1.1 EL DESARROLLO DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR.

                      1.1.1 El descubrimiento del principio transformante.

Como sabemos que los genomas están compuestos de DNA?

En el caso de los cromosomas nucleares eucarióticos, es relativamente sencillo demostrar este hecho mediante la utilización de pruebas histoquímicas y fisicas. Los colorantes que se unen al DNA, como Feulgen, tiñen principalmente los cromosomas nucleares y también mitocondrias y cloroplastos. Además si se fraccionan los componentes de una masa de células, se observa claramente que la mayor parte del DNA aparece en la fracción nuclear y el resto en las mitocondrias y cloroplastos.

Que el DNA es el material genético esta hoy día perfectamente demostrado en muchas procariotas y eucariotas. Pero  la demostración de ese hecho llevo a la realización de brillantes e ingeniosos experimentos.

                       *    EXPERIMENTOS DE GRIFFITH (1928)

El descubrimiento de la trasformación.

En 1928 en el transcurso de sus experimentos con la bacteria Streptococcus pneumoniae, Frederick Griffith había hecho una misteriosa observación. Esta bacteria humana causante de la neumonía humana, es normalmente letal para los ratones. Sin embargo, han aparecido diferentes cepas que difieren en su virulencia. Griffith utilizo en sus experimentos dos cepas que se distingan por la apariencia de las colonias crecidas en laboratorio. Las células de una de las cepas, de tipo virulento normal, están rodeadas por una cápsula de polisacáridos que le da a la colonia apariencia lisa (smooth en ingles); de ahí llamada estirpe S. Las células de la otra cepa (un tipo mutante) no virulento que se reproduce en los ratones pero no es letal, carecen de esta cápsula de polisacáridos, lo cual hace que las colonias tengan apariencia rugosa; esta es la denominada estirpe R. 

                                           

Griffith mato algunas células virulentas, hirviéndolas e inyecto las células muertas en ratones. Los ratones sobrevivieron, demostrando así que las cápsulas de las células no provocan la muerte.

Sin embargo, ratones inyectados con una mezcla de células no virulentas vivas y células virulentas muertas, murieron. Además podían recuperarse  bacterias vivas de los ratones muertos; esta producían colonias lisas y en subsiguientes inyecciones eran virulentas. De alguna manera, los restos celulares de las células S hervidas habían convertido a las células S vivas. Este proceso se denomina transformación.

Los experimentos de Griffith demostraron que la transformación ocurría por la absorción por parte decélulas vivas (estirpe R) de un “principio trasformante” que se encontraba en las células muertas (Estirpe S). Ese principio trasformante tenia la característica de producir una cápsula de polisacáridos (se expresaba) y producía además la muerte en ratones, en otras palabras estaban confiriendo propiedades hereditarias a la celula recipiente, ese principio trasformante se sabría después que eran moléculas de DNA.

Vídeo del experimento: "Transformación"

                                * EXPERIMENTOS DE AVERY Y COLABORADORES (1944)

Este mismo método básico se utilizó para determinar la composición  del “principio trasformante.

En 1944, Oswald Avery, C. MacLeod y M. McCarty separaron los distintos tipos de moléculas que se encuentran en las células S muertas y estudiaron su capacidad de transformación por separado. 

              

                                    

Estas pruebas demostraron, en primer lugar, que los propios polisacáridos no trasformaban a las células rugosas. Por tanto la cubierta de polisacáridos, aunque claramente implicada en la acción patogénica, es solo la expresión fenotípica de la virulencia. Tras el escrutinio de los diferentes compuestos (Polisacáridos, Lípidos, RNA, Proteínas y DNA), Avery y col. Descubrieron que solo DNA, inducía la transformación de las células R, dedujeron que el DNA es el agente que determina la aparición del polisacárido y, por tanto, del carácter patogénico. Es mas, parece ser que proveer  a las células R del DNA de las células S es equivalente a ¡proveerlas de los genes de las células S!!

                                                                   *  EXPERIMENTOS DE HERSEY Y CHASE (1952)

Los experimentos llevados a cabo por Avery eran definitivos, pero muchos científicos se resistieron a aceptar como material genético al DNA (y no a las proteínas). La prueba definitiva se obtuvo en 1952 por Alfred Hersey y Martha Chase, usando el fago (virus T2). su razonamiento fue que la infección del fago debe implicar la introducción dentro de la bacteria de la información que dicta la reproducción viral. El fago es relativamente simple en cuanto a la composición molecular. La mayor parte de la estructura de un fago es proteína, estando el DNA en el interior de la envuelta proteica o “cabeza”. En las proteínas no se encuentra fósforo, que si forma parte del DNA; inversamente, el azufre esta presente e las proteínas pero nunca en el DNA.         

                              

Hersey y Chase marcaron el DNA del fago con un radioisótopo del fósforo (P³²)  y las proteínas con azufre (S³⁵), en cultivos distintos de fagos. Usaron entonces cada cultivo por separado, para infectar E. coli con muchas partículas de virus por cada célula.

Tras dejar tiempo suficiente para que se produjera la infección, separaron de las células bacterianas las carcasas vacías de los fagos llamadas “fantasmas” mediante agitación con una batidora de cocina.

Separaron las células bacterianas de los fantasmas de los fagos, mediante centrifugación, y midieron entonces la radioactividad en las dos fracciones. Cuando se usaron los fagos con P³², la mayor parte de la radioactividad terminaba en las células bacterianas, indicando que el DNA viral entraba en las células. También podía recuperarse P³² de los fagos descendientes. Cuando se usaron fagos los fagos marcados con S³⁵, la mayor parte de la radiactividad terminaba en los fantasmas virales, indicando que la proteína viral nunca entra en la célula bacteriana.

La conclusión es evidente!: El DNA es el material hereditario; las proteínas fágicas son meros empaquetadores estructurales que se desechan después de inyectar el vital  DNA en la célula bacteriana.

  

                       

¿Por qué tal reticencia en aceptar esta conclusión?? El DNA se consideraba un compuesto más bien simple. ¿Cómo podría una molécula tan simple almacenar toda la información que se requiere para la enorme variedad de estructuras proteicas? ¿Cómo podría trasmitirse tal información de una generación a la siguiente? Sin duda, el material genético debe poseer tanto la capacidad de poner en clave la información especifica como la de duplicar tal información precisa. ¿Qué tipo de estructura en una molécula tan simple, podría explicar unas funciones tan complejas?


Vídeo sobre el experimento de "Hersey y Chase"