La Doble Hélice, ensayo sobre el libro de James D. Watson

Este ensayo fue elaborado como trabajo del curso Biología Molecular Computacional de la Maestría en Ciencias de la Computación del Tecnológico de Costa Rica, en junio de 2015.

La Doble Hélice es un reporte autobiográfico escrito por James D. Watson, un científico estadounidense conocido por descubrir la estructura del ADN junto a Francis Crick. La historia se ubica entre los años 1951 y 1953, en un ambiente posterior a la Segunda Guerra Mundial.

Actualmente el descubrimiento de la estructura del ADN se considera un trabajo conjunto de Maurice Wilkins, Rosalind Franklin, Linus Pauling, Francis Crick y James D. Watson.

James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin. 
Se les atribuye el descubrimiento de la estructura del ADN.

Francis era un científico que trabajaba con gente que utilizaba la técnica de cristalografía para resolver la estructura de las proteínas. Tenía una personalidad peculiar, hablaba mucho y le gustaba corregir a los demás. Su lugar de trabajo era el laboratorio Cavendish en la Universidad de Cambridge.

Desde los años 40 se suponía que los genes se determinaban en el ADN o en alguna proteína. Originalmente Crick no se interesó en el ADN, hasta después de investigar varios años las proteínas.

La vanguardia del trabajo con ADN la llevaba Maurice Wilkins, un biólogo molecular neozelandés que trabajaba en el King’s College de Londres. En el ambiente científico británico no se veía correcto que Crick se interesara en un campo que otro científico estaba investigando.

Rosalind Franklin era colaboradora de Wilkins, una química de nacionalidad inglesa que se especializaba en la técnica de cristalografía, la cual utiliza rayos X para identificar la estructura molecular y atómica de cristales. En un principio ella parecía no querer ayudar a Crick, sólo se interesaba en resolver sus propios problemas.

En ese momento se estudiaban los virus de bacterias (fagos) con la esperanza de entender cómo funcionaban los genes. Ya se conocían los ácidos nucléicos y también se sabía que estaban formados por nucleótidos.

Watson se encontraba en Europa gracias a una pasantía otorgada para aprender química en Copenhague. Pero no quería estudiar química ya que le parecía muy tedioso. Quería entender la estructura del ADN aunque no tenía la intención de aprender todos los detalles químicos para hacerlo. Por este motivo empezó a dedicarse a otras cosas, se puso a trabajar con un científico conocido suyo en el tema de los fagos y llegaron a un punto donde podían publicar algo. Nada de ese trabajo era parte de su pasantía.

Durante un viaje a Nápoles, Watson trata de hablar con Wilkins sobre ADN pero él no se muestra interesado. También asiste a una conferencia de Linus Pauling, donde muestra la estructura helicoidal de una proteína compleja. De esta forma se interesa en su trabajo y busca pasarse a otro laboratorio donde trabajen en áreas que le interesen más. En ese contexto tuvo contacto con una fotografía de cristalografía de ácidos nucléicos. Eso resultó muy importante porque muestra que el ADN es una molécula que puede formar estructuras de cristales. Para fortuna de Watson, el análisis de difracción de rayos X no requiere matemáticas fuertes.

Linus Pauling.

Watson fue presentado a Sir Lawrence Bragg, director del laboratorio Cavendish en la Universidad de Cambridge, y éste dio el visto bueno para que trabajara ahí. Primeramente no obtiene el permiso necesario para hacerlo, pero posteriormente recibe apoyo y logra quedarse en Cambridge.

Sir Lawrence Bragg.

Es en este laboratorio donde Watson trabaja con Crick, quién está convencido de que el ADN es más importante que las proteínas. Para esto, tiene como plan imitar a Pauling y ganarle en su propio juego, ya que conoce sus procedimientos. Crick se dedica a explicarle lo necesario a Watson.

La intención que tuvieron fue la de construir modelos moleculares y empezar a jugar con ellos, con suerte, el modelo estructural del ADN podría ser una hélice, similar a la hélice alfa recién descubierta por Pauling.

El mejor camino que vieron fue el de un backbone de azúcar y fosfato como algo 100% regular dentro de la estructura, y a partir de esto buscar una estructura helicoidal tridimensional que hiciera que todos los grupos de este backbone tuvieran ambientes químicos similares. Se sabía ya que en el ADN existían cuatro tipos de nucleótidos, esto les complicaba el problema porque el orden del backbone debía ser regular, cuando el orden de las bases debía ser irregular para que se pudiera almacenar algún tipo de información.

Algunas imágenes existentes de cristalografía del ADN reducían la cantidad de posibilidades iniciales. Estas fotografías existentes estaban en poder del equipo de Wilkins. Este equipo manejaba la posibilidad de una hélice de tres cadenas de polinucleótidos.

Wilkins consideraba que Rosalind Franklin era un problema, ya que desde su óptica ella no compartía su trabajo y tenía una personalidad difícil. Criterio que finalmente también compartían Watson y Crick.

Crick era una persona que solía hablar de su trabajo en voz alta y con quien se encontrara alrededor, por lo que sus ideas siempre eran conocidas entre los colegas del lugar. Sucedió que el profesor Bragg hizo una publicación donde proponía una idea similar a algo que Crick había mencionado en algún momento. Este suceso provocó un encontronazo entre estos dos personajes. A fin de cuentas Bragg creía que Crick lo único que hacía era hablar y no producía ningún avance.

Crick, que seguía de cerca el trabajo de Pauling, trabajó sobre una teoría general para probar modelos como la hélice alfa, y junto con Bill Conchram, quien trabajaba en cristalografía, llegaron a hacer una publicación en la revista Nature, lo cual significó un gran triunfo para Crick.

Mientras tanto, Watson se interesó en asistir a una charla de Rosalind Franklin, con la intención de ver qué dirección tenía su trabajo y poder obtener alguna información que le pudiera servir para su trabajo. Franklin no creía que el problema de resolver la estructura del ADN se pudiera resolver con modelos de “bolitas”, y que se requería un trabajo más profundo y minucioso por medio de cristalografía. Pero ni Watson, ni Wilkins, la tomaban en serio y se dedicaron a criticarla por cosas irrelevantes como su peinado y su forma de vestir. Sin embargo, Watson vio en esta charla el alcance del trabajo de Franklin y de una vez se interesó por tener acceso a las fotografías que ella tenía en su poder.

Crick y Watson también intercambiaron impresiones con la cristalógrafa Dorothy Hodgkin, y junto con la información que Watson obtuvo de la charla de Franklin, Crick pudo reducir las posibilidades para la estructura del ADN a dos, tres o cuatro hileras. Inmediatamente pensaron en un modelo que tuviera un backbone interno y lo consideraron un éxito inminente.

Al trabajar con los modelos de bolitas, intentando descifrar la hélice, tuvieron problemas para determinar los ángulos correctos de los enlaces. Fue ahí donde el modelo de tres hileras les empezó a parecer razonable. Wilkins se interesó completamente en esta propuesta.

Al mostrar el trabajo a Wilkins, Franklin también se interesó por saber qué era lo que estaban logrando. Entonces Watson y Crick les presentaron su trabajo en dos fases, primero abarcaron las ventajas que tenía un modelo en hélice y luego explicaron cómo llegaron a este modelo propuesto.

El equipo de Wilkins no creyó en el modelo porque desde su punto de vista no tenían evidencia para sustentarlo. Franklin lanzó fuertes críticas al modelo, criticando los enlaces que el modelo utilizaba para mantener la estructura estable e indicando que según ese modelo la cantidad de agua necesaria no calzaba con las observaciones que ella había realizado. Prácticamente les botaron el modelo, a partir de ahí cambiaron mucho su panorama y su forma de pensar.

Luego de esto, Bragg empezó a dudar de que el trabajo de Watson y Crick fuera a servir para algo. Pero Wilkins los apoyó diciendo que ellos pronto podrían llegar a la respuesta.

Se dieron una pausa en el trabajo por las vacaciones de fin de año, Crick continuó trabajando con la mioglobina y Watson aprovechó para estudiar más química y encontrar algo que le sirviera para el modelo del ADN.

Watson se dio cuenta de que le habían suspendido la pasantía por haber irrespetado los contratos, sin embargo tuvo la suerte de que le extendieron una beca diferente. Sin embargo, le rebajaron el salario y le solicitaron que al cabo de un año se presentara a dar una charla sobre su trabajo. Él respondió que no pensaba regresar a su país y que permanecería trabajando en el tema que le interesaba.

En el contexto de la nueva beca, Watson se puso a estudiar el virus mosaico del tabaco (TMV), el cual utilizaba ARN en lugar de ADN. Esta otra molécula es muy similar al ADN, lo cual le servía para seguir con su trabajo. Si la estructura del ARN era descifrada, entonces estaría cerca de hacer lo mismo con el ADN.

Watson consideraba improbable que el ARN guardara información genética. Pero al analizar la estructura mediante cristalografía, se pudieron apreciar patrones de hélice. Crick dudó que se tratara de una hélice.

Cuando Watson se dedicaba a trabajar con el TMV salieron a la luz los resultados de los experimentos de Martha Chase, los cuales comprobaron que el ADN es el material genético primario. Por otro lado, Franklin no creía que la estructura del ADN fuera helicoidal, y afirmaba tener evidencia en contra de esto. Wilkins asumió que Watson no trabajaría en el ADN ya que se encontraba dedicado al TMV.

Martha Chase.

Watson siguió avanzando en su trabajo con el TMV y tuvo acceso a una máquina diferente que le permitía hacer cristalografía mucho más rápidamente que la utilizada hasta ese momento. Con este equipo pudo corroborar que existían hélices de ARN en el TMV.

Las leyes de Chargaff eran bien conocidas por Watson, las cantidades de las diferentes bases encontradas en los ácidos nucléicos se encuentran relacionadas, la adenosina se encuentra en la misma cantidad que la timina y la citosina en la misma que la guanina. Estas proporciones varían entre las especies, pero se mantienen constantes dentro de una misma especie. También consideró el hecho de que el ADN debe autoreplicarse, por lo que la estructura que se propusiera debía calzar con todas estas observaciones.

Crick aprendió que las bases se atraían entre ellas, adenosina y timina, y también la citosina y la guanina. Esto les dio la idea de que las bases debían venir en pares, pero no tenían evidencia ni cálculos suficientes para respaldar esto.

Tuvieron una reunión con Chargaff con el propósito de aclarar un poco el panorama. Su presencia les podía dar la luz que les hacía falta para poder dar con la estructura del ADN. Sin embargo, en esta reunión salieron a relucir las deficiencias en química que ambos sufrían, y por esto Chargaff no los pudo tomar en serio y no lograron obtener muchos avances de este encuentro.

En una charla que Pauling dio en Inglaterra, Watson tuvo la oportunidad de hablar con él y así corroborar la enorme importancia que tienen las imágenes de cristalografía para entender los ácidos nucléicos.

El científico Luigi Cavalli-Sforza se dedicaba a hacer estudios con bacterias y propuso que las bacterias también tenían sexo. Watson quiso darle una interpretación diferente a los resultados obtenidos por Cavalli-Sforza, ya que creía que eran incorrectos y pretendía arrebatarle el mérito.

Trató de demostrar que la guanina y la timina se atraían en agua, pero no logró hacerlo. Su intención era demostrar que las proporciones de Chargaff obedecían a una atracción entre las bases, un emparejamiento.

Por otro lado, Franklin encontró evidencia de que el backbone del ADN se encontraba ubicado en el exterior de la molécula. Las fotografías de rayos X logrados por ella fueron mejorando constantemente, con las cuales podía sacar este tipo de conclusiones.

Al indagar diferentes papers, Watson asumió que el ADN era una especie de plantilla para generar ARN y que el ARN era una plantilla que servía para la elaboración de proteínas. Estos datos se presumían con anterioridad, pero eran nuevos para Watson. Esto parece inverosímil cuando se sabe que ésta era el área de Watson, pero es una muestra de su forma de trabajar.

En cuanto al tema del ADN, pasó un año sin que Crick y Watson tuvieran ningún avance. Constantemente tenían nuevas ideas sobre la posible estructura, pero siempre quedaban en un callejón sin salida. También escucharon el rumor de que Pauling estaba muy cerca del descubrimiento de la estructura del ADN, si no era que ya lo había logrado.

Aunque este rumor era fuerte, Watson no creía que fuera posible ya que Pauling desconocía el trabajo de Wilkins y Franklin, el cual les parecía vital para poder dar con la estructura del ADN.

Pronto tuvieron acceso a un paper de Pauling que proponía un modelo para la estructura del ADN. La propuesta era un backbone con tres hileras en el centro de la molécula, similar a la idea que habían propuesto con anterioridad y que el equipo de Wilkins destruyó. Al analizar la propuesta de Pauling, rápidamente descubrieron que presentaba problemas básicos en su estructura y se sintieron felices de saber que Pauling no estaba cerca de un modelo correcto.

Al comentar el paper de Pauling con el equipo de Wilkins, Franklin ya conocía del error de Pauling. Además ella creía fervientemente que la estructura no podía ser helicoidal. Sin embargo, Wilkins enseñó una de las fotografías de Franklin a Watson. En esta fotografía se apreciaba un patrón en forma de X que es propio de las estructuras helicoidales.

La estructura que Franklin creía posible utilizaba dos backbones por el lado exterior de la molécula y las bases en el interior. Luego de ver esta fotografía, coincidentemente, Watson empezó a considerar una hélice con la backbone en el lado exterior y las bases en el interior.

Al comentarle de esta idea a Bragg, él los instó a trabajar más fuerte para crear modelos físicos de la molécula. Watson y Crick estimaron que las bases eran perpendiculares al backbone y pudieron realizar aproximaciones del diámetro de la hélice. Ellos no querían que las backbones fueran exteriores porque no sabían cómo las bases podían calzar entre ellas.

Por el momento Wilkins no podía seguir avanzando con sus investigaciones, pero evidentemente no le molestó que Watson y Crick siguieran adelante, ¡si él mismo les pasó información esencial obtenida por Franklin! Les facilitó la fotografía que les había mostrado con anterioridad junto con los resultados de su investigación. Este debe ser uno de los robos más grandes en la historia de la ciencia. Con estos datos a mano empezaron a probar diferentes configuraciones que calzaran.

Fotografía de cristalografía de Rosalind Franklin, pieza vital para el descubrimiento de la estructura del ADN.

Watson observó cómo podrían unirse las bases del mismo tipo entre ellas. Esto serviría para generar un par de hileras fácil de duplicar y calzaba con las observaciones de Franklin sobre el backbone externo. Así empezó a probar diferentes formas en que las moléculas de las bases podían calzar entre ellas mismas.

Pronto se dio cuenta de otro error, durante todo el tiempo había estado utilizando configuraciones de las moléculas de timina y guanina que correspondían a variaciones de la molécula. Le recomendaron usar una configuración diferente de las bases, denominada KETO.

Crick, al observar estas ideas, le dice que lo que está proponiendo no calza con lo observado en las cristalografías ni con las reglas de Chargaff. Entonces, Watson intenta otras combinaciones de las bases, al probar con modelos de cartón se da cuenta que existe una forma en que la adenosina calza con la timina y la guanina con la citosina. Esta combinación explicaría las reglas de Chargaff y mantiene la posibilidad de replicación del ADN. Basados en esta combinación, observaron que los backbones de las dos hileras tendrían que ir en direcciones contrarias.

Para poder corroborar todas esas suposiciones, Watson y Crick necesitaban tener a mano un modelo tridimensional de metal que les diera la precisión necesaria. Este modelo físico lo esperaron durante un tiempo y apenas pudieron utilizarlo empezaron a armar una estructura que calzara con las observaciones de cristalografía y las demás restricciones.

Al ver que todo resultaba como esperaban, se prepararon para dar las noticias, a pesar de que todavía necesitaban afinar algunas coordenadas atómicas. Cuando lo tuvieron listo pudieron enseñárselo a Bragg, quien se emocionó mucho con lo que este hallazgo implicaba.

Por el momento no tenían el respaldo de una cristalografía exacta, pero creían que una estructura “tan bella” tenía que existir. Cuando le comunicaron lo encontrado a Wilkins, él les mencionó que estaba a punto de volver a involucrarse de lleno en la búsqueda de la estructura.

Cuando Wilkins pudo ver el modelo, le pareció bien. La corrección que le hicieron a Watson sobre las variaciones correctas de las bases a utilizar fue lo que le permitió lograr que todo calzara. Sin esa corrección probablemente se hubiera quedado dando vueltas sin lograr un modelo consistente. Wilkins se ofreció para hacer mediciones de cristalografía que respaldaran los hallazgos.

Franklin aceptó el modelo propuesto, le pareció que era hermoso y que debía ser cierto. A pesar de su oposición a la estructura helicoidal, mostró tener una mente abierta. Watson se dio cuenta que la supuesta terquedad de Franklin era parte de su rigor científico y que mucho de su personalidad que ellos percibían como “amarga” correspondía a una reacción por no recibir un trato igualitario en el ambiente en que trabajaron.

Pauling, por su parte, seguía tratando de avanzar en el modelo pero sus observaciones no eran acertadas. Cuando supo del modelo propuesto por Watson y Crick dio por finalizada la carrera y aceptó la “derrota”. Otros estudios posteriores de fagos respaldaron el modelo propuesto.

El borrador del paper con los descubrimientos le fue facilitado a Wilkins y a Franklin, ante lo cual reclamaron que debían ser mencionados ya que fue su laboratorio el que propuso que las bases debían estar conectadas mediante enlaces de hidrógeno. En la publicación de una vez mencionaron una posible forma de replicar el ADN, esto como estrategia para poder quedarse con el crédito posteriormente, aunque por el momento no supieran como se hacía. Bragg por fin estuvo contento de que un descubrimiento de esta magnitud saliera de su laboratorio y sobre todo por medio de las técnicas que él mismo había inventado años antes. Por esto recomendó el paper a la revista Nature, que fue publicado el 25 de abril de 1953.

Primera página de la publicación de Watson y Crick.

Sin duda, uno de los papers más influyentes y reveladores en la historia de la ciencia. No hay duda del enorme aporte que este modelo ha dado al mundo. Abrió las puertas para que se dieran nuevos estudios y se generaran nuevos problemas sobre el ADN y el material genético.

El papel de Watson en este descubrimiento deja muchos sinsabores. Su fijación con convertirse en un científico famoso, sólo por el hecho de serlo, definitivamente lo convierte en lo contrario de un modelo a seguir, es un modelo del cual huir. El objetivo de la ciencia es buscar una explicación a los fenómenos de la naturaleza y el universo, hay una motivación implícita por la búsqueda de información veraz y de compartir los hallazgos por el bien común. Buscar reconocimiento personal es una motivación egoísta y simplista, conlleva actitudes poco éticas. La ciencia es mucho más grande que eso.

Otra actitud realmente molesta de Watson fue su inclinación por realizar el menor trabajo posible. Pongámosle cara a “la ley del menor esfuerzo”. Buscó un área donde no tuviera que estudiar mucho, sin ahondar, y siempre buscó el camino más corto para todo, extrayendo de otras personas el conocimiento, tratando de ponerse al lado de personas que ya tuvieran trabajo adelantado. No le importó demostrar su terrible ignorancia en química en frente de grandes científicos como Chargaff y Griffith. Tampoco tuvo reparos en engañar a la universidad que le facilitó los recursos para su trabajo con tal de hacer lo que él quisiera.

Tal vez lo peor de Watson en este libro fue su desprecio constante hacia Rosalind Franklin. Su actitud evidentemente misógina hace difícil y hasta doloroso leerlo. En la tripleta Wilkins-Crick-Watson queda bien evidenciado que no la trataban como un igual, si no como alguien inferior. No perdió la oportunidad para hablar mal de su cabello, de su forma de vestir, de su cara. Todo sobre ella fue incómodo, malo o se trató con burla.

El desenlace de la historia es todavía más triste, sabemos que el premio Nobel por el descubrimiento fue otorgado posterior a la muerte de Franklin, sus aportes nunca le fueron reconocidos a pesar del gigante aporte que hizo.

En definitiva, considero que los grandes héroes de esta historia fueron Crick y Franklin. Crick, a pesar de su personalidad dispersa y afinidad con Watson, siguió trabajando en genética. Hizo más publicaciones y logró otros avances. Mientas que Watson prácticamente se echó a dormir. ¡Qué ejemplo tan vivo de la frase “cría fama y échate a dormir”!

El trabajo de Franklin no sólo fue la base para el descubrimiento de Watson y Crick, si no que le fue sustraído sin su consentimiento. Posiblemente la cristalógrafa más grande de la historia no recibió reconocimiento a pesar de que sus fotografías y sus resultados fueron absolutamente necesarios para descifrar la estructura del ADN.

Watson tiene el cinismo de agregar un epílogo, escrito luego de la muerte de Franklin, y por supuesto, después de recibir el premio Nobel. Trata de arreglar el desastre que hizo, alabando su trabajo y su personalidad, pero simplemente es muy tarde y no se percibe ningún tipo de sinceridad en este conato de enmendar las cosas.

Lamentablemente, ésta no ha sido la única ocasión en que Watson llama la atención por comportamientos inadecuados. Ha insinuado que si hubiera un gen que determinara la homosexualidad, sería bueno saberlo antes de que el niño naciera, por si se quisiera evitar el nacimiento. Ha afirmado que no debe darse trabajo a las personas obesas, que los negros y latinos no controlan su líbido, y que los africanos tienen inteligencia inferior a los caucásicos. 

Estos comportamientos, evidentemente, le han traído diversos problemas laborales, entre ellos suspensiones y renuncias a diferentes puestos. Incluso en 2014 subastó su medalla del premio Nobel para subsistir ante la falta de empleo, pero finalmente el comprador se la retornó porque pensaba que sólo Watson es merecedor de poseerla.

Se sabe que el libro está escrito desde su óptica, y no es un documento histórico. Pero al hablar por su cuenta revela todos estos tristes rasgos de su personalidad. No pongo en duda sus capacidades como científico, pero la gran importancia del descubrimiento se ve sepultado por sus actitudes. 

Referencias

[1] Watson, J. (1968). The double helix; a personal account of the discovery of the structure of DNA. New York: Atheneum.

[2] James Watson. (2015, August 17). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 19:42, August 17, 2015, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=James_Watson&oldid=676480220

[3] Francis Crick. (2015, August 14). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 19:42, August 17, 2015, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Francis_Crick&oldid=676093305

[4] Nucleic acid structure. (2015, June 24). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 19:42, August 17, 2015, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nucleic_acid_structure&oldid=668539321

Imágenes

"James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins, and Rosalind Franklin" por Understanding Science.

http://undsci.berkeley.edu/article/dna_checklist

"L Pauling" por Library of Congress - http://www.notablebiographies.com/Ni-Pe/Pauling-Linus.html. Licensed under Public Domain via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:L_Pauling.jpg#/media/File:L_Pauling.jpg

"Wl-bragg" por Nobel foundation - http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1915/wl-bragg-bio.html. Licensed under Public Domain via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wl-bragg.jpg#/media/File:Wl-bragg.jpg

"Martha Chase" por Desconocido - http://bratpunkyg02.glogster.com/martha-chase/. Licensed under Public Domain via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Martha_Chase.jpg#/media/File:Martha_Chase.jpg

"Photo 51 x-ray diffraction image" por Fuente (WP:NFCC#4). Licensed under Fair use via Wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/File:Photo_51_x-ray_diffraction_image.jpg#/media/File:Photo_51_x-ray_diffraction_image.jpg

"Watson, JD and Crick, FHC, Molecular Structure of Nucleic Acids, Nature, April 25, 1953." por Fossil Museum. http://www.fossilmuseum.net/Biology/WatsonCrickNature.htm