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4. ESTUDIO DEL DNA COMO PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA: RECONSTRUCCIÓN HISTÓRICA DE
LA BÚSQUEDA DE EVIDENCIAS DE SU PAPEL Y SU INTERPRETACIÓN
El DNA fue aislado y estudiado por primera vez por el suizo Friedrich
Miescher en 1869. En su investigación intentaba digerir proteínas de las células del pus,
observando que el núcleo de esas células no era digerido, por lo que lo que había allí no
eran proteínas, sino otra sustancia a la que llamó "nucleína" por su localización en el
núcleo celular. Más tarde, al comprobarse su carácter ácido, recibió el nombre de "ácido nucleico".
El alemán Felix Hoppe-Seyler aisló un ácido nucleico de levaduras que difería en sus propiedades del
ácido nucleico de Mieschler, al que se denominó ácido timonucleico (por su facilidad para ser extraído
del timo de animales) para diferenciarlo del de levaduras.
Hacia 1890, el químico alemán Albrecht Kossel, hidrolizó el ácido nucleico, descubriendo la
existencia de hidratos de carbono y de unos compuestos o bases nitrogenadas a las que dio los
nombres de "adenina", "guanina", "citosina" y "timina". Kossel recibió el premio Nobel de
Fisiología y Medicina en 1910.
En 1911, el bioquímico estadounidense de origen ruso, Theodore Leven, demostró que los
hidratos de carbono eran pentosas. Tras este descubrimiento se observó que el ácido nucleico
de levadura poseía, como pentosa, la ribosa, mientras que el timonucleico poseía un derivado
desoxigenado de la ribosa, la desoxirribosa, recibiendo a partir de entonces los nombres de
ácido RIBONUCLEICO (RNA), y ácido DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA). Se descubrió también que el RNA
no poseía una de las bases que se conocían en la época, la timina, pero a cambio poseía una
base nitrogenada nueva, el "uracilo".
En 1934 Levene aisló, a partir de ácidos nucleicos, unas moléculas más sencillas que estaban
formadas por una pentosa, una base nitrogenada y una molécula de ácido fosfórico. A este conjunto
se le dio el nombre de NUCLEÓTIDO, y Levene pensó que los ácidos nucleicos estaban formados por
cuatro nucleótidos, uno con cada una de las bases. Hasta mediados de los años 50 no se certificó
que los ácidos nucleicos en realidad estaban formados por miles e, incluso, millones de nucleótidos
y no por sólo cuatro.
Poco después, el británico Alexander R. Todd sintetizó nucleótidos en situaciones controladas
que sólo permitían un único tipo de enlace, observando que los ácidos nucleicos estaban formados
por pentosas de nucléotidos contiguos unidos por ácidos fosfóricos, a la vez que a las pentosas
se unían también las bases nitrogenadas. Por sus trabajos, Todd recibió el Premio Nobel de Química en 1957.
En la década de los 40, diversos investigadores (Feulgen, Caspersson, Mirsky, Sager y otros)
desarrollaron técnicas de tinción y análisis que permitieron estudiar en qué lugares de las células
aparecían los ácidos nucleicos. Se observó que el DNA solía aparecer casi exclusivamente en el núcleo
y en pequeñas cantidades en algún orgánulo celular como las mitocondrias y los cloroplastos, mientras
que el RNA aparecía repartido por el citoplasma, sobre todo en los ribosomas, y en cierta cantidades
también en el núcleo. Se comprobó también que existía DNA en los cromosomas, unido a proteínas,
viéndose cómo la cantidad de DNA era siempre constante y propia de cada especie, lo que llevó a
sospechar que tal vez existía relación entre el DNA de los cromosomas y los genes o factores hereditarios.
Una primera pista la obtuvo en 1928 F. Griffith, trabajando con dos cepas de neumococos, una
de envoltura lisa y otra de envoltura rugosa. Cuando Griffith mezclaba bacterias rugosas vivas
con bacterias lisas muertas y esta mezcla se inyectaba en ratones, de éstos se obtenían bacterias
lisas vivas, lo cual sólo se podía explicar si algo de las lisas muertas había pasado a las rugosas
vivas y las había transformado. La cuestión era averiguar la naturaleza de ese "algo".
No sería hasta 1944 cuando Avery, McLeod y McCarthy repitieron los experimentos de Griffith
y demostraron que el "Principio transformante" que convertía a las bacterias rugosas en lisas
era, precisamente, el DNA, descubrimiento que marcó un hito importante en la historia de la Genética.
Otra cuestión importante era la función exacta del DNA, es decir,
cómo el hecho de tener un DNA determinado da unas características y
otro DNA da otras características diferentes.
El primero en intentar responder a la cuestión fue A. Garrod, en 1909.
Al estudiar la alcaptonuria (enfermedad metabólica producida por un error
en un gen que impide sintetizar una enzima) propuso la idea de que la
enfermedad se debía a la falta de una proteína específica relacionada con
la presencia de un gen recesivo, según la terminología de De Vries, Correns
y Tschermack, que habían redescubierto los principios de Mendel.
Sin embargo la cuestión se mantendría hasta principios de la década de 1940,
en que los estadounidenses, George W. Beadle y Edward L. Tatum, trabajando con
hongos filamentosos, como Neurospora y Penicillium, descubrieron que los genes
dirigían la formación de las enzimas a través de los polipéptidos que las constituyen, de tal forma
que cada polipéptido está producido por un gen específico. Este descubrimiento fue el origen de la hipótesis
UN GEN = UNA ENZIMA.
En 1953, el bioquímico estadounidense James D. Watson y el británico Francis H. C.
Crick aunaron sus conocimientos químicos, utilizaron la información de Rosalin Franklin
y Maurice Wilkins obtenida mediante difracción de rayos X, así como los trabajos de Chargaff
sobre composición química del DNA y elaboraron una hipótesis sobre la estructura del DNA:
la DOBLE HÉLICE.
(Contiene vídeo)
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En 1955 Severo Ochoa y su equipo sintetizaron, por primera vez, un ácido nucleico
gracias a la enzima polinucleótido fosforilasa
De 1960 a 1975 los nuevos descubrimientos se sucederán con gran rapidez, sobre todo
para el conocimiento de los mecanismos de acción génica: descubrimiento del RNA mensajero,
establecimiento del Código genético, regulación de la expresión génica, descubrimiento del
DNA recombinante...
En 1975 se iniciará lo que se ha dado en llamar la Nueva Genética, basada en la tecnología
para la manipulación de los ácidos nucleicos. El Consejo de Asilomar estudiará las implicaciones
del recién descubierto DNA recombinante, la primera manipulación genética realizada por el hombre.
Es el momento de la secuenciación del DNA, descubrimiento de los intrones, etc.
A partir de la década de los 80 se desarrollarán las técnicas de la pcr y hacia
los 90 otros tipos de análisis de secuencias tales como rapds, rflps, microsatélites, etc.
Desde 1990 la manipulación genética alcanza el nivel de su utilización para la obtención
de recursos: plantas y animales transgénicos,
inicio de la terapia génica humana,
inicio del Proyecto Genoma Humano en
1995, clonación, etc.
Los últimos años en los que los medios técnicos permiten vislumbrar unas posibilidades
futuras muy esperanzadoras en la obtención de recursos para el hombre y en la cura de
muchas enfermedades, entre ellas el cáncer, así como la obtención de órganos para transplantes,
se ha visto surgir también una importante corriente bioética de prevención contra las
consecuencias del mal uso de estas técnicas. Nos encontramos en el momento actual en
una controversia científica y social que tendrá que dilucidarse antes de avanzar en las
líneas de investigación del siglo XXI.
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