Breve historia de la genética

En 1865 descubrió las tres famosas leyes cruzando matas de guisantes en el huerto de su monasterio. No obstante, en aquella época no se conocía todavía lo que era el gen. Mendel hablaba teóricamente de “factores hereditarios”. Tampoco se sabía nada acerca del ADN, ni de su estructura particular, ni cómo se duplicaba y transmitía la información. Todo esto se fue descubriendo poco a poco durante los 80 años que siguieron al hallazgo del religioso de Heinzendorf (Silesia). De ahí que algunos autores prefieran decir que “la genética ocurrió tras un parto de 80 años” (Lacadena, Conceptos fundamentales de ética teológica, Trotta, Madrid, 1992: 460).

Se conocen cinco períodos en el desarrollo histórico de la genética. El primero abarca desde 1900, en que fueron redescubiertas las leyes de Mendel, hasta 1940.Alo largo de estos primeros cuarenta años del siglo XX se estudió la transmisión de los caracteres hereditarios de padres a hijos y se investigaron numerosos árboles genealógicos de familia. Los trabajos de Mendel habían sido publicados durante 1866 en el Boletín de Historia Natural de la ciudad de Brno (Checoslovaquia). Sin embargo, lo cierto es que no tuvieron mayor trascendencia entre los hombres de ciencia de la época hasta que en 1900 el botánico holandés Hugo de Vries los descubriera al realizar un estudio bibliográfico, dándose cuenta de su importancia. Lo que Mendel había averiguado era que la transmisión de los caracteres hereditarios venía determinada por algo, una unidad o factor que pasaba de padres a hijos y que él no llegó a conocer nunca, un agente que residía en los organismos y se trasladaba de generación en generación sin mezclarse, de manera independiente, aunque no pudiera verse.

El nombre de “genética” le fue otorgado a la ciencia de la herencia en el año 1906 por el biólogo inglés William Bateson, mientras que en 1909 otro biólogo, el danés Wilhelm Johannsen, propuso el término de “gen” para referirse a los factores hereditarios de Mendel. El problema era ahora localizar el lugar exacto en el que se encontraban tales genes dentro de las células. Un año antes el embriólogo estadounidense, Thomas Hunt Morgan, había realizado unos experimentos con la pequeña mosca del vinagre, la hoy famosa Drosophila melanogaster, que le sirvieron para determinar precisamente este lugar. Los genes eran realidades materiales que se encontraban en los cromosomas del núcleo celular. Casi veinte años después, un discípulo de Morgan contribuyó a confirmar que el gen era una partícula física fundamental de todos los seres vivos; el profesor J. Hermann Muller, demostró que los rayos X podían provocar mutaciones en los genes, alterar su composición y modificar completamente su expresión en las proteínas.

En el segundo período que duró sólo la mitad que el primero, desde 1940 a 1960, los trabajos se centraron en averiguar qué era el material hereditario, su naturaleza, composición, estructura y propiedades; de qué sustancia estaban formados los genes, cuáles eran sus moléculas constituyentes. Unos creían que se trataba de proteínas, como la hemoglobina o la albúmina, mientras otros pensaban que la base genética de la herencia estaba en una sustancia llamada nucleína conocida desde 1869, gracias a los trabajos del fisiólogo suizo Johann Miescher. En 1944 el bacteriólogo canadiense O.T. Avery (junto con McLeod y McCarty) demostraron que la nucleína era en realidad el ácido desoxirribonucleico (ADN), el principal constituyente del gen. Tal revelación se considera la más importante de la historia de la biología ya que supuso un auténtico cambio de paradigma en el seno de las ciencias naturales.

En 1941, dos biólogos estadounidenses G. W. Beadle y E. L. Tatum propusieron la hipótesis conocida como “un gen-una enzima” (Strickberger, Genética, Omega, Barcelona, 1974: 607) que veía a cada gen como el responsable de la producción de un enzima determinado. A partir de esta idea, el conocido premio Nobel, Francis H. C. Crick, llegó a postular en 1958 la “hipótesis de la secuencia” que afirmaba que a la ordenación de los nucleótidos en el ADN le correspondía también una ordenación de aminoácidos en las enzimas o proteínas.

Cinco años antes, en 1953, el propio Crick junto a James D. Watson habían descubierto y descrito la estructura del ADN, trabajo por el cual ambos obtuvieron el premio Nobel. Se trataba de una molécula compleja con aspecto helicoidal que recordaba una escalera de caracol. Su propuesta fue denominada el modelo estructural de la “doble hélice”. Los pasamanos de tal escalera correspondían a las moléculas del azúcar desoxirribosa unidas a ácidos fosfóricos, mientras que los peldaños estaban formados por parejas de bases nitrogenadas. La adenina (A) iba siempre unida a la citosina (C) y la guanina (G) a la timina (T). En realidad, se pudo comprobar que los eslabones de la larga cadena del ADN, los nucleótidos, estaban constituidos por tres clases de moléculas: el ácido fosfórico, la desoxirribosa y una base nitrogenada. Las dos primeras no variaban nunca pero las bases sí lo hacían. Precisamente en esta sucesión cambiante de las cuatro bases nitrogenadas se hallaba el secreto mejor guardado del ADN. La alternancia repetitiva y, a la vez, diferente de los pares de nucleótidos era la clave de la información que poseía el ADN. ¿Cómo pasaba tal información desde el ADN hasta las proteínas? Este proceso fue denominado por Crick como el “dogma central de la biología molecular”.

El ADN podía duplicarse y sacar copias de sí mismo mediante el proceso llamado replicación. Esto ocurría cada vez que una célula se dividía y consistía en la formación de una cadena complementaria de nuevos nucleótidos, a partir de cada una de las dos cadenas del ADN antiguo. La molécula originaria se desespiralizaba y cada hebra actuaba como molde para la creación de otra hebra complementaria. Como resultado, la célula hija recibía la misma información genética que poseía la madre.

Desde 1960 hasta 1975, en el tercer período de la genética, el principal interés de los investigadores fue descubrir cómo pasaba la información del ADN al ácido ribonucleico mensajero (ARNm) y de éste a las proteínas. Es decir, el funcionamiento de lo que hoy se conoce como el “código genético”. El ARN se parecía al ADN pero presentaba importantes diferencias. En primer lugar, no estaba constituido por una doble cadena de nucleótidos sino sólo por una. En vez del azúcar desoxirribosa presentaba la ribosa y en lugar de la base nitrogenada timina, tenía el uracilo. De manera que estas características hacían de los ARN los ácidos nucleicos idóneos para poder copiar la información contenida en el ADN. El mensaje genético pasaba así de la doble hélice del ADN a una molécula de ARNm, mediante el proceso de la transcripción, y ésta última abandonaba el núcleo celular rumbo al citoplasma a través de los numerosos poros de la membrana nuclear.

El problema era saber, una vez ya en el citoplasma, cómo se transmitía la información contenida en el ARNm a las proteínas. Es decir, cómo se formaban éstas a partir de la secuencia de nucleótidos que constituía al ARNm. Se comprobó que este fenómeno, llamado traducción, ocurría en unos pequeños orgánulos del citoplasma que se denominaban ribosomas. Era allí donde cada tres nucleótidos consecutivos del ARNm lograban atraer hacia sí a un aminoácido específico que servía para acrecentar la cadena en formación de la nueva proteína. Cuando se identificó este código genético se obtuvo la llave maestra universal para conocer cómo se sintetizaban todas las proteínas y se determinó la esencia del dogma central de la biología molecular. La información contenida en el ADN se transcribía al ARN mensajero y éste la traducía a las proteínas.

En el ADN residían los “planes” informativos para organizar todo el funcionamiento de la célula, pero eran en realidad las proteínas los auténticos ejecutores de dichos planes, las moléculas encargadas de llevar a la práctica todas las reacciones químicas que requiere la vida. Es decir, que el mensaje vital estaba escrito en todos los seres vivos mediante un doble lenguaje: el del ADN de sólo cuatro letras (las bases nitrogenadas A,T,C y G) y el de las proteínas, con 20 letras distintas (el número total de aminoácidos).

En el cuarto período, entre 1975 y 1985, se inician ya las técnicas de la “nueva genética” que empiezan a manipular el ADN, a trocearlo, secuenciarlo e hibridarlo. La ciencia de la herencia deja de ser un estudio teórico para convertirse en una disciplina práctica, tecnológica y manipulativa. Se empieza ya a poder tocar los genes, a partir las cadenas del ADN, a cortar y empalmar por donde conviene. Incluso se superan las barreras tradicionales entre las especies. Es la época en la que se consigue el trasplante de material genético entre organismos tan alejados, desde el punto de vista biológico, como el hombre y la bacteria.

Finalmente el quinto y último período, que va desde 1985 hasta el momento presente, se caracteriza por la llamada “genética inversa”.Actualmente se trata de averiguar la estructura y función de los genes pero partiendo de las proteínas que éstos sintetizan, es decir, recorriendo el camino inverso.