Manipulación Genética.
Las consecuencias básicas y aplicadas que se han derivado de la identificación del ADN como material hereditario son de tal envergadura que ha supuesto un cambio paradigmático pocas veces igualado en la historia de la Ciencia. Como decía anteriormente, en la historia de la Genética hay un "antes del ADN" y un "después del ADN".
Como ya he dicho en otras ocasiones, con la perspectiva de los años ya transcurridos, los historiadores y filósofos de la Ciencia tendrán que incluir en sus discursos y reflexiones el papel de la Revolución del ADN como un hito fundamental en la Historia de la Humanidad junto con otra revolución coetánea con ella como es la Revolución de la Informática, lo mismo que en tiempos pretéritos fueron fundamentales la Revolución de la Agricultura o la Revolución Industrial. Así como el desarrollo de la técnica llevó a la Humanidad hacia una Tecnocracia, la revolución del ADN está produciendo en cierto modo una Biocracia a través de la Biotecnología.
Realmente, la potencialidad de la Genética es enorme y eso hace que el ciudadano - la Sociedad - perciba la Genética como una ciencia todopoderosa y considere al ADN como una nueva piedra filosofal de la Biología, aunque algunos, ante el mal uso que pueda hacerse de las técnicas genéticas, puedan ver la doble hélice del ADN como una "molécula de doble filo" (Lacadena, 1990).
La manipulación genética, como cualquier otro progreso de la ciencia actual, plantea la cuestión de que "no todo lo que es técnicamente posible puede que sea éticamente deseable" aunque está muy extendida la opinión de que "todo lo que se pueda hacer, se hará", cayendo en un imperativo tecnológico que puede enfrentarse al imperativo categórico kantiano. Se plantea, pues, la libertad de investigación.
Erwin Chargaff (1905-2002) - cuyas famosas "reglas de Chargaff" (1950) fueron uno de los pilares que utilizaron Watson y Crick para llegar a proponer en 1953 el modelo estructural del ADN de la doble hélice, tal como se ha indicado anteriormente - fue siempre un científico muy crítico. Poco antes de morir, había dicho que "hay dos núcleos que el hombre no debió haber tocado jamás: el núcleo atómico y el núcleo celular. Y la ingeniería genética va a traer consecuencias mucho peores que la energía atómica". Con estas palabras recordaba, quizá, lo que Fred Hoyle (1915-2001) - astrónomo de la Universidad de Cambridge - profetizó hace muchos años previendo el enorme poder que iba a tener la manipulación genética: "dentro de 30 años, los físicos nucleares, que sólo fabrican inofensivas bombas de hidrógeno, trabajarán en libertad mientras que los genéticos moleculares trabajarán detrás de alambradas eléctricas". Lo que Hoyle predijo entonces era el enorme poder que iba a tener la Genética al poder manipular lo genes. Salvando las distancias, se podría hacer la siguiente comparación: lo mismo que el poder y el peligro de la Física se alcanzó cuando los científicos fueron capaces de "tocar" los átomos - me refiero a la física atómica y la energía nuclear - , el poder y el peligro potencial de la Genética se han hecho realidad cuando los científicos han podido "tocar" los genes; es decir, manipularlos.
¿Quién debe decidir? ¿los científicos solos? ¿los moralistas? ¿los juristas? Desde hace ya bastantes años, la comunidad científica y la sociedad están de acuerdo en que la toma de decisiones debe ser la consecuencia de un diálogo interdisciplinar en el que participen los propios científicos junto con los filósofos, moralistas, teólogos, juristas, sociólogos, psicólogos, etc. En definitiva, es el diálogo propuesto por la Bioética. Hoy día estamos todos convencidos de que la decisión de promocionar, permitir, desaconsejar o prohibir una determinada investigación debe ser tomada tras una deliberación seria realizada por los comités de bioética pertinentes que deben ser independientes, pluridisciplinares y pluralistas, tal como preconiza la UNESCO en la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos (1997) y en la Declaración Universal sobre Bioética y los Derechos Humanos (2005). En la deliberación hay que utilizar una contabilidad de doble entrada donde se analicen los pros y los contras no sólo de hacer una determinada investigación, sino también de no hacerla.
También decía Chargaff que "¿quién podrá impedir la producción industrial de embriones humanos? ¿quién parará la emergencia de una poderosa industria biotecnológica? Veo en el horizonte â€"continuaba Chargaffâ€" un gigantesco matadero, un Auschwitz molecular (hay que recordar que su madre murió en ese campo de exterminio nazi) en el que enzimas y valiosas hormonas serán extraídas como si de dientes de oro se tratara". No me gusta ser tremendista, pero no hay duda que afirmaciones como las que él hizo nos tienen que interpelar.
En el comportamiento social se dan a veces situaciones incongruentes que no tienen fácil explicación. Por ejemplo, no comprendo que se gasten ingentes cantidades de dinero en armamento o que se destruyan excedentes de productos alimenticios cuando hay tanta gente que se muere de hambre. No comprendo que muchas veces los mismos colectivos que se declaran defensores de las plantas y los animales, y por tanto de la vida en la naturaleza, minusvaloren la vida humana. Tampoco es comprensible la diferente acogida que han tenido, en su momento, en los medios de comunicación social dos temas relevantes de la investigación genética como son las plantas y los alimentos transgénicos, por un lado, y la utilización de células troncales embrionarias y la clonación no reproductiva terapéutica humana, por otro. En el primer caso hemos vivido una intensa actividad contestataria de grupos de presión y de los medios de comunicación social, mientras que en el caso de las células troncales embrionarias y la clonación humana terapéutica parece como si la sociedad diera por bueno lo que los científicos pueden hacer, sin plantearse que no todo lo que es técnicamente posible puede ser éticamente deseable. Se habla mucho de la problemática de la manipulación genética sin que percibamos que, en muchas ocasiones, detrás de ella está la manipulación social.


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1-Tomado de Lacadena (1995)
El presente artículo esta basado en una publicación previa del autor en su página web sobre "Genética y Bioética" (Lacadena, 2003. "En el 50 aniversario del ADN: de la doble hélice a la molécula de doble filo" abril, 2003)