Johan Friedrich Miescher
Johan Friedrich Miescher nació en Suiza, en 1844. Su padre y su tío fueron médicos y profesores de anatomía y fisiología en la Universidad de Basel, la cual ostenta actualmente el título como una de las mejores Universidades Suizas. La influencia de estas dos figuras filiales despertó en Miescher la curiosidad y el desarrollo de una inclinación temprana hacia las ciencias. Miescher estudió medicina para especializarse en enfermedades del oído, pero debido a que él mismo sufría de poca capacidad auditiva –producto de una infección durante su infancia–, abandonó la medicina para estudiar las bases químicas fundamentales de la vida. Persiguiendo este objetivo, Miescher llegó al laboratorio de Hoppe-Seyler, uno de los pioneros de la “química de la fisiología”, ciencia que eventualmente se convertiría en la Bioquímica. En el laboratorio de Hoppe-Seyler, Miescher empezó su carrera científica tratando de entender las bases químicas de los procesos celulares. Las células que Miescher escogió para su investigación fueron los linfocitos. Con esta decisión empezaron los primeros dolores de cabeza, pues la obtención de los linfocitos a partir de los nódulos linfáticos resultaba complicadísima y purificarlos y obtenerlos en cantidades suficientes para poder realizar cualquier análisis era una tarea casi imposible y por demás desesperante. Pronto, y a sugerencia de su tutor, Miescher decidió cambiar a los quisquillosos linfocitos por leucocitos, los cuales son células blancas que se encuentran con abundancia en el pus de las heridas. Miescher empezó a purificar leucocitos a partir de vendas de pacientes con heridas supurantes. Estas vendas le eran provistas por una clínica del pueblo de Tübingen y Miescher se dedicaba a seleccionar de entre todas las vendas, aquellas que no presentaban ningún signo de contaminación: olores desagradables, consistencia extraña, coloración inusual, etcétera. Sufría de tuberculosis durante la década de 1890 y falleció a los 51 años, en Davos, el 26 de agosto de 1895.
El trabajo de Miescher era artesanal. Ante la carencia de equipo especializado, tuvo que ingeniárselas para desarrollar métodos que le permitieran aislar a los leucocitos. Miescher tenía todas las evidencias para suponer que el “precipitado extraño” provenía específicamente del núcleo celular, de manera que tuvo que idear, además, el primer protocolo para extraer núcleos celulares, algo que nunca antes se había logrado. Luego de aislar a los núcleos, Miescher comprobó que agregando un exceso de ácido acético o agregando ácido clorhídrico, se formaba de nuevo el precipitado, confirmando así que este provenía del núcleo. Por esta razón, Miescher nombró a la nueva sustancia “nucleína”.
Una de las principales preocupaciones de Miescher era encontrar una manera de eliminar proteínas contaminantes en la nucleína. Paradójicamente, la manera en que se deshizo de las proteínas contaminantes fue agregando otra proteína a la muestra: la pepsina. La pepsina es una proteína de la familia de las proteasas, es decir, es una proteína cuya función es degradar a otras proteínas cuando reconocen una secuencia de aminoácidos en particular. En la época de Miescher, la pepsina se obtenía a partir del estómago de los cerdos. Los cerdos, igual que los humanos, tienen pepsina en el tracto digestivo para poder degradar a las proteínas que se ingieren en la dieta. Luego que Miescher agregó la pepsina y después de dejar que actuara durante un intervalo de tiempo de hasta 72 horas, Miescher podía estudiar a la nucleína para intentar caracterizarla.
Miescher quemó a la nucleína para saber qué elementos la componían. Sus observaciones confirmaron que era una molécula orgánica, pues contenía Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno, pero que a diferencia de las proteínas, carecía de Azufre, el cual se encuentra en los aminoácidos metionina y cisteína. A diferencia de las proteínas, la nucleína contenía cantidades inusualmente grandes de Fósforo. Otra de las observaciones del joven Miescher, que entonces tenía apenas 25 años, fue que en las fases previas a la división celular, aumentaba la relación de nucleína/proteínas y que esto era más evidente en el caso de los tumores. Miescher, quien había iniciado sus investigaciones en el laboratorio de Hoppe-Seyler en el año de 1868, concluyó su trabajo con la nucleína en 1869 y se dirigió a aprender más técnicas experimentales en Leipzig, Alemania, desde donde escribió un artículo detallando las observaciones que había realizado con la nucleína. Miescher, a través de su padre, envió el manuscrito con sus observaciones a Hoppe-Seyler, quien adoptó una actitud más bien escéptica respecto a las conclusiones que se le comunicaban, de manera que él mismo repitió todos los experimentos siguiendo las condiciones detalladas por Miescher. Un año después Hoppe-Seyler estuvo convencido de que los resultados que Miescher había obtenido eran auténticos y que no se trataba de ningún artefacto experimental. Para el año de 1871 un nuevo estudiante de Hoppe-Seyler había logrado comprobar la presencia de la nucleína en células de distintos tejidos y de distintos organismos. Fue hasta entonces que se publicaron los resultados de Miescher en una revista editada por el mismo Hoppe-Seyler. Este descubrimiento, que se publicó por primera vez en 1871, al principio no pareció relevante, hasta que Albrecht Kossel hizo sus primeras investigaciones en su estructura química. El trabajo se realizó en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler, en el castillo de Tuebingen.
También demostró que la regulación de la respiración depende de la concentración de dióxido de carbono en la sangre. En 1872 se hizo profesor en la Universidad de Basilea.
Frederick Griffith
Frederick Griffith (1879 - 1941) fue un oficial médico y genetista británico. En 1928, en el experimento conocido como "experimento de Griffith", descubrió lo que él llamó "principio de transformación", es decir lo que hoy en día se conoce como ADN. Frederick Griffith nació en Hale (Inglaterra) y estudió genética en la Universidad de Liverpool. Durante su juventud trabajó para la Liverpool Royal Infirmary, el Thompson Yates Laboratory y la "Royal Commission on Tuberculosis".
En 1910 fue contratado por el gobierno del Reino Unido para trabajar en el Ministerio de Sanidad bajo las órdenes de Arthur Eastwood. El gobierno proporcionaba escaso dinero para investigación en aquella época, en que la guerra parecía inminente, por lo que los laboratorios en los que Griffith trabajó eran bastante primitivos. Sin embargo, su creatividad y su mente inquisitoria le ayudaron a sobresalir en la exploración científica.
Griffith murió mientras trabajaba en su laboratorio en 1941, junto con su compañero y amigo, el bacteriólogo William M. Scott, durante un bombardeo alemán en la Segunda Guerra Mundial.
Frederick Griffith era tío de John Stanley Griffith, ganador de la medalla Faraday de la Royal Society.
El experimento de Griffith, llevado a cabo en 1928, fue uno de los primeros experimentos que demostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación.
En 1928, el microbiólogo Frederick Griffith, que investigaba varias cepas de neumococo (Streptococcus pneumoniae), inyectó en ratones lacepa S y la cepa R de la bacteria.
La cepa S era dañina, mientras que la rugosa (R), no lo era ya que la cepa S se cubre a si misma con una cápsula de polisacárido que la protege del sistema inmune del ser que ha sido infectado, resultando en la muerte de este, mientras que la cepa R no contiene esa cápsula protectora es derrotada por el sistema inmunitario.
Cuando, inactiva por calor, la cepa S era inyectada, no había secuelas y el ratón vivía. Sorprendentemente, al combinar cepa R (no letal), con cepa S inactivada por calor (no letal), el ratón murió. Además, Griffith encontró células de cepa S vivas. En apariencia la cepa R se convirtió en cepa S. Este hallazgo no se pudo explicar, hasta que en 1944 Avery, MacLeod, y McCarty, cultivaron cepa S y:
-Produjeron extracto de lisado de células (extracto libre de células).
-Tras eliminar los lípidos, proteínas y polisacáridos, el estreptococo aún conservó su capacidad de replicar su ADN e introducirlo enneumococo R.
La inactivación por calor de Griffith habría dejado intacto el ADN de los cromosomas de las bacterias, que era el causante de la formación del gen S, y podía ser liberado por las células destruidas e implantarse en cultivos sucesivos de cepa R.
En 1928 Frederick Griffith, investigando una enfermedad infecciosa mortal, la neumonía, estudió las diferencias entre una cepa de la bacteria Streptococcus pneumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba.
La cepa que causaba la enfermedad estaba rodeada de una cápsula (también se la conoce como cepa S, del inglés smooth, o sea lisa, que es el aspecto de la colonia en las placas de Petri). La otra cepa (la R, de rugosa, que es el aspecto de la colonia en la placa de Petri) no tiene cápsula y no causa neumonía.
Griffith inyectó las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones mientras que la cepa R no lo hacía. Luego comprobó que la cepa S, muerta por calentamiento, no causaba neumonía cuando se la inyectaba. Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, es decir con componentes individuales que no mata a los ratones e inyectaba la mezcla a los ratones, los ratones contraían la neumonía y morían; en la sangre de estos ratones muertos Griffith encontró neumococos vivos de la cepa S. Es decir que en las bacterias S muertas había “algo” capaz de transformar a las bacterias R, antes inocuas, en patógenas y este cambio era permanente y heredable. Este "algo" fue aislado; luego se encontró que era ADN.
Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos poseían cápsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones. Frederick Griffith fue capaz de inducir la transformación de una cepa no patógena Streptococcus pneumoniae en patógena. Griffith postuló la existencia de un factor de transformación como responsable de este fenómeno.
Oswald Theodore Avery
Oswald Theodore Avery, (Halifax, 21 de octubre de 1877- 2 de febrero de 1955). Médico e investigador canadiense, estudió en la Universidad de Columbia y casi todo su trabajo lo realizó en el hospital del Instituto Rockefeller en Nueva York, Estados Unidos. Fue uno de los primerosbiólogos moleculares y un pionero en el campo de la inmunoquímica, aunque es mejor conocido por su descubrimiento en 1944, junto con su colaborador Maclyn McCarty, de que el ADN (ácido desoxiribonucleico) es el material del que los genes y los cromosomas están formados y de como estos definen la sexualidad del ser humano. Anteriormente se creía que eran la proteínas las portadoras de los genes.
Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty hicieron una serie de experimentos usando cepas de la bacteria neumococo, la cual causa neumonía. Los neumococos crecen en el cuerpo huésped, pero, como otros tipos de bacterias, también pueden crecer en superficies sólidas o líquidas.
Los neumococos son bacterias que cuando no tienen cápsula, crecen en el laboratorio, formando colonias con superficie rugosa; si tienen esa envoltura su apariencia se torna lisa. La diferencia pudiera parecer menudencia estética, pero no. Según datos emanados del laboratorio de Avery, precisamente la cápsula es causante de la virulencia.
Griffith descubrió que al inyectar a ratones con pequeñas dosis de neumococos no virulentos junto con grandes cantidades de neumococos patógenos pero «muertos» por calentamiento, los animales no sólo mueren de neumonía sino que muestran en su sangre bacterias encapsuladas vivas. Es decir, en estas condiciones experimentales el neumococo no virulento adquiere la información para sintetizar la cápsula (se transforma, diría Griffith) en el cuerpo del ratón y, con ella, la capacidad de producir enfermedad.
Griffith concluyó que había algún «principio» que transformó las cepas rugosas (R) en lisas (S) con una cubierta de azúcares. Cuando Avery leyó los resultados de Griffith se interesó en identificar este «principio transformador», Avery y su equipo comenzaron a experimentar usando un tubo de ensayo en vez de un ratón. Usaron detergente para descomponer las células lisas muertas por calor creando una lisis a partir de ellas. Entonces usaron esta lisis para los ensayos de transformación. Los tubos funcionaron bien y mostraron que la lisis de S muerta por calor podían cambiar (R) Rugosa a (S) Lisa. El principio transformador estaba en algún lugar de la lisis.
Probaron cada uno de los componentes de la lisis para la actividad transformadora. Primero incubaron la lisis de cepa lisa muerta por calor con una enzima, SIII, que consume completamente la cubierta de azúcar. La lisis de cepa lisa sin cubierta seguía siendo útil para transformar. Esto les reveló que las cepas R no creaban una nueva capa a partir de las partes de la cubierta de cepa lisa. Luego incubaron la lisis de cepa lisa sin cubierta con proteínas que digieren enzimas y después probaron la habilidad de esta lisis para transformar. Esta lisis sin proteínas seguía trasformando, así que el principio trasformador no era proteína.
Cuando querían probar y purificar la lisis, precipitaron los ácidos nucleicos – ADN y ARN - con alcohol. Fueron los primeros en aislar los ácidos nucleicos de un neumococo. Cuando vieron que el «principio» transformador no estaba en la cubierta de azúcar, ni en la proteína sospecharon que tal vez estaría en uno de los ácidos nucleicos.
Disolvieron la mezcla con alcohol en agua, primero destruyeron el ARN con la enzima RNasa, probaron la capacidad trasformadora de esta solución, la solución todavía tenía capacidad para transformar, de tal manera que el ARN no podía ser el «principio» transformador. Cuando habían dejado virtualmente ADN puro, como una prueba final, incubaron la solución con la enzima digestora de ADN, Dnasa. Probaron la capacidad trasformadora de esta solución, esta solución fue incapaz de transformar. Avery y sus colegas concluyeron que el ADN era el principio transformador y publicaron sus resultados en 1944.
