El Descubrimiento del ADN: Cuatro Experimentos Fundamentales
La Transformación Bacteriana: Un Vínculo Clave entre Genes y ADN
A finales de la década de 1920, Frederick Griffith, un investigador británico, buscaba una vacuna para la neumonía bacteriana, una de las principales causas de muerte en ese momento. Aunque la creación de vacunas contra infecciones bacterianas era un desafío (las vacunas modernas contra el ántrax, por ejemplo, no son completamente seguras ni efectivas), algunas vacunas antibacterianas utilizaban cepas debilitadas de la bacteria que no causaban la enfermedad. Al inyectar esta cepa debilitada a un animal, se estimulaba su inmunidad contra las cepas causantes de la enfermedad. Otras vacunas empleaban bacterias virulentas, pero muertas por calor o sustancias químicas.
Griffith experimentó con dos cepas de la bacteria Streptococcus pneumoniae. La cepa R no causaba neumonía en ratones, mientras que la cepa S era mortífera. Como era de esperar, la cepa S muerta por calor no causaba la enfermedad. Sin embargo, ni la cepa R viva ni la S muerta garantizaban la inmunidad contra la cepa S viva.
Griffith mezcló bacterias vivas de la cepa R con bacterias muertas por calor de la cepa S y las inyectó en ratones. Sorprendentemente, los ratones enfermaron y murieron. La autopsia reveló bacterias de la cepa S vivas en sus órganos. La interpretación más sencilla fue que alguna sustancia de la cepa S muerta por calor transformó la cepa R viva e inofensiva en una cepa S mortífera, un proceso llamado transformación. Las células de la cepa S transformada se multiplicaron y causaron neumonía.
Aunque Griffith no logró una vacuna efectiva contra la neumonía, sus experimentos fueron cruciales para comprender la genética, ya que otros investigadores intuyeron que la sustancia causante de la transformación podría ser la molécula de la herencia, largamente buscada. De hecho, una vacuna efectiva y segura contra la mayoría de las formas del Streptococcus pneumoniae no se desarrolló sino hasta hace algunos años.
El ADN como Molécula de Transformación
En 1933, J. L. Alloway descubrió que la transformación ocurría en cajas Petri al mezclar bacterias vivas de la cepa R con bacterias muertas de la cepa S. Una década después, Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty identificaron el ADN como la molécula transformadora. Aislaron el ADN de las bacterias de la cepa S, lo mezclaron con bacterias vivas de la cepa R y produjeron bacterias vivas de la cepa S.
Para confirmar que el ADN causaba la transformación, y no trazas de proteínas contaminantes, trataron muestras con enzimas que destruyen proteínas. Estas enzimas no impidieron la transformación; sin embargo, las muestras tratadas con enzimas destructoras de ADN sí. Este hallazgo ayudó a interpretar los experimentos de Griffith. Al calentar las células de la cepa S, se mataban, pero no se destruía completamente su ADN. Fragmentos de ADN de las células muertas de la cepa S entraron en algunas células de la cepa R y se incorporaron a su cromosoma. Si estos fragmentos contenían los genes necesarios para causar la enfermedad, una célula de la cepa R se transformaría en una célula de la cepa S. Así, Avery, MacLeod y McCarty concluyeron que los genes estaban compuestos de ADN.
El ADN: La Molécula de la Herencia
Inicialmente, no todos los científicos aceptaron esta idea. Algunos creían que los genes estaban hechos de proteínas y que las moléculas transformadoras de ADN de la cepa S causaban una mutación en los genes de la cepa R. Otros pensaban que el ADN podría ser la molécula hereditaria en bacterias, pero no en otros organismos. Sin embargo, la evidencia continuó acumulándose a favor del ADN como material genético en muchos, si no todos, los organismos. Por ejemplo, antes de dividirse, una célula eucariótica duplica sus cromosomas y su contenido de ADN, como se esperaría si los genes estuvieran hechos de ADN.
Finalmente, Alfred Hershey y Martha Chase realizaron experimentos que demostraron de manera irrefutable que el ADN es la molécula de la herencia en ciertos virus, convenciendo a los escépticos restantes.