Separata de la revista El Catoblepas • ISSN 1579-3974
publicada por Nódulo Materialista • nodulo.org
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El Catoblepas • número 71 • enero 2008 • página 18
Se cumple este año el cuarenta aniversario de la publicación en 1968 del famoso libro de James Watson, La doble hélice. Da una idea clara del proceso real de la investigación científica y de que la doble hélice no fue un «descubrimiento» en el mismo sentido en el que decimos que Koch descubrió el bacilo da la tuberculosis.
En 1962, James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins, compartieron el Premio Nóbel de Medicina o Fisiología, por haber establecido en 1953 la estructura molecular de los ácidos nucleicos (en particular el DNA). Quince años después de ese logro Watson publicó, en 1968, La doble hélice (ref. 1); apareció con un prefacio de Sir Lawrence Bragg. En la edición de 1997 se agregó una Introducción de Steve Jones.
Por otra parte, Francis Crick publicó en 1988, hace veinte años, Que loco propósito (ref. 2), subtitulándolo «Una visión personal del descubrimiento científico».
Cabe preguntarse: 1) ¿Por qué veinte años después de Watson, Crick publica un libro similar?; 2) Los méritos científicos de Watson y Crick han sido reconocidos con el Premio Nóbel. Pero ¿cuáles son los méritos específicos de sus libros?; 3) El libro de Watson apareció prologado por el creador de la técnica de difracción de rayos X (una de las piezas fundamentales para dilucidar la estructura del DNA), el también Premio Nóbel Sir Lawrence Bragg. ¿Por qué treinta años después se incorpora otro prólogo? Intentar responder a estas preguntas es el objetivo de este artículo.
Dos prólogos
El prólogo de Bragg es conciso y caracteriza al «descubrimiento» de la estructura del DNA como «uno de los mayores eventos de este siglo». Y puntualiza: «Uno debe recordar que este libro no es una historia, sino una contribución autobiográfica a la historia que algún día será escrita».
En cambio, Steve Jones dice: «La doble hélice es el icono de la era moderna y la historia de su descubrimiento como se cuenta en La doble hélice no ha sido sobrepasada en esta centuria».
Son opiniones opuestas. Sin embargo, creo que ambas son verdaderas. Efectivamente, Watson muestra paso a paso, como fueron sucediéndose, sus creencias, temores, sospechas y ambiciones, haciendo notar la influencia de las tradiciones y de las características psicológicas de los investigadores. Estas descricpciones y juicios son personales. Pero a través de ellos se va viendo el proceso real de asimilación de información y las tentativas, muchas veces equivocadas, de integrarlas en una teoría (que es, en este caso, una estructura).
El prólogo de Steve Jones es amplio y generoso, y al ser posterior, incorpora la perspectiva de la experiencia acumulada. Pero tiene una frase enigmática: «Es casi obligatorio para los grandes científicos reivindicar, con Newton, que su genio proviene de pararse en los hombros de gigantes. Watson y Crick prefirieron pararse sobre sus pies (to stand on their toes)».
Efectivamente, Newton, en carta (1672) a Robert Hooke escribió (ref. 4, pág.99): «Si he llegado a ver más lejos, fue encaramándome a hombros de gigantes». Esta imagen es original de Bernard de Chartres (siglo XII) (pág. 180). Y «de gigantes (…) representa la cultura acumulada» (pág. 192).
Algunos gigantes
Naturalmente, empezando por el lenguaje, todos partimos del acervo de experiencia y conocimientos creado y acumulado por (miles) de generaciones anteriores. Pretender «partir de cero» es imposible y suicida. Ortega escribió (ref. 5, pág. 43):
«El ingrato olvida que la mayor parte de lo que tiene no es obra suya, sino que le vino regalado de otros, los cuales se esforzaron en crearlo y obtenerlo. (…) El hombre actual no se hace eficazmente cargo de que casi todo lo que hoy poseemos para afrontar con alguna holgura la existencia lo debemos al pasado y que, por tanto, necesitamos andar con mucha atención, delicadeza y perspicacia en nuestro trato con él –sobre todo, que es preciso tenerlo muy en cuenta porque, en rigor, está presente en lo que nos legó. Olvidar el pasado, volverle la espalda, produce el efecto a que hoy asistimos: la rebarbarización del hombre.»
He llamado enigmática a la afirmación de Steve Jones, porque no es creíble que el haya negado al conocimiento previo como plataforma para las búsquedas de Watson y Crick. Y hay en particular dos gigantes en los cuales se apoyaron directamente: 1) Linus Pauling, máxima autoridad en radios atómicos y puentes de hidrógeno (ref. 1, pág. 149) cuyo libro clásico The Nature of the Chemical Bond leyeron cuidadosamente, así como asimilaron su técnica de construir modelos y sus pruebas de la estructura helicoidal de las proteínas. 2)Lawrence Bragg, que antes de la Primera Guerra Mundial desarrolló su ley de difracción de rayos X, y sus seguidores (W. T. Astbury, Max Perutz, John Kendrew, Marice Wilkins y Rosalind Franklin) que extendieron la técnica al estudio de proteínas y DNA.
Crick escribió (ref. 2, pág. 74): «Pauling fue en biología molecular una figura más importante de lo que a veces se cree». Y declara (pág. 78) que además de las técnicas de Pauling, utilizaron las reglas de Chargaff. Este descubrió en 1950 que en los ácidos nucleicos como DNA, las cantidades de adenina y timina eran iguales, lo mismo que las de citosina y guanina, aunque variaran las proporciones de ambos pares. Cuando Watson conjeturó puentes de hidrógeno entre A y T por un lado, y entre C y G por otro, y comprobó que sus dimensiones eran adecuadas para su modelo de la doble hélice, las reglas de Chargaff quedaron explicadas. El camino lógico hubiera sido más bien al revés: que las reglas de Chargaff hubieran sugerido las relaciones entre las bases; pero, de cualquier manera, constituyeron un argumento en apoyo del modelo.
A su vez, Chargaff se había interesado por el DNA a raíz de que en 1944 Oswald Avery (ref. 1, págs. 23 y 29, y ref. 2, págs. 48 y 49) realizó experimentos que sugerían que el DNA era el material clave de la herencia, y no las proteínas, como hasta entonces se creía.
Es interesante destacar la migración de físicos (Bragg, Crick, Delbrück) y químicos (Pauling, Perutz, Milstein) al nuevo campo de la genética molecular. En buena medida, este movimiento fue impulsado por el físico Erwin Schrödinger –uno de los fundadores de la Mecánica Cuántica– con su libro ¿Qué es la vida? (ref. 3), que también inspiró la termodinámica de los procesos irreversibles (Prigogine). Llama al cromosoma «cristal aperiódico» y lo considera «portador material de la vida». Y dice (pág. 36) que son los que «contienen en alguna forma de clave o texto cifrado el esquema completo de todo el desarrollo futuro del individuo y de su funcionamiento en estado maduro». Este libro fue publicado en 1944 en base a conferencias que tuvieron lugar en Dublín en febrero de 1943, en lo más sombrío de la Segunda Guerra Mundial. Menciona también a Max Delbrück, que fue pionero en el estudio de los bacteriófagos, grupo del cual Watson había sido el miembro más joven, y que también aportó argumentos que apoyaban la importancia del DNA.
Por otra parte, entre las consideraciones de Schrödinger acerca de la estabilidad de los genes, destaca el considerarlos una molécula. En esa época la química macromolecular estaba en sus comienzos. Las poliamidas y el polietileno fueron realidades en vísperas de la Segunda Guerra Mundial, y los poliuretanos fueron desarrollados por Bayer durante la guerra. En 1943, la publicación del libro de D’Alelio (ref. 6) casuó gran impresión. Es una especie de recetario para la preparación de resinas y plásticos, en el que cada receta ilustra un principio. A demás de las antiguas resinas fenólicas y ureicas, incluye alquídicas, vinílicas y acrílicas, que entonces eran una novedad, y en buena medida secretos industriales. Fue la evidencia de que el mundo entraba de lleno en la era de los polímeros. El principal teórico en polímeros, Hermann Mark, fue quien recomendó a J. D. Bernal que aceptara a Perutz para trabajar con él «y así fue como Max se convirtió en cristalógrafo» (ref. 2, pág. 52). «Antes de la guerra, Bernal fundó el estudio de los cristales de proteínas por difracción de rayos X.»
Etapas hacia la estructura del DNA
I) Preparativa:
«(…) inmediatamente descubrí el placer de conversar con Francis Crick. Encontrar alguien en el laboratorio de Max {Perutz} que supiera que el DNA era más importante que las proteínas, era una verdadera suerte.(…) Unos pocos días después de mi llegada, sabíamos lo que hacer: imitar a Linus Pauling y derrotarlo en su propio juego» (ref. 1, pág. 46.)
«Particularmente importantes eran los argumentos exactos necesarios para entender cómo Linus Pauling había descubierto la hélice α (…).»(ref. 1, pág. 47.)
«(…) la hélice α no había sido encontrada observando solamente fotos de rayos X; el truco esencial fue preguntar qué átomos tienden a ubicarse uno junto a otro. En lugar de papel y lápiz, las principales herramientas eran un juego de modelos moleculares superficialmente parecidos a los juguetes de niños preescolares.»
«No vimos razón alguna por la que no podríamos resolver el DNA de la misma manera»: ambos futuros colaboradores comprueban que comparten el mismo objetivo y comprenden la necesidad de adoptar la metodología de Pauling.
II) Lucubración de hipótesis.
«Maurice {Wilkins} le dijo a Francis, sin embargo, que el diámetro de la molécula de DNA era mayor que el que sería si una sola cadena de polinucleótido estuviera presente. Esto le hizo pensar que la molécula de DNA era una hélice compuesta de varias cadenas de polinucleótido retorcidas entre sí. De ser así, antes de empezar en serio la construcción de modelos, había que decidir si las cadenas se mantenían juntas por puentes de hidrógeno o por uniones salinas involucrando los grupos fosfato negativamente cargados.» (ref. 1, pág. 50.)
«Había que decidir acerca del número de cadenas de polinucleótido dentro de la molécula de DNA. Superficialmente, los datos de rayos X eran compatibles con dos, tres o cuatro.» (ref. 1, pág. 60.)
«(…) habíamos decidido modelos en los que el esqueleto fosfato de azúcar estaba en el centro de la molécula. Solo de esta manera sería posible obtener una estructura regular como para dar los patrones cristalinos de difracción observados por Maurice y Rosy. Tendríamos que vernosla con la frecuencia irregular de bases en la parte exterior (…).»(ref. 1, pág. 67.)
«También estaba el problema de qué neutralizaba la carga negativa de los grupos fosfato del esqueleto del DNA.» (ref. 1, pág. 71, esperaban lograr una respuesta en un día.)
«Sobre nuestro pastel de ganso miramos los pros y contras de una, dos, tres y cuatro cadenas, descartando hélices de una cadena por incompatibles con la evidencia. En cuanto a las fuerzas que las mantenían juntas, el mejor pálpito parecía ser puentes salinos en los cuales cationes bivalentes como Mg++ mantuvieran juntos dos o más grupos fosfato.» (ref. 1, pág. 75.)
Emitían hipótesis que permitieran iniciar la construcción de modelos. Tenían la ilusión de llegar a una solución en un solo día. Es evidente la tendencia a la construcción racional (por ejemplo, no tenían información adecuada del contenido de Mg y de agua del DNA).
III) Fiasco.
«Tres cadenas retorcidas entre sí de modo que dieran lugar a una repetición cada 28Å a lo largo del eje helicoidal.» (ref. 1, pág. 76.)
(Llamaron a Maurice Wilkins diciéndole que llegaron a un modelo que podría ser la respuesta. Wilkins fue desde Londres, con Rosalind Franklin. Según ella, no había la menor evidencia de que el ADN fuera helicoidal y descartó los iones Mg++ porque estarían rodeados de capas de agua y no podrían dar una estructura firme. Tan pronto como surgió la posibilidad de que hubiera mucha más agua, el número de modelos de DNA potenciales creció alarmantemente. Este fiasco motivó la decisión de Bragg de que Crick y Watson dejaran de ocuparse del DNA.)
No se limitaron a discutir entre ellos hipótesis poco fundadas; al creer haber logrado un progreso las hicieron públicas, con lo cual motivaron la decisión oficial de que abandonaran el ADN. Personas menos tenaces y menos obsesionadas con el ADN, habrían perdido la oportunidad.
IV) «When there is a will, there is a way.»
{Watson decidió trabajar en el Virus del Mosaico del Tabaco} «Un componente vital del VMT era el ácido nucleico, de modo que era el frente perfecto para enmascarar mi continuado interés en el DNA.» (ref. 1, pág. 91.)
En el verano de 1952 Rosy tuvo evidencia de una nueva forma de DNA (β). Rodeada por una gran cantidad de agua, mostraba un patrón indiscutiblemente helicoidal:
«(…) había decidido construir modelos de dos cadenas. Francis tendría que estar de acuerdo. Aunque era un físico, sabía que los objetos biológicos importantes vienen de a pares.» (ref. 1, pág. 134.)
«Finalmente admití que mi reluctancia a colocar las bases en el interior surgía parcialmente de la sospecha de que sería posible construir un número casi infinito de modelos de este tipo.(…) Pero el verdadero tropiezo era con las bases.» (ref. 1, pág. 139.)
«Aunque durante un año Francis y yo habíamos descartado la posibilidad de que las bases formaran puentes de hidrógeno, era ahora para mi obvio que lo habíamos hecho incorrectamente.» (ref. 1, pág. 143.)
{Primero imaginó que las cadenas se unían por bases iguales} «No surgió una idea no trivial hasta mediados de la siguiente semana.» (ref. 1, pág. 145.)
«Mi esquema se hizo pedazos al mediodía siguiente. Había elegido formas tautoméricas equivocadas de guanina y timina.» (ref. 1, pág. 148.)
«De repente me di cuenta de que un par adenina-timina mantenido por dos puentes de hidrógeno era idéntico en forma a un par guanina-citosina mantenido por al menos dos puentes de hidrógeno.» (ref. 1, pág. 152.)
«(…) una estructura tan bonita simplemente tenía que existir.» (ref. 1, pág. 161.)
Su entusiasmo los impulsó a continuar semiclandestinamente. Las cadenas helicoidales no eran en sí ideas originales. La verdadera novedad consistió en verificar la identidad de forma de los pares A-T y G-C y su posibilidad dimensional de ubicarse en el interior de una doble hélice. Watson conocía las reglas de Chargaff, que podrían haberle sugerido de entrada estas verificaciones.»
Factores adicionales, y la necesidad de síntesis
El talento de Crick y Watson está fuera de cuestión, pero pudieron manifestarlo por haber estado en el lugar adecuado en el momento adecuado. El laboratorio Cavendish, en Cambridge, reunía a los mejores especialistas en difracción de rayos X. Y el momento era, como hemos visto, aquel en que confluían experimentos que pusieron en evidencia la importancia del DNA y Pauling mostró la eficacia del trabajo con modelos moleculares y la tendencia de las grandes moléculas biológicas a plegarse en hélices.
A menudo Watson (ref. 1, págs. 28, 41 y 66) y Crick (ref. 2, pág. 22) se muestran como casi ignorantes en química, matemáticas, o técnicas de rayos X. Eso parece como un alarde de modestia, puesto que adquirieron rápidamente los conocimientos que necesitaban. Pero también puede deberse al hecho de que casi toda la información fue obtenida por especialistas. Ellos la integraron en un modelo con el cual fuera compatible.
Crick dice (ref. 2, pág. 82): «La gente nos suele preguntar cuánto tiempo estuvimos Jim y yo trabajando con el DNA. Durante dos años discutimos el problema con frecuencia (…)». Y en la página siguiente: «La diferencia más importante de nuestro enfoque es que Jim y yo teníamos un conocimiento profundo del modo en que se descubrió la hélice α {Pauling}».
Y en pág. 86: «El ataque final, incluida la medida de las coordenadas de nuestro modelo, solo nos llevó algunas semanas.»
Ortega escribió (ref. 5, pág. 15): «Una ciencia no es nunca autónoma ni universal, antes bien, se sabe a sí misma parte de un todo de verdades más amplio que ella supone y a que nos transfiere. Las ciencias son una constante apelación a la filosofía». En la antigüedad la filosofía era considerada la reina de las ciencias. A partir de Galileo, las ciencias particulares fueron teniendo un gran desarrollo que las independizó de la filosofía. Pero ese desarrollo alcanzó un ritmo tan frenético que nadie puede dominarlas todas. Sin embargo es necesaria una visión de conjunto y la filosofía parece volver a su trono.
Schrödinger escribió (ref. 3, pág. 11): «Por un lado, sentimos con claridad que sólo ahora estamos empezando a adquirir material de confianza para lograr soldar en un todo indiviso la suma de los conocimientos actuales. Pero, por el otro, se ha hecho poco menos que imposible para un solo cerebro dominar completamente más que una pequeña parte especializada del mismo.» «Yo no veo otra escapatoria frente a ese dilema (si queremos que nuestro verdadero objetivo no se pierda para siempre) que la de proponer que algunos de nosotros se aventuren a emprender una tarea sintetizadora de hechos y teorías, aunque a veces tengan de ellos un conocimiento incompleto e indirecto, y aún a riesgo de engañarnos a nosotros mismos.»
Creo que esa «tarea sintetizadora» corresponde a la Filosofía. De modo que, al parecer, Schrödinger coincide con Ortega. Y «algunos de nosotros» se han dedicado, ciertamente, a filosofar (Mach, Popper, el mismo Einstein).
También fue importante la similitud de intereses, entusiasmo y espíritu constructivo de ambos investigadores. Crick escribió (ref. 2, pág. 84): «Otra ventaja era que habíamos desarrollado métodos de colaboración tácitos pero provechosos, algo que no existía en el grupo de Londres. Si alguno de los dos sugería una idea, el otro, tomándola en serio, intentaría rebatirla abiertamente pero sin hostilidad. Esto resultó fundamental.»
Las ideas e hipótesis, tanto las erróneas como las acertadas, surgieron de los cerebros de Crick y Watson. La mayor parte fueron refutadas porque no concordaban con la información disponible (la «realidad»). La afinidad entre ellos los hacía actuar casi como una única persona. Ante una idea nueva, trataban de refutarla (NO de defenderla). Todo esto coincide con las ideas de Popper acerca de las teorías:
«Además, suponiendo que en el momento t la nueva teoría no se vea refutada por una nueva contrastación, también en otro sentido será mejor que la teoría refutada. En efecto, no solo explicará todo lo que explicaba la teoría refutada más otras cosas, sino que además será considerada como posiblemente verdadera, ya que en el momento t no se ha mostrado su falsedad.» «No obstante, el teórico apreciará tal teoría, no sólo por su éxito y su posible verdad, sino también por su posible falsedad. Es interesante como objeto de subsiguientes contrastaciones, es decir, de nuevos intentos de refutación que, de tener éxito, no sólo establecerían una nueva negación de la teoría, sino también un nuevo problema teórico para la próxima teoría.» (ref. 7, pág. 26.)
En pág. 244 presenta dos tesis (y luego discute algunos problemas de la biología:
«(1) Quien piense que el método científico es un medio para tener éxito en ciencia, se verá defraudado. No hay vía real para el éxito. (2) Quien piense que el método científico –o El Método Científico– es un modo de justificar los resultados científicos, también se verá defraudado. Un resultado científico no se puede justificar, sino tan sólo criticar y contrastar. Lo más que se puede decir en su favores que, tras todas las críticas y contrastaciones, parece mejor, más interesante, más potente, más prometedor y más próximo a la verdad que sus rivales.»
Y en ref. 8, pág. 236): «La dinámica de Newton trasciende esencialmente toda observación. Es universal, exacta y abstracta. Surgió, históricamente, de mitos; y podemos mostrar por medios puramente lógicos que no es derivable de enunciados observacionales.»
* * *
«¿Cuál fue el error? Como ya he dicho, Kant, como casi todos los filósofos y epistemólogos hasta el siglo XX, estaba convencido de que la teoría de Newton era verdadera.»
Dice Crick (ref. 2, pág. 81): «Periódicamente temía {Watson} que la estructura estuviera equivocada y le aterraba ponerse en ridículo». Y en pág.89: «La estructura en doble hélice del DNA sólo fue definitivamente confirmada a principios de los años ochenta». Luego, en pág. 102: «Aunque estábamos exaltados cuando descubrimos la doble hélice, ninguno de nosotros dos ni nadie más pensó en un gran éxito.»
No fue un «descubrimiento» en el mismo sentido en el que decimos que Koch descubrió el bacilo de la tuberculosis. Koch demostró que todos los enfermos que presentan síntomas de tuberculosis tienen en su sangre el bacilo que el vio en su microscopio, y que a quien se le inyecten esos bacilos, contrae la enfermedad. Hoy día eso sería un conocimiento rudimentario de la enfermedad; pero en lo que respecta al bacilo, es indiscutible. Crick y Watson lucubraron una estructura plausible. Treinta años después, cuando no sólo no surgió ninguna evidencia en contra, sino que desencadenó un caudaloso progreso en biología, se aceptó como cierta la estructura de la doble hélice (aunque no se puede asegurar que sea «definitiva»).
El libro de Crick confirma lo dicho por Watson. Pero trata en especial sus contribuciones posteriores: el desciframiento del código genético, un logro de primera magnitud
Referencias
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