L'estructura de l'ADN: un descobriment apasionant (text complet)

Traduït i adaptat “Un cop del destí” de MICHAEL D. LEMONICK

 

L’estructura de l’ADN: Un descobriment apassionat. (Resum)

 

1. Introducció

El 28 de febrer de 1953, Francis Crick va entrar en el pub Eagle de Cambridge, a Anglaterra, i va anunciar que ell i James Watson havien “trobat el secret de la vida.” Almenys, això és el que Watson recorda. Hores abans, aquell dia, els dos científics havien assolit la solució d'un problema que els investigadors de tot el món s'apressaven a trobar. Havien construït un model d'àcid desoxirribonucleic (ADN) que demostrava, per la seva pròpia estructura, com era tot el que ells creien d’aquesta molècula: el portador del codi genètic i, per tant, la molècula clau de l'herència, la biologia del desenvolupament i l'evolució. Watson i Crick no eren necessàriament els científics més brillants del moment. No tenien la major experiència; els seus experiments en aquesta àrea de la ciència eren, de fet, pràcticament inexistents. Tampoc tenien el millor equip. Ni tan sols sabien molt de bioquímica. Però, malgrat aquestes contrarietats, van fer un descobriment que, a mitjan segle vint, va transformar la ciència, la medicina i gran part de la vida moderna.

La història de com aquesta singular parella va resoldre el misteri és un recordatori de que les ments brillants i una formació excel·lent no són els únics requisits. També es necessita resistència, tenacitat i molta sort i, com Watson va considerar en 1968 en el seu best-seller “La Doble Hèlix”.

2. La tècnica de difracció de RAJOS X

A la primavera de 1951, Watson va contactar amb Wilkins del King's College de Londres, qui estava utilitzant la difracció de RAJOS X per a comprendre l'estructura física de la molècula d’ADN. Quan s’irradien RAJOS X sobre qualsevol tipus de cristall i algunes formes de molècules biològiques, com l’ADN els rajos exciten els àtoms per a crear complexos patrons sobre una pel·lícula fotogràfica. En principi, es poden observar aquests patrons i extreure pistes importants sobre l'estructura de les molècules que conformen el cristall. En la pràctica, els patrons d’ADN són molt difícils de desxifrar. La imatge de Wilkins suggeria que l’ADN tenia una estructura cristal·lina regular. Intentant esbrinar quin és l'estructura es podia arribar a comprendre, a més a més, com treballen els gens.

3. Watson i Crick arriben a Cambridge

Watson va aconseguir una beca en el Laboratori Cavendish de Cambridge, i va arribar a Cambridge amb 23 anys a la tardor de 1951, per a utilitzar la tècnica de difracció dels RAJOS X en la comprensió de l'estructura d’una proteïna: la mioglobina. Allí va conèixer a Crick que era un físic que es va canviar a la biologia. De fet, ell tampoc estava estudiant l’ADN; a l'edat de 35, i gràcies en part a un permís militar durant la Segona Guerra Mundial, treballava en el seu doctorat sobre la difracció dels RAJOS X en la hemoglobina, la proteïna portadora de ferro en la sang.

Emperò, malgrat els seus deures, ambdós van prendre la determinació d'esbrinar què eren els gens, i ambdós es van convèncer que comprendre l'estructura de l’ADN els ajudaria a fer-ho. Els dos van resultar ser molt compatibles. A ambdós els encantava pensar en veu alta; durant hores seguides, passejant al costat del riu Cam, durant els menjars en el pis dels Crick, en el pub Eagle i, per descomptat, en el laboratori, on el seu incessant xivarri tornava bojos als seus col·legues. El més important és que ambdós eren tan tossuts com mules. Una vegada es van posar a treballar en l'estructura de l’ADN, ja no ho podrien deixar fins que la resolguessin o fins que algú més ho fes abans.

4. El paper de Rosalind Franklin

Per a comprendre l’ADN, necessitarien radiografies, però haurien de buscar-les fora de Cambridge, ja que a Cambridge només es treballava en les proteïnes, mentre que al King's College de Londres es treballava en l’ADN. Allí estaven Wilkins i la seva col·lega Rosalind Franklin. Però, Wilkins tenia molt dolentes relacions amb la seva col·lega, l'experta, però, segons ell, poc amable, Rosalind Franklin que als 31 anys, ja era una de les més talentoses cristal·lògrafes i havia tornat recentment al seu país per a aconseguir un lloc en el King's College de Londres, després d'acabar el seu treball anterior en un prestigiós laboratori de París. Rosalind Franklin confiava plenament en la primacia de les dades experimentals: la millor forma de comprendre l’ADN, insistia, era aconseguint imatges de RAJOS X d'alta qualitat primer, i després especular sobre el que significaven.

Watson va anar a un seminari que Franklin donava al novembre de 1951 i va quedar impressionat amb les dades de “Rosy”; després va quedar amb Crick per posar-lo al corrent del que havia vist i sentit. Però Watson, amb un excés de confiança que tocava l'arrogància, no s'havia molestat a prendre notes. “Si un tema m'interessava”, escriuria després, “podia normalment recordar el que necessitava. Però aquesta vegada vam tenir problemes, perquè no sabia prou sobre l'argot cristal·logràfic”. Un punt clau era la quantitat d'aigua present en les mostres d’ADN de Franklin. Watson havia memoritzat una xifra incorrecta, i per una gran diferència.

Armats amb aquesta informació errònia, els dos homes van començar a treballar de debò. La bioquímica convencional havia demostrat als científics des de feia temps que l’ADN estava fet de quatre tipus de molècules orgàniques, conegudes com bases nitrogenades: adenina, citosita, timina i guanina, d'alguna manera gairebé encadenades al llarg d'una “columna vertebral” de sucres i fosfat. La qüestió era com?

Unes quantes setmanes després, Crick i Watson estaven bastant segurs que havien aconseguit l’estructura de l’ADN: “Una triple hèlix d’ADN”. Però quan ho van presentar a Rosalind Franklin no li va costar molt adonar-se que la memòria de Watson l’havia traït. La quantitat d'aigua que havia de contenir una molècula d’ADN era 10 vegades superior a la qual ell havia pensat. L'estructura que Crick i Watson havien construït amb tanta confiança era impossible.

El seu error va tenir dos efectes immediats. Se’ls va prohibir que treballessin activament en l’ADN. Però cap simple director de laboratori podia evitar que parlessin de l’ADN entre ells. I encara que la seva primera equivocació havia estat desesperançadora, no els havia pogut desanimar. Després de tot, la seva reputació no incloïa deixar-se vèncer. I si havien arribat a les conclusions equivocades basades en una informació incompleta i un error simple, això només era un incentiu per a aconseguir una millor informació i ser més curosos la propera vegada.

El grup del King's College, mentre tant, continuava avançant amb les seves investigacions de l’ADN. Franklin treballava en el perfeccionament de les seves radiografies. Al maig de 1952, va prendre una que seria clau, encara que no se’n va adonar fins al dia de la seva mort.

El 30 de gener va ésser un dia decisiu i memorable en la història, de vegades dura, de la ciència. Watson va anar a Londres, Wilkins no estava en el seu laboratori, així que Watson va anar al de Franklin. Entre Watson i Franklin es va produir una forta disputa sobre la idea que l’ADN fos hel·licoïdal defensada per Watson, però que Franklin negava segons les proves. La discussió fou tant forta que Watson va sortir corrent del laboratori i amb la fugida va trobar a Wilkins, qui, buscant-lo, acabava d'anar cap allà. Franklin els va tancar la porta a tots dos.

Wilkins va mostrar-li una de les imatges de l'ADN de Franklin sense que aquesta ho sabes, la Fotografia 51. Watson va escriure: “en el moment que la vaig veure em vaig quedar amb la boca oberta i se'm va accelerar el pols. El patró era increïblement més simple que els obtinguts prèviament. A més, les creus blanques dels reflexos que dominaven en la imatge només podien provenir d'una estructura hel·licoïdal.” L’ADN havia de ser una hèlix després de tot.

5. La descoberta final

Arribat al seu laboratori va decidir construir un model de dues cadenes. La imatge de la fotografia suggeria que les bases unides a la cadena estaven clarament apilades unes damunt de les altres.

El 8 de febrer de 1953, el grup del King's (Wilkins i Frankling) havia preparat un informe sobre els seus estudis de l’ADN per al Medical Research Council, que era qui finançava el projecte. No era un document confidencial, així que Watson i Crick van aconseguir una còpia. Aquí estaven les pistes més importants, incloent el fet que l’ADN tenia un tipus d'estructura simètrica particular, que implicava que la molècula estava formada per dues cadenes que anaven en direccions oposades.

En aquestes dues cadenes s’havien d’encaixar les bases. Watson i Crick van començar a encaixar les bases nitrogenades, però no aconseguien fer-ho correctament. Watson es va passar la tarda del 27 de febrer fabricant les seves pròpies peces de cartró. El 28 de febrer, armat amb les seves noves bases de cartró, Watson va començar a intentar encaixar les bases iguals altra vegada, i llavors va tenir una inspiració. “De sobte, em vaig adonar que un parell adenina-timina que encaixava gràcies a dos enllaços d'hidrogen, era idèntic en la seva estructura a un parell guanina-citosina unit per, almenys, dos enllaços d'hidrogen.” Si les bases s'unien així, les cadenes no serien irregulars. Tenia sentit. Crick va aparèixer uns 40 minuts després; també tenia sentit per a ell.

Wilkins i Franklin es van assabentar passats uns dies, encara que mai no van confessar a Franklin el paper fonamental que la seva radiografia nº 51 havia tingut en el descobriment. La resta del món coneixeria l’estructura de l’ADN en doble hèlix gràcies a una carta d'una pàgina publicada en la revista Nature que va aparèixer el 25 d'abril de 1953. Res es va dir de la fotografia de Franklin.

Al 1962 van rebre el Premi Nobel de Fisiologia i Medicina els investigadors Watson, Crick i Wilkins, sense cap menció cap a Franklin, la qual havia mort prematurament al 1958.

1. Qui van ser els descobridors de l'estructura de l'ADN?
2. Quin any va tenir lloc aquesta descoberta?
3. Com va anunciar Crick el seu descobriment?
4. Descriu com eren aquests científics.
5. En quin laboratori treballaven?
6. Quina tècnica va ser fonamental per aquesta descoberta?
7. Quins dos científics treballaven en aquesta tècnica?