Francis Crick: Descubrimientos de ADN, descripción general

Francis Crick

Introducción

Uno de los eventos más notables e importantes de la biología moderna fue el descubrimiento de la estructura de la molécula de ADN. Esta estructura se llama doble hélice. Mientras se estaban haciendo esfuerzos tanto en Inglaterra como en los Estados Unidos para hacer este descubrimiento, fueron un par de científicos del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en Londres quienes pudieron describir cómo era la molécula y ser los primeros en publicar sus hallazgos. . Francis Crick, un bioquímico inglés, formaba parte de ese equipo. Pero, a pesar de lo notable que fue este descubrimiento, no fue el único trabajo de Crick.

La vida de Francis Crick

Francis Harry Compton Crick nació el 8 de junio de 1916 en Northampton, Inglaterra. Era el hijo mayor de Harry Crick, el gerente de una fábrica de zapatos, y Annie Wilkins, maestra de escuela. Francis asistió a las escuelas Northampton Grammar y Mill Hill en Londres y luego pasó a estudiar física en el University College de Londres. Se graduó con honores con su B.Sc. grado en 1937.

Crick comienza su carrera

Crick cursó sus estudios de posgrado en University College, pero el estallido de la Segunda Guerra Mundial interrumpió sus estudios en 1939 (de hecho, fue una bomba que cayó sobre su laboratorio lo que lo sacó de su trabajo). Dejó la universidad y trabajó para el Almirantazgo británico durante la guerra, diseñando minas acústicas y magnéticas que fueron utilizadas por la Armada británica.

Crick permaneció en este puesto hasta 1947, cuando dejó el Almirantazgo y ocupó un puesto en el Laboratorio de Investigación Strangeways, ubicado en la Universidad de Cambridge en Londres, trabajando en el comportamiento de los fibroblastos (un fibroblasto es un tipo de célula que produce fibras, como colágeno, en el cuerpo). Esto le dio a Crick el conocimiento de biología que necesitaría para su próximo puesto.

Después de dos años en Strangeways, Crick se trasladó a la Unidad del Consejo de Investigación Médica (MRC) del Laboratorio Cavendish en Cambridge, trabajando en cristalografía de proteínas por rayos X. El MRC tenía la responsabilidad principal de promover todas las investigaciones biomédicas que se realizan en Inglaterra. Con este movimiento, Crick se unió a un grupo de otros ex físicos que habían hecho la transición a la biología molecular.

Científicos como Max Delbruck y Maurice Wilkins hicieron este cambio a la biología molecular porque querían aplicar las ideas que eran esenciales para la física (como la mecánica cuántica y la construcción de modelos 3-D) a la biología, que consideraban menos estructurada. Las ideas y valores de Crick encajan perfectamente con este marco de pensamiento. Mientras trabajaba en el MRC, se inscribió como estudiante de posgrado, completando su tesis sobre la investigación de la cristalografía de rayos X de la estructura de las proteínas en 1953.

También en 1953, Crick y un científico estadounidense llamado James Watson hicieron lo que probablemente fue el mayor descubrimiento de sus carreras, que fue la estructura de la molécula de ADN. Este esfuerzo llevó a ambos hombres (junto con Maurice Wilkins y Rosalind Franklin) al Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962.

Después del premio Nobel

Después de graduarse y descubrir la estructura de la doble hélice, Crick pasó el año siguiente trabajando en el Instituto Politécnico de Brooklyn, Nueva York. Regresó al MRC al año siguiente y pasaría allí los siguientes 22 años de su carrera. Se reunió con Watson en 1955 y los dos desarrollaron ideas sobre los virus y su estructura molecular. También trabajó con otros científicos visitantes en proyectos relacionados con la estructura de proteínas y otras moléculas biológicas. A mediados de la década de 1960, Crick cambió su enfoque y comenzó a tratar de comprender cómo los genes causan el crecimiento de ciertos órganos.

Si bien nunca enseñó ni aconsejó a los estudiantes, Crick fue muy solicitado en el circuito de conferencias. En parte debido a su fama con la doble hélice, y en parte debido a su vasto acervo de conocimientos sobre genética y biología del desarrollo, muchas universidades de todo el mundo lo invitaron a dar charlas y presentar su investigación.

En 1976, Crick obtuvo una beca de investigación de un año en el Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, y en 1977 ocupó un puesto permanente allí. Aprovechó esta oportunidad para reorientar su investigación una vez más, esta vez hacia la neurobiología. Estudió los ojos y cómo ven los humanos, y también cómo los impulsos nerviosos podían desencadenar recuerdos y otros procesos de pensamiento. Pasó el resto de su carrera (y vida) en el Instituto Salk.

Francis Crick murió de cáncer de colon el 28 de julio de 2004. Dejó atrás a su esposa, Odile, un hijo de su primer matrimonio y dos hijas de su segundo matrimonio.

Crick, Watson y la ‘raza’

En 1951, Crick conoció a un bioquímico estadounidense llamado James Watson, quien resultaría ser uno de sus amigos más antiguos y valiosos en su carrera profesional. Aunque Watson era 11 años menor que Crick, los dos hombres se llevaban espléndidamente, aunque discutieron bastante. Sus habilidades también eran bastante complementarias entre sí. Crick tenía conocimientos de difracción de rayos X y estructura de proteínas, mientras que Watson estaba versado en genética bacteriana y de fagos. Sentían que necesitaban saber cómo se veía la molécula de ADN o, de lo contrario, los conceptos de herencia y reproducción nunca podrían entenderse completamente. Se propusieron encontrar su estructura en el otoño de 1951.

Antecedentes del ADN

El ADN se conocía desde 1869 y se pensaba que era el factor que transmitía los rasgos de padres a hijos. Se sabía que estaba formado por nucleótidos (las moléculas pequeñas que contienen un azúcar, un grupo fosfato y una base de nitrógeno que forman los ácidos nucleicos), pero no estaba claro cómo encajan estas piezas para formar la estructura del ADN.

Investigaciones anteriores sobre el tema del ADN indicaron que había cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina (A, T, C y G), y que había cantidades iguales de A y T y C y G. También se sabía que estas bases nitrogenadas eran complementarias, lo que significa que cada una solo encajaba entre sí en función de su forma. Este conocimiento provino del trabajo de Erwin Chargaff en 1950. Supuso que, basado en su forma, A solo podía emparejarse con T y C solo podía emparejarse con G. Esto llegó a conocerse como la Regla de Chargaff y fue muy útil en Crick y El trabajo de Watson.

La ‘Carrera por la doble hélice’, como se la ha llamado, es una historia sobre cómo los científicos, sin importar cuán inteligentes sean o cuántos descubrimientos hayan hecho, pueden ser mezquinos, engañosos y actuar de manera muy deshonesta al intentar para hacer un gran descubrimiento. Los científicos involucrados sabían que quienquiera que hiciera el descubrimiento primero aseguraría su lugar en los anales de la historia científica. Como resultado, se ha alegado que hubo muchos episodios de traición, mentiras e intrigas mientras se buscaba la estructura del ADN.

El descubrimiento

Crick y Watson estaban trabajando con Maurice Wilkins y Rosalind Franklin del King’s College en este descubrimiento. Wilkins y Franklin eran cristalógrafos de rayos X, es decir, personas que usan rayos X para tomar fotografías de macromoléculas. Estas imágenes fueron una parte esencial de la investigación de Crick y Watson porque tomarían las imágenes y luego construirían modelos en 3-D de lo que vieron.

Una de las anécdotas sobre cómo se hizo el descubrimiento de la doble hélice incluye una imagen llamada Fotografía 51 (tomada por Franklin) que se había guardado en un cajón en el laboratorio de Wilkins y se había olvidado. Un día después de que Franklin dejara su empleo, Wilkins estaba revisando algunos papeles viejos y se encontró con esa foto. Inmediatamente lo reconoció como una molécula de ADN y corrió por la ciudad hasta Cavendish para mostrárselo a Crick y Watson. Fue en este punto que supieron que habían encontrado lo que estaban buscando. Construyeron un modelo usando alambres y bolas de metal, y el 25 de abril de 1953 anunciaron al mundo que habían descubierto la estructura de la molécula de ADN. Lo llamaron la doble hélice .

La doble hélice se parece mucho a una escalera torcida en ambos extremos. Los lados de la escalera están hechos de azúcar desoxirribosa y grupos fosfato alternos, mientras que los peldaños de la escalera son las bases de nitrógeno (A, T, C, G). Las bases de nitrógeno se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno (los enlaces de hidrógeno son la atracción entre un átomo de hidrógeno con carga positiva y otro átomo con carga negativa, un hecho que se volvería muy importante en trabajos posteriores sobre cómo se replica el ADN durante la división celular) .

Como resultado de su trabajo, Crick, Watson y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962. Franklin había muerto unos años antes y recibió su premio póstumamente.

El otro trabajo de Crick

Si bien su trabajo con Watson y el descubrimiento de la doble hélice fue probablemente el más importante de su carrera, Crick también estuvo involucrado en muchos otros tipos de investigación, que van desde el código genético (la secuencia de bases de nitrógeno en una molécula de ADN) hasta cómo los humanos crean conciencia. Conocer la estructura de la doble hélice y cómo encajan las bases de nitrógeno hizo que Crick se preguntara si había alguna importancia en la secuencia de esas bases. Su investigación lo llevó a la conclusión de que, de hecho, era el orden de las bases nitrogenadas el que controlaba la síntesis de proteínas. Fueron estas proteínas las que provocaron la expresión de rasgos en un organismo.

El dogma central

Crick descubrió que las largas cadenas de bases de nitrógeno que se encuentran dentro de la molécula de ADN eran el modelo para la creación de 20 aminoácidos comunes, que luego podrían reformarse y condensarse en proteínas. Una vez que hubo determinado esto, la parte difícil fue averiguar qué secuencia de bases nitrogenadas podría usarse para producir un aminoácido (algo que Watson y el Proyecto Genoma Humano lograron más tarde en la década de 1990). Hizo la suposición de que una vez que la secuencia se había transmitido del ADN (probablemente al ARN, aunque no lo sabía con certeza), se usaba para unir las cadenas de aminoácidos.

Crick llamó a esta hipótesis de secuencia el “Dogma central”, una idea que se ha convertido en la piedra angular de la biología molecular. La idea es que el ADN codifica una secuencia de ARN y luego sufre algún cambio de forma para ensamblar los aminoácidos, que a su vez se doblan y pliegan para formar proteínas.

El mayor problema con esta idea fue averiguar cuántas de las bases nitrogenadas codificaban los 20 aminoácidos. Crick pensó que el código no podía tener dos bases porque eso solo significaría 16 aminoácidos posibles (4×4). Sin embargo, sugirió que si hubiera tres bases en cada código, eso proporcionaría 64 combinaciones posibles (4x4x4), pero eso era demasiado para codificar solo 20 aminoácidos.

Crick propuso que, para que se usara un triplete para codificar cada aminoácido, tendría que haber alguna forma de mutación en el ADN que alteraría una de las tres bases de nitrógeno. Probó esta hipótesis en 1954 y descubrió que, de hecho, no apareció ninguna mutación, por lo que no pudo terminar su trabajo. Sin embargo, sí estableció que el código genético era universal para todas las formas de vida superiores y que los cambios adquiridos en las proteínas no podían transmitirse de padres a hijos (una idea que era fundamental para las ideas de evolución de Darwin).

Otro cambio en los temas de investigación

En 1966, Crick cambió el enfoque de su investigación a cómo la organogénesis (la formación de órganos durante el desarrollo), la división celular y la diferenciación celular estaban controladas por genes. Pudo fusionar su conocimiento del ADN con la embriología y estudiar cómo sucedían estas cosas en organismos superiores (ya que hasta este punto, gran parte del conocimiento acumulado provenía de estudios sobre bacterias y virus). Sintió que comprender esto ayudaría a comprender cómo funcionaba la vida y también daría una idea de ciertas enfermedades genéticas.

Crick continuó su trabajo en biología del desarrollo hasta mediados de la década de 1970, cuando viajó a través del Atlántico hasta el Instituto Salk. Fue aquí donde Crick abandonó su trabajo anterior y comenzó su nueva carrera como neurobiólogo, una que tendría por el resto de su vida. Quería estudiar las vías y las conexiones en el cerebro, porque solo entonces sería posible determinar cómo se creaban el comportamiento y las emociones. Si bien le tomó un tiempo comenzar en este campo (porque muchos otros científicos confiaban constantemente en él para sus conocimientos de genética), resultó ser más un ‘hombre de ideas’ que un investigador. Propuso muchas ideas y experimentos nuevos para que otros los investigaran.

Crick estaba editando un artículo sobre el cerebro humano cuando murió en 2004.

Conclusión y pensamientos

Francis Crick fue un erudito, autor y conferencista, reconocido mundialmente por su trabajo en genética y su descubrimiento conjunto de la doble hélice. Como muchos otros de la época, Crick tuvo varias áreas de interés a lo largo de los años, desde la genética y la biología molecular hasta la ciencia del cerebro. Siempre invirtió todo lo que tenía en su trabajo y pudo depender de sus experiencias previas para resolver los problemas actuales.

Crick fue autor de cuatro libros de texto y más de 130 artículos y artículos científicos. Además del Premio Nobel, también recibió varios honores distinguidos (aunque nunca fue nombrado caballero). Fue miembro de la Royal Society y miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU., La Academia de Ciencias de Francia y la Academia de Ciencias de Irlanda. También ganó el Premio Lasker, junto con Watson y Wilkins, que a menudo se llama el ‘Premio Nobel estadounidense’.

Francis Crick fue uno de los científicos más influyentes del siglo XX. Su trabajo en el descubrimiento de la doble hélice, junto con su investigación en genética y biología del desarrollo, ha llevado a muchos descubrimientos importantes sobre el desarrollo humano y los orígenes de muchas enfermedades genéticas.

Los resultados del aprendizaje

Cuando haya terminado, debería poder:

• Recuerda quién era Francis Crick
• Resume la carrera de Crick
• Detalle cómo se descubrió la estructura del ADN
• Explica la ‘carrera por la doble hélice’
• Resume algunos de los otros trabajos de Crick
• Declare el dogma central