¿Por qué Watson y Crick ganaron la carrera de la doble hélice?

Por Jorge Senior

Hace un tiempo publiqué La apasionante historia de la biología molecular (ver revistas Academia Libre y Biociencias -ver website de Unilibrebaq-, y también colgada en Academia.edu). En esta entrada de blog publicada originalmente en 2015 complemento esa historia con más información, concentrada en los años 1951-1953.

Si Einstein no hubiese existido la Relatividad Especial habría surgido como teoría física unos 20 años más tarde (ni Poincaré ni Lorentz lo hubiesen logrado); en contraste, sin Watson y Crick la doble hélice hubiese sido descubierta uno o dos años después. Este par de contrafácticos especulativos me sirven para ilustrar la diferencia entre un proceso que fue en gran parte un asombroso salto individual, con la escalera gradual que condujo hacia la estructura del ADN a través de múltiples aportes y a la cual Watson y Crick contribuyeron poniendo la cereza que corona la torta que muchos elaboraron.

En retrospectiva la carrera del ADN de 1951 a 1953 era entre tres bandos: 

• Caltech: donde trabajan los 4 protagonistas de la serie The Big Bang Theory y que suma 31 premios Nobel 
• King’s College de Londres (conocido como KCL): con “apenas” 12 premios Nobel 
• Cambridge (Laboratorio Cavendish): que actualmente ya suma 28 premios Nobel. 

 Los tres jefes de los equipos en contienda eran Linus Pauling (en Caltech), John Randall (en el Dpto de Física del King’s) y William Lawrence Bragg (en el Cavendish, Dpto de física). 

Detengámonos en los dos más veteranos. 

Bragg era el “papá” de la cristalografía (técnica ya centenaria y que aún produce premios Nobel, ver por ejemplo el de química en 2009 para hallar la estructura de los ribosomas).  Bragg fue el más joven ganador del Nobel de física (premio compartido con su padre homónimo) en 1915, cuando ni Crick (1916) ni Watson (1928) habían nacido siquiera. 

El ingeniero de procesos Linus Pauling era el químico más destacado del mundo, autor de The nature of the chemical bond, que es quizás el libro de química más importante del siglo XX. Y aunque Pauling perdería esta batalla, ganaría el Nobel mucho antes que Watson y Crick, pues apenas un año después de su derrota, Linus obtiene el Nobel de Química de 1954.

En esta ruta hacia el descubrimiento biológico más importante de la historia competían, pues, dos departamentos de física y uno de química, pero probablemente la formación biológica de uno de los ganadores (Watson) incidiría en el triunfo del Cavendish. Irónicamente en esa formación de Watson influyó poderosamente el pionero de la genética,Thomas Morgan del Caltech. Los dos laboratorios ingleses eran públicos, mientras que el Instituto Tecnológico de California es privado. Esto no es para nada irrelevante, pues al tener detrás de sí el mismo financiador y estar localizados a sólo 100 kilómetros de distancia entre sí, el Cavendish y el KCL estaban obligados a colaborar, más que a competir, y esa alianza sería clave. Ir de Cambridge a Londres es como ir de Santa Marta a Barranquilla, en cambio el Caltech en Pasadena estaba en el otro extremo de Norteamérica, 100 veces más lejos.

El KCL, por su parte, estaba dividido en una pugna entre Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, en gran parte originada por la mala dirección de Randall.  Franklin, además, ya estaba por irse del KCL a comienzos del 53, como en efecto se fue en abril para Bribecks College a investigar en virus. Ella apenas duró dos años en KCL.

Así que en cierto sentido la competencia era entre cuatro equipos.

Resumamos entonces:

• En Caltech estaban Pauling y Corey (Equipo 1).

• En KCL: Randall (Jefe); Wilkins, Stokes y Wilson (Equipo 2); Franklin y Gosling (Equipo 3).

• En el Cavendish: Bragg (Jefe); Perutz y Kendrew (trabajan otros temas afines y ganaron el Nobel el mismo año que Watson y Crick por la estructura de la Mioglobina); Watson y Crick (Equipo 4); en la misma oficina de Watson y Crick estaban también Peter Pauling, hijo de Linus (a quien Watson le sacaba información sobre los avances de su papá) y Jerry Donohue, quien “metió la cuchara” en la modelación de la doble hélice con una pista clave sobre las bases (nota: ¡¡¡y los administradores quieren cuantificar las horas de investigación!!!).

Hay que tener en cuenta también el aspecto generacional:

En 1953 Bragg cumpliría 63 años, Corey 56, Linus 52, Randall 48, Perutz 39, Crick y Wilkins 37, Kendrew 36, Stokes 34, Franklin 33, Gosling 27 (murió el 18 de mayo de 2015), Watson 25, Wilson 24. El único superviviente hoy es James Watson con 91 años. 

Corey era el coequipero de Linus Pauling, de perfil experimentalista.  Recuérdese que los tres breves papers de la revista Nature del 25 de abril de 1953 fueron de (1) Watson y Crick, (2) Franklin y Gosling, (3) Wilkins, Stokes y Wilson. El primer artículo del Cavendish y los otros dos del KCL. Ya en enero había aparecido en otra revista el artículo bochornoso (por sus errores protuberantes) de Pauling y Corey, que sin embargo aceleró el envión final del Cavendish. 

Ahora sí vamos al análisis comparativo entre Pauling, Franklin y la pareja Watson y Crick, el cual se centra en 5 variables: 

• (1) el método heurístico usando la modelación tridimensional, 
• (2) la estructura molecular helicoidal, 
• (3) la convicción de que el ADN era el material genético y su importancia trascendental, 
• (4) la concentración en la investigación, y 
• (5) la calidad de los datos basados en cristalografía.

En la estrategia heurística de Pauling, que tanto éxito le dio con las proteínas, por ejemplo descubriendo la hélice alfa de la hemoglobina, el proceso era por eliminación de opciones, enfocándose en las más probables, construyendo modelos y probándolos en confrontación con las cristalografías. Para Pauling las cristalografías eran el árbitro o juez que dirimía al final la viabilidad o no de un modelo, no el punto de partida. Este método hipotético-deductivo, por ensayo y eliminación de error, fue asumido también por Watson y Crick, pero era rechazado por Franklin, quien prefería construir paso a paso una especie de escalera empirista-inductiva a partir de los datos de la cristalografía.

El éxito de Pauling con la hélice alfa terminó perjudicándolo. Pauling trabajó 13 años en esa investigación y publicó al final, cuando ya estaba seguro.  En contraste, el artículo defectuoso de enero de 1953 fue el producto inconcluso de un trabajo de menos de dos meses.  Su anterior éxito no sólo lo perjudicó por exceso de confianza sino además porque aquella hélice tenía el esqueleto adentro y las bases hacia fuera, lo que llevó a Pauling a pensar en una estructura similar para el ADN. Watson también tenía la convicción de que el ADN era helicoidal desde que escuchó y vió una conferencia de Wilkins en Nápoles con fundamento en imágenes obtenidas en KCL.   Franklin, en cambio, no creía mucho en la estructura helicoidal y menos después del fracaso de Watson y Crick a comienzos de 1952 con una propuesta de triple hélice.  Sin embargo, ya para febrero de 1953 Franklin llegó a considerar la posibilidad de una estructura de fosfatos y azúcares de doble hélice pero sin resolver la disposición de las bases (nucleótidos).

Todos han debido saber que el ADN era el material genético, si consideramos que desde 1943-44 el experimento de Avery, MacLeod y McCarty determinó que el principio transformante heredable descubierto en bacterias por Griffith desde 1928 (cuando apenas nacía Watson!) era el Ácido Desoxirribunucléico.  Pero no fue así, el paper de Avery en plena guerra pasó desapercibido.  En parte fue una cuestión de comunicación, pero pudo afectar también la ceguera causada por el paradigma dominante de las proteínas como presumible material genético.  Sólo hasta 1952, con el experimento de Hershey y Chase se empezó a imponer la idea de que el ADN era el material genético.  La formación básica de Watson en zoología pudo ayudar seguramente a que tuviera más nítida la visión de que el ADN podría ser material genético y que esto tenía una importancia trascendental, mucho mayor incluso que hallar la estructura de otras moléculas biológicas como la hemoglobina.  En contraste, nada indica que Pauling o Franklin olfatearan esa pista con tanta claridad.  Y eso explica la variable 4, el focus en la meta. Crick, y sobre todo Watson, estaban obsesionados, enfocados, en encontrar la estructura del ADN como prioridad y en su agenda de trabajo nada le competía.  Aún cuando su fracaso de inicios de 1952 llevó a que los jefes de KCL y Cavendish les prohibieran continuar la investigación, ellos persistieron en esa meta, al fin y al cabo, la modelación tridimensional rústica y artesanal de la época era un ejercicio experimental barato. 

Por eso en realidad no había “carrera” o una competencia de la que todos estuvieran conscientes. Franklin tenía otras prioridades y aunque ella descubrió las dos formas del ADN y obtuvo muestras puras de la forma A y de la forma B, se dedicó durante 9 meses de 1952 al estudio de la forma A, que es menos común en los seres vivos y, por ende, de menor importancia biológica.  Y en cuanto a Pauling, este se dispersaba en diversos temas, de hecho retomó el ADN en noviembre de 1952 por una discusión casual con Edward Ronwin.  Los que sí estaban mentalmente involucrados en una actitud de “tenemos que llegar primeros a la estructura del ADN como máxima y absoluta prioridad” eran Watson y Crick.

Y así como pasó desapercibido el experimento de Avery et al, así también sucedió con los resultados de Chargaff de 1951 que daban una pista poderosa: las cantidades a Adenina y Timina, por un lado, y las de Guanina y Citosina por el otro, eran similares entre sí y sus proporciones variaban indicando que el ADN no era un polímero monótono.  Se asemeja al caso del experimento de Michelson-Morley de 1886, que no era conocido por Einstein en el annus mirabilis de 1905. 

Y la quinta variable se refiere a la calidad de los datos. Desde 1939 el gran cristalógrafo Astbury había producido imágenes del ADN.  Éstas eran las que Pauling tenía como referente.  Pero en KCL, tanto Wilkins como Franklin habían producido nuevas imágenes de mejor calidad.   Se dice que el macarthysmo (hay un lío de faldas en el trasfondo de esta historia) impidió a EEUU la gloria del descubrimiento de la doble hélice por haber obstaculizado que Pauling viajara a Londres a mediados del primer semestre de 1952 y viera la imágenes de Franklin.   Lo cierto es que Corey viajó, vio las imágenes pero no captó la información que ellas encerraban.  Pauling logró llegar a Londres en julio y estuvo un mes y sin embargo no fue a ver las imágenes, así que el episodio del pasaporte no es tan determinante como se ha dicho.   Pocas veces se menciona que en la Universidad de Leeds, Astbury seguía produciendo nuevas imágenes que hubieran podido sugerir la estructura helicoidal.  Pero en Leeds no había quien las interpretara y los equipos en contienda que hemos mencionado no las conocieron antes del artículo de Nature. 

La infidencia de Wilkins al mostrar a Watson la hoy famosa placa 51 (hasta hay una obra en Broadway con ese título) fue clave, pero no el único factor decisivo.  La idea de la estructura de doble hélice con la secuencia de bases en capacidad de almacenar la información de la herencia y con un evidente mecanismo de replicación por cadenas antiparalelas fue un bombillo que se encendió el 28 de febrero de 1953 y celebrado en el pub Eagle: Watson y Crick se ufanaron de haber hallado el secreto de la vida, nada menos.  Antes de publicar, los dos equipos de KCL y Cavendish discutieron la estructura y el 25 de abril publicaron los tres artículos concatenados: Watson y Crick exponiendo la estructura y los artículos de Franklin et al y Wilkins et al, dándole soporte experimental.  Nunca un artículo tan corto había tenido una significado más revolucionario.  Watson y Crick reconocieron en ese artículo los aportes de Donohue y de los equipos de Wilkins y Franklin.

Resumiendo, Watson y Crick ganaron porque usaron el método adecuado, olfatearon la pista correcta (estructura helicoidal), sabían lo que perseguían, le dieron prioridad total y, finalmente, tuvieron acceso a datos decisivos.   Watson en particular, se encontraba como epicentro activo en una red informal de comunicación que involucró no sólo a Crick, sino a Perutz, los dos equipos del KCL, el propio Pauling, Donohue, entre otros.  Rosalind Franklin solo tuvo una de esas cinco variables y Pauling dos.  Por eso perdieron.

Este sería el esquema, siguiendo la numeración de las 5 variables que pusimos arriba:

Pauling:              Sí   Sí   No  No  No

Franklin:            No  No No  No  Sí

Watson y Crick: Sí   Sí   Sí   Sí   No

Ese último No se transformó en Sí cuando Watson vio la placa 51, lo demás fue cuestión de días.  La victoria del dúo estaba cantada.

El Búho