Adrian Woolfson reconstruye el origen del ADN: el descubrimiento que cambió para siempre nuestra idea de la vida

CIENCIAS DE LA VIDA / GENÉTICA.

Desde un laboratorio improvisado en el siglo XIX hasta la biología como ciencia de la información, este capítulo de "El futuro de las especies" (Pinolia) revela cómo nació la revolución que hoy nos permite imaginar la vida como un lenguaje.

El descubrimiento del ADN no fue un instante aislado, sino el comienzo de una revolución científica que transformó la biología en una ciencia capaz de leer —y eventualmente escribir— el código de la vida. Recreación artística. Foto: ChatGPT-4o/Christian Pérez.

Hay libros que no solo cuentan una historia científica, sino que obligan al lector a replantearse el lugar que ocupa en ella. El futuro de las especies, de Adrian Woolfson, pertenece a esa categoría incómoda y estimulante. No es simplemente un recorrido por los avances de la biología molecular ni una crónica del descubrimiento del ADN. Es, ante todo, una reflexión sobre cómo una intuición aparentemente modesta —la de que la herencia está escrita en código químico— terminó por abrir la puerta a una revolución que apenas empieza.

Woolfson no escribe como quien mira hacia atrás con nostalgia académica, sino como quien observa una línea histórica que avanza con una lógica casi implacable. Desde el aislamiento de la “nucleína” en un laboratorio improvisado hasta la consolidación de la genética como ciencia de la información, el libro traza una continuidad que resulta tan fascinante como inquietante. Lo que comenzó como una disputa sobre la naturaleza química del núcleo celular se ha convertido en una pregunta mucho mayor: si la vida está escrita en un lenguaje, ¿qué ocurre cuando aprendemos a leerlo con precisión y, más aún, cuando empezamos a redactarlo?

En estas páginas no hay épica vacía, sino el relato de una acumulación paciente de pruebas, errores y rectificaciones. Woolfson muestra cómo la resistencia inicial a aceptar que el ADN —una molécula aparentemente simple— fuera el soporte de la herencia retrasó durante décadas una comprensión que hoy nos parece evidente. Pero esa resistencia también revela algo más profundo: la dificultad humana para aceptar que los grandes misterios biológicos puedan explicarse en términos químicos y físicos.

A medida que el lector avanza, se percibe que la historia del ADN no es solo una sucesión de experimentos brillantes, sino el punto de partida de un cambio cultural. La biología dejó de ser exclusivamente observacional para convertirse en una disciplina capaz de intervenir en los mecanismos que describe. Esa transición es el verdadero hilo conductor del libro, recientemente publicado por Pinolia. No se trata únicamente de quién descubrió qué, sino de cómo cada hallazgo empujó a la ciencia hacia una nueva concepción de la vida como sistema de información.

Woolfson consigue algo especialmente valioso: contextualiza cada avance dentro de una conversación más amplia sobre el futuro. El descubrimiento del material hereditario no fue un final, sino el prólogo de una etapa en la que comprender el código implicaba la posibilidad —todavía incipiente entonces— de modificarlo. El lector entiende que la historia que está a punto de leer no es arqueología científica, sino el origen de una tecnología que hoy condiciona debates médicos, éticos y sociales.

Con esa perspectiva en mente, el capítulo que sigue no es simplemente una narración histórica. Es el arranque de una reflexión sobre el lenguaje mismo de la vida y sobre el largo camino que ha llevado a descifrarlo.

El lenguaje de la vida, escrito por Adrian Woolfson.

Confinado en un sanatorio del minúsculo pueblo de Davos —encaramado entre los amplios valles y los picos imponentes de los Alpes suizos orientales—, el químico suizo Friedrich «Fritz» Miescher, de 51 años, incapaz de relajarse siquiera cuando su vida se encaminaba a un final prematuro, empezó a investigar los efectos de la altitud en el recuento de glóbulos rojos. Pero su cuerpo, cada vez más débil, no tardó en fallarle, y el 26 de agosto de 1895, Miescher sucumbió a una tuberculosis diseminada. Dejó tras de sí un conjunto desordenado de cuadernos inéditos y manuscritos inconclusos que no satisfacían sus exigencias. Esos documentos dispersos, junto con sus artículos publicados, constituirían los cimientos de la química genética: un conjunto de conocimientos que describiría la naturaleza química del material hereditario de toda la vida en la Tierra.

La devoción de Miescher por la ciencia rozaba la obsesión. Se cuenta que estuvo a punto de perderse su propia boda a causa de su deseo de terminar un experimento. Cuando su laboratorio se quedó sin recipientes de vidrio, utilizó su vajilla de Sèvres. Resulta fácil imaginar su frustración al ver cómo su vida era minada por las instrucciones genéticas invisibles que portaban los microorganismos que se multiplicaban en sus células mucho antes de que pudiera desvelar los secretos generativos de la sustancia química extraordinaria que había descubierto.

Friedrich «Fritz» Miescher fue el primero en aislar el ADN en 1869, una sustancia que llamó “nucleína” y que acabaría revelándose como el soporte químico de la herencia en todos los seres vivos. Fuente: Wikimedia

El propio Miescher era un héroe científico improbable. Duro de oído, miope, nervioso, inseguro, inquieto e introvertido, consagró su vida a un único problema de enorme trascendencia: la naturaleza química de la célula y, en particular, la química del diminuto orgánulo conocido como núcleo, presente en las células de todos los organismos complejos. El biólogo alemán Ernst Haeckel había especulado acertadamente, en su libro de 1866 General Morphology of Organisms, que el núcleo podía albergar el material hereditario, pero nadie lo había demostrado.

Miescher estaba convencido de que los métodos de la química, más que las técnicas de tinción celular y microscopía de sus contemporáneos, desentrañarían finalmente la base de la herencia. La química, a su juicio, era más fundamental que la estructura celular; era la clave misma de la vida. Pero la naturaleza precisa del material hereditario seguía resistiéndose.

Tras terminar la carrera de Medicina en Basilea, animado por su entusiasta tío, el eminente anatomista Wilhelm His, Miescher persuadió a Felix Hoppe-Seyler —figura destacada y pionero del naciente campo de la biología química, lo que hoy llamamos bioquímica— para que lo aceptara como investigador. En el renombrado Schlosslaboratorium de Hoppe-Seyler, ubicado en la fortaleza medieval de Schloss Hohentübingen, con vistas al río Neckar, en Tubinga (Alemania), Miescher se adentró en un centro intelectual exquisito donde se defendía que la química era esencial para los procesos vitales. En el otoño de 1868 emprendió su búsqueda de la composición química del núcleo. Como muchos otros, suponía que este debía contener un tipo nuevo de proteína —por entonces, la única clase de biomolécula a la que se atribuía la complejidad necesaria para sustentar la herencia—.

Utilizando pus extraído de vendajes recogidos en la clínica de un hospital local, Miescher ideó un método para separar los núcleos de los glóbulos blancos del citoplasma circundante. Una vez lavadas, las células formaban un sedimento que podía separarse fácilmente del residuo. Tras recolectar las células, Miescher utilizaba enzimas del estómago de un cerdo para destruir las proteínas restantes y aislar los núcleos. A continuación extraía su contenido con ácido y álcali. Para su sorpresa, la adición de ácido a los núcleos purificados producía un precipitado. Este se disolvía en álcali y contenía grandes cantidades de fósforo, pero no azufre, la marca característica de las proteínas.

En una carta a su tío fechada el 26 de febrero de 1869, Miescher señaló que había decidido llamar nucleína a aquel material nuclear insólito —cuya composición no se parecía a la de ninguna sustancia química identificada—. En solo unos meses, y con escasa preparación formal, había aislado por su cuenta el material hereditario de la vida. Hoy lo conocemos como ácido desoxirribonucleico, o ADN: la molécula en la que está escrita la información biológica de todas las especies, el repositorio de los secretos codificados de la vida. El artículo con sus resultados, «On the Chemical Composition of Pus Cells», se publicó en 1871.

Por desgracia, la idea de Miescher de que el núcleo albergaba una sustancia química singular fue recibida con desdén y contestada con vehemencia. En una carta a Hoppe-Seyler de 1872, Miescher lamentaba haber publicado sus hallazgos y haberse expuesto a «la chusma». Desanimado por la acogida desfavorable, se refugió en la comodidad de su Basilea natal y centró su atención en un tema menos controvertido: las transformaciones que se producen en los cuerpos de los salmones cuando remontan el Rin desde el océano. No abandonó del todo, sin embargo, su trabajo sobre el material hereditario. Siguió perfeccionando sus métodos de aislamiento del ADN, aunque decidió no publicar nada más sobre la sustancia nuclear misteriosa que había descubierto.

Aunque no llegó a concluir que la sustancia que había identificado fuera el material hereditario —seguía creyendo que solo las proteínas tenían la complejidad necesaria para ejercer tal función—, Miescher fue el primero en aislar y describir el ADN. Al demostrar que, a diferencia de las proteínas, no podía atravesar un filtro de pergamino, también fue el primero en caracterizarlo. Mostró que el tamaño y la complejidad de la nucleína excedían con creces los de las proteínas. Las moléculas de ADN eran gigantescas.

Tras descubrir sin proponérselo la naturaleza química del material hereditario, Miescher sintió la necesidad de especular sobre cómo podría representarse la información de cada especie en estructuras químicas. Con ello, realizó otra aportación notable —aunque por entonces completamente ignorada— a la historia de la genética. La detalló en una carta a su tío escrita en diciembre de 1892, más de dos décadas después de su descubrimiento del ADN y pocos años antes de su muerte.

En esa carta, Miescher conjeturaba que la información de los seres vivos estaba codificada en estructuras químicas, del mismo modo que las combinaciones de letras alfabéticas escriben los significados de las palabras. «Del mismo modo que todas las palabras y conceptos de todas las lenguas pueden expresarse mediante 24 a 30 letras alfabéticas », escribió, también podía expresarse la «riqueza y variedad de las transmisiones hereditarias». Un número finito de componentes en estructuras químicas podía —como las letras y palabras de una lengua— ordenarse en combinaciones infinitas que especificaran un número infinito de enunciados biológicos. Había inferido que la información genética estaba codificada.

Los seres vivos, proponía, se regían por una gramática química análoga a la de los lenguajes escritos. Esa gramática generativa especificaba el significado de las instrucciones biológicas codificadas en el texto químico. La capacidad de representar información biológica en notación química —como los fantasmas que se materializan ante Ebenezer Scrooge en Cuento de Navidad, de Charles Dickens (1843)— otorgaba al mecanismo hereditario la capacidad de codificar la información de los organismos del pasado, del presente y del futuro. Si llegáramos a comprender la gramática que rige ese lenguaje químico de la vida, tal vez la humanidad podría algún día escribir sus propias narrativas genéticas.

En ese sentido, el descubrimiento de Miescher fue algo más que un hito en nuestra comprensión de la química de la herencia. Fue el primer capítulo de una historia que desembocaría en la inteligencia biológica artificial: la capacidad de utilizar IA y tecnologías de escritura de genomas para diseñar y construir genomas sintéticos.

En la noche del 17 de abril de 1941 —casi medio siglo después de la muerte de Miescher en Davos—, Frederick Griffith, recién nombrado director de la Agencia de Seguridad Sanitaria del Reino Unido, tuvo un final trágico. Un bombardeo alemán alcanzó su edificio en la plaza Russell de Londres. La obra de este científico reservado, que disfrutaba de pasear a su perro por las Sussex Downs y de esquiar en los Alpes, sería decisiva para llevar la química del material hereditario a la atención de la comunidad científica en general, que —en su mayor parte— seguía ignorando los hallazgos pioneros de Miescher.

El meticuloso y prolongado inventario de distintas cepas de Streptococcus pneumoniae —la causa bacteriana más frecuente de la neumonía lobar— proporcionó a Griffith la preparación perfecta para el experimento que le garantizaría un lugar en la historia de la ciencia. Su artículo de 1928, «The Significance of Pneumococcal Types», describía una observación sorprendente: una cepa inocua de S. pneumoniae podía transformarse en virulenta cuando se mezclaba con bacterias virulentas inactivadas por calor y la combinación se inyectaba en ratones sanos.

Streptococcus pneumoniae, la bacteria responsable de numerosas neumonías, fue clave en los experimentos que demostraron que el ADN —y no las proteínas— era el verdadero portador de la información hereditaria. Foto: Istock

Esa transformación extraordinaria implicaba que un factor químico en las bacterias muertas había reprogramado la cepa viva, alterando su naturaleza de manera permanente. En aquel momento apenas se apreciaron sus implicaciones fundamentales para comprender la base química de la herencia. Sin embargo, aunque el trabajo de Griffith estaba motivado por la necesidad de tratar la neumonía lobar —una enfermedad a menudo mortal en la era preantibiótica—, su experimento reveló algo extraordinario y de gran alcance: sugería que el material hereditario no funcionaba solo como depósito pasivo de información biológica, sino como un programa dinámico transferible entre células, capaz de alterar la conducta de su maquinaria biológica fuera de su punto de origen.

La siguiente gran aportación procedió de un origen inesperado. Encantador en sociedad, elocuente e ingenioso, Oswald Avery —hijo de un misionero baptista en el barrio neoyorquino de Bowery, antaño célebre por sus pensiones baratas, salones y burdeles— se sentía, como Griffith, cautivado por los neumococos. Como muchos de sus colegas, inicialmente se mostró escéptico ante el llamado «experimento de Griffith», incluso después de que otros laboratorios confirmaran el resultado. Pero Avery advirtió que, si era auténtico, el fenómeno ofrecía una oportunidad inédita para definir la base química del misterioso «principio transformante».

Trabajando en el Hospital Rockefeller de Manhattan junto con sus colegas Colin MacLeod y Maclyn McCarty, Avery hizo un descubrimiento asombroso: la base química del principio transformante era el ADN, no las proteínas. Su artículo de 1944 debería haber sacudido la biología hasta sus cimientos. En cambio, fue recibido con incredulidad. La opinión dominante seguía afirmando que solo las proteínas tenían la complejidad estructural necesaria para albergar la información hereditaria. El ADN, en cambio —con su cadena repetitiva de solo cuatro nucleótidos—, parecía demasiado simple para codificar la inmensidad de la vida. La temprana visión criptográfica de Miescher —la idea de que la información de la vida estaba escrita en código— había caído en el olvido.

Solo en 1951, cuando el discreto Alfred «Al» Hershey y su ayudante, Martha Chase —aficionada al punto—, concluyeron sus experimentos en el Laboratorio Cold Spring Harbor, en Long Island, la comunidad científica empezó a convencerse. Usando el bacteriófago T2, un virus que infecta E. coli, idearon un método ingenioso que les permitió rastrear por separado los movimientos del ADN y de las proteínas durante la infección viral. La estructura simple del bacteriófago T2 —ADN empaquetado en una envoltura proteica— implicaba que uno u otra debían de ser responsables de la capacidad del virus para reprogramar las células bacterianas tras la infección. Solo tenían que seguir la pista de cada componente.

Al marcar el ADN y las proteínas con isótopos radiactivos distintos —fósforo para el ADN y azufre para las proteínas—, Hershey y Chase pudieron determinar cuál de los dos componentes penetraba en las células bacterianas tras la infección. Mezclaron las partículas virales con bacterias y, una vez que los virus se habían adherido a ellas, utilizaron agitación mecánica para desprender las envolturas virales de las bacterias infectadas. Se analizó entonces el material viral que quedaba en la superficie bacteriana.

Los resultados fueron contundentes. La marca radiactiva recuperada de las envolturas virales era rica en azufre y contenía poco o nada de fósforo. Como el azufre está presente en las proteínas pero no en el ADN, esto indicaba que los virus habían inyectado su ADN en las bacterias, mientras que las cubiertas proteicas quedaban en el exterior. Por su parte, la presencia de fósforo radiactivo dentro de las bacterias, con apenas rastro de azufre radiactivo, confirmaba que era el ADN viral y no la proteína lo que se había inyectado en las células huésped, puesto que el fósforo está presente en el ADN, pero no en las proteínas.

Hershey y Chase concluyeron con cautela que el ADN «tenía alguna función» en el crecimiento del fago dentro de las bacterias. Pero las implicaciones generales eran claras. Sus experimentos proporcionaron pruebas concluyentes de que era el ADN —y no las proteínas— la base química del material hereditario.

Fue, no obstante, la elucidación de la estructura tridimensional del ADN lo que confirmó definitivamente su papel de portador de la información hereditaria y reveló no solo cómo se codifica la información genética en la estructura química del ADN, sino cómo se replica fielmente. Este logro histórico fue fruto del esfuerzo conjunto de un grupo ecléctico —y a veces conflictivo— de personalidades imponentes que adoptaron enfoques complementarios para resolver el mismo problema. Repartidos entre Londres y Cambridge, transformaron la biología en una ciencia de la información. Con ello sentaron las bases de la genética moderna.

Tras la Segunda Guerra Mundial, Maurice Wilkins —que había ayudado a fraccionar uranio para el Proyecto Manhattan en Los Álamos— quedó sin rumbo. Pronto se incorporó al laboratorio de John Randall en la Universidad de St Andrews, en Escocia. Randall, también veterano de guerra, había participado en la invención del radar aerotransportado, tecnología crucial para el esfuerzo bélico aliado. Cuando Randall se trasladó al King’s College de Londres, llevó consigo a Wilkins. Allí, Wilkins se integró en un grupo interdisciplinar de científicos conocido como el «circo de Randall». Este grupo ecléctico se dedicó a aplicar métodos de la física a los grandes desafíos de la biología, entre ellos el enigma de la herencia, cuyos secretos, creía Randall, estaban encerrados en la estructura del ADN.

Maurice Wilkins, físico británico y premio Nobel, contribuyó decisivamente a desvelar la estructura del ADN mediante imágenes de difracción de rayos X que confirmaron su forma helicoidal y consolidaron a la biología como ciencia de la información. Fuente: Wikimedia.

Inspirado por los trabajos pioneros de William Astbury y Florence Bell a finales de los años treinta —cuyas fotografías de rayos X revelaron por primera vez que el ADN presentaba una estructura regular y ordenada—, Maurice Wilkins decidió tomar sus propias fotografías de ADN. La cristalografía de rayos X, una técnica poderosa, permite inferir las posiciones de los átomos en moléculas complejas analizando los patrones de difracción producidos cuando los rayos X se dispersan en ellas. Las primeras fotografías de Astbury y Bell ya apuntaban que los nucleótidos del ADN se enhebraban como cuentas en un collar, apilados «unos sobre otros como una gran pila de platos».

Con una inventiva propia de tiempos de guerra, Wilkins improvisó una cámara de rayos X con piezas militares de desecho. Junto con su estudiante Raymond Gosling, comenzó a captar imágenes de ADN con el método pionero de Astbury y Bell. Gosling trabajaba con fibras de ADN que le había proporcionado el bioquímico suizo Rudolf Signer, de visita, quien las había purificado a partir de timo de ternera. Wilkins las estiró con un clip «como un filamento de tela de araña».

Tras varios intentos frustrantes, en 1950, Gosling consiguió por fin una forma cristalina de ADN que produjo una imagen de rayos X llamativa. Poco después, otro miembro del equipo, Alec Stokes, logró —en el tren de vuelta a casa— deducir por las marcas negras en aspa y los círculos concéntricos que el ADN debía de tener una estructura helicoidal. Parecía cuestión de tiempo que se revelara su estructura precisa. Sin embargo, pese a estos triunfos iniciales, John Randall seguía escéptico. A su juicio, las imágenes borrosas de Gosling y Wilkins eran inadecuadas para la inmensa tarea de determinar la arquitectura del ADN. Tampoco estaba convencido de que tuvieran la pericia necesaria para interpretarlas. Si se iba a resolver la estructura del ADN, hacía falta un equipo con mayor pericia. Sin avisar a Wilkins, tomó una decisión crucial.

Por: Adrian Woolfson. Médico y Científico / Por: Christian Pérez. Redactor especializado en divulgación científica e histórica.

Sitio Fuente: MuyInteresante