Rosalind Franklin: La historia de la fotografía que cambió la biología
Se acabó el descanso, toca volver a clase. Me bebo el último sorbo de café y me dirijo de nuevo hacia el aula, en la que el profesor de Biología Molecular ya está preparando las diapositivas para la explicación de hoy.
—Venga chicos, animaos, que hoy tenemos una clase interesante —nos dice el profesor desde la tarima—. Hoy vamos a hablar de una de las grandes revoluciones de la Biología Molecular: ¡el descubrimiento de la doble hélice del ADN!
Me siento un poco a regañadientes. A ver si el café me hace efecto pronto…
—La estructura de la doble hélice fue publicada por Watson y Crick en 1953 —continúa el profesor ahora que ya ha conseguido que nos sentemos —y se considera un descubrimiento tan importante que por él les concedieron, junto con Wilkins, el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1962.
Mientras el profesor explica, aparece en la pantalla la típica imagen de señores importantes que han ganado un Premio Nobel. Debajo explica que se les había concedido el premio Nobel por “sus descubrimientos sobre la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su relevancia en la transferencia de información de la materia viva”. Vamos, lo que viene a ser una forma muy rebuscada de decir que habían descubierto la estructura del ADN.
—Pero, para entender bien cómo se llegó a este descubrimiento —continúa la clase —hoy vamos a hablar de la Fotografía 51, probablemente una de las imágenes más bonitas e importantes de la Biología Molecular.
Vaya, parece que la clase se pone interesante. ¿Qué es ese dibujo abstracto en blanco y negro con tantas líneas? Y… un momento… esa mujer no aparecía en la diapositiva anterior, ¿no? Puede ser que el café no me haya despertado del todo, pero yo creo que no estaba…
El profesor llama nuestra atención —¿Sabéis quién realizó esa foto? —La clase disimula para no dar una respuesta— ¿Os suena el nombre de Rosalind Franklin?
Antes de que me dé tiempo a pensar, mi compañera responde: —Sí, fue una investigadora con un papel crucial en la determinación de la estructura del ADN. —No entiendo cómo puede ser tan crucial y que a mí no me suene de nada, ¡si los nombres de Watson y Crick sí que los he oído miles de veces!
El profesor asiente —Efectivamente, así es. Y a ella es a quien vamos a dedicar la clase de hoy. Rosalind Elsie Franklin nació en Londres en 1920 en una influyente familia anglo-judía. Desde pequeña mostró gran interés por la ciencia, y pese a que en la época pocas niñas comenzaban los estudios superiores, ella tenía claro que quería estudiar una carrera universitaria. En 1941 terminó los estudios de Ciencias Naturales en la Universidad de Cambridge; aunque no fue hasta 6 años después cuando la universidad permitiría a las mujeres obtener el título de Licenciatura. Además, quiero que penséis en el hecho histórico que ocurría en Europa en aquella época: la Segunda Guerra Mundial; la cual, entre otras muchas cosas, marcaría las líneas de investigación del momento. Esto también afectaría a Rosalind Franklin, la cual estaba convencida de seguir su carrera profesional como investigadora y en 1945, el mismo año en el que finalizó la guerra, terminó su doctorado sobre las micro-estructuras del carbón y del grafito, compuestos esenciales en época de guerra. Ese mismo año, con el panorama en Europa algo más calmado, Rosalind Franklin consiguió un trabajo en París, donde siguió estudiando las propiedades del carbón y empezó a utilizar la técnica con la que obtuvo nuestra ya querida Fotografía 51. ¿Alguno sabe qué técnica es?
Estoy tan metido en su vida que ni me doy cuenta de que estoy hablando en voz alta: —Cristalografía. —¡Ay, no, por qué lo he tenido que decir en voz alta!
—Exacto —dice el profesor—. Se trata de cristalografía de rayos X. Una técnica que se estaba desarrollando en aquel momento, y de la que Franklin se enamoró completamente hasta convertirse en una reconocida experta en el tema. En 1949, consiguió una beca de 3 años para trabajar en la Unidad de Biofísica del King’s College en Londres, donde comenzó a trabajar junto a Maurice Wilkins en la estructura del ADN. La experiencia de Franklin con la difracción de rayos X sería crucial para mejorar la técnica y adaptarla para su uso con el ADN. Sin embargo, Rosalind Franklin y Wilkins no tenían una relación nada buena, e incluso podían estar varios días sin dirigirse la palabra, así que cada uno trabajaba a su aire sin comentar sus experimentos ni sus resultados el uno con el otro. Franklin trabajaba por su cuenta ayudada por su estudiante de doctorado Raymond Gosling, con el que siguió perfeccionando el estudio del ADN mediante la difracción de rayos X. Fue así como consiguieron obtener la Fotografía 51.
—Pero, yo no lo entiendo. —Mi timidez ha desaparecido del todo y ya ni me planteo que estoy hablando delante de una clase de 80 personas—. ¿Cómo puede ser que de esas cuatro líneas se pueda deducir la estructura del ADN?
—Me temía esa pregunta. —se ríe el profesor—. La respuesta fácil es que Franklin era una experta en la física que hay detrás de la formación de los patrones de difracción, que es cómo deberíamos denominar al dibujo que vemos en la Fotografía 51, y por eso sabía interpretarlos perfectamente. En la clase de hoy no nos da tiempo a cubrir todo eso, pero voy a intentar explicaros algunos detalles para que sigáis el razonamiento que hizo Rosalind Franklin.
El profesor para un momento para coger aire mientras cambia de diapositiva y empieza su explicación.
—Los patrones de difracción se relacionan matemáticamente con el objeto que los produce, que en nuestro caso es el ADN, por lo que podemos “traducir” las observaciones que vemos en la imagen en características del objeto real. Por ejemplo, sabemos que si las manchas que vemos se distribuyen formando una X, es que nuestro objeto real tiene forma helicoidal o de hélice. Y no solo eso, sino que podemos incluso tomar medidas de ese objeto. A través de la imagen Franklin determinó que cada giro de la hélice del ADN tenía 34 Angstromsde alto, y que estaba formada por piezas más pequeñas, los llamados nucleótidos, separadas 3.4 Angstroms. Así pudo deducir que cada giro de la hélice contenía 10 nucleótidos. Fácil, ¿no?
Sin embargo, quizá lo más interesante de esta imagen no sea lo que se ve, sino lo que no se ve. Si os fijáis veréis que los brazos de la X están formados por distintas líneas, separadas siempre por la misma distancia. Podemos empezar a contar desde el punto central: 1, 2, 3, ¿4?. Os puede parecer que la cuarta línea está más separada de las anteriores, pero lo que realmente está pasando es que no está. Pasamos directamente de la tercera a la quinta línea, y el espacio que debería ocupar la cuarta está vacío. Esto se debe a que hay algo que interfiere con la señal de la hélice e impide que veamos esa línea. ¿Sabéis qué puede ser? Muy fácil: otra hélice. Así que gracias a esta imagen Franklin fue capaz de ver no sólo la forma helicoidal del ADN, sino que pudo deducir que cada molécula está formada por dos cadenas que se asocian formando dobles hélices.
Mientras tanto, en el laboratorio Cavendish de Cambridge, Francis Crick y James Watson trabajaban en un modelo teórico sobre la estructura del ADN. Gracias a la buena relación que mantenían con Wilkins tuvieron acceso a las imágenes experimentales de Franklin y Gosling, las cuales les permitieron terminar su modelo de la doble hélice del ADN. El grado de conocimiento de Franklin sobre esta colaboración seguirá siendo un misterio, aunque está claro que ella no se llevó los mismos méritos que sus tres compañeros.
—Pero, ¿cómo permitió que trabajasen con sus imágenes sin formar parte de la colaboración? ¿Qué hizo ella? —No pude aguantar la pregunta.
—Pues la verdad es que Franklin no aguantó mucho en ese laboratorio. Debido a su mala relación con Wilkins renunció a ese trabajo en 1953, pese a estar en uno de los grupos y centros de investigación más prestigiosos del momento. Comenzó a trabajar en el Departamento de Cristalografía del Birbeck College, también en Londres, donde hizo grandes descubrimientos, como la estructura del virus del mosaico del tabaco. Durante estos años, Franklin se sintió en un mejor ambiente, lo que le permitió colaborar con muchos investigadores que la veían como una brillante investigadora.
—¿Y por qué no le dieron el Premio Nobel junto a Watson, Crick y Wilkins? —volví a preguntar.
—Desgraciadamente, con tan solo 36 años, le diagnosticaron un cáncer de ovario por el que falleció dos años después, en 1958. Según la normativa de los Premios Nobel solo se pueden otorgar a personas vivas; así que cuando lo recibieron sus compañeros en 1962, ella ya no podía obtenerlo…
El profesor sigue hablando pero mi cabeza ya está muy lejos de allí. Se encuentra de vuelta en 1953, en el laboratorio de Rosalind Franklin. Pobre mujer, a pesar de haber sido una científica brillante tuvo la mala suerte de haber hecho su mayor descubrimiento en un laboratorio en el que no se apreciaba su valía. No puedo evitar preguntarme si habría recibido también el Nobel de haber seguido con vida…
Glosario
Biología Molecular: Es la rama de la ciencia que trata los procesos que ocurren en los seres vivos desde un punto de vista molecular. Generalmente se considera una rama de la Biología, pero también tiene una parte muy importante de Química, especialmente de Bioquímica.
ADN: Las siglas corresponden a Ácido Desoxirribo Nucleico (aunque en realidad lo más frecuente es decir simplemente ADN), y es la molécula biológica que contiene la información genética.
Micro-estructuras de carbón y grafito: Rosalind Franklin estudió cómo distintos tipos de carbón eran más o menos permeables al agua y gases. Así observó que según el contenido en carbono, los poros a nivel molecular del carbón cambiaban y determinaban su grado de permeabilidad. Durante las Guerras Mundiales, el carbón se usó en la elaboración de máscaras anti-gases, por lo que la investigación sobre su permeabilidad era esencial.
Cristalografía de rayos X: Técnica utilizada para determinar la estructura atómica de materiales o moléculas biológicas. Si tenéis curiosidad sobre esta técnica no dejéis de visitar nuestro post Cómo resolver puzles moleculares: cristalografía de rayos x.
Patrón de difracción: Es el resultado que se obtiene de la técnica de cristalografía de rayos X. Se refiere a la señal de rayos X que recoge el detector del experimento y que contiene la información para determinar la estructura atómica del compuesto.
Angstrom: Unidad de medida de longitud que equivale a la diezmillonésima parte del metro, es decir, 1 Angstrom = 0, 000 000 000 1 metros. Se suele usar en ciencias naturales y tecnología para expresar tamaños atómicos y moleculares, estructuras biológicas microscópicas, longitudes de onda, etc.
Para saber más
- Si os habéis quedado con ganas de más y queréis saber un poco más sobre la vida de Rosalind Franklin podéis consultar la biografía publicada por la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos, disponible en la página web del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos. (En inglés).
- Otro recurso para los curiosos es el artículo Rosalind Franklin and the Discovery of the Structure of DNA publicado por la revista Nature en el que se describe la historia del descubrimiento de la doble hélice de ADN a través de la Fotografía 51. (En inglés).
- Y si preferís leer en castellano, el blog Mujeres con Ciencia tiene un estupendo artículo sobre la vida e investigación de Rosalind. En este mismo blog encontraréis la historia de otras muchas mujeres que, como Rosalind Franklin, hicieron enormes contribuciones a la ciencia. ¡Os recomendamos que le echéis un vistazo de vez en cuando!
- Incluso los más pequeños pueden aprender sobre la vida de grandes científicos como Rosalind gracias a la sección Kids CSIC del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
- Y por supuesto no nos podemos olvidar de la Física que se encuentra detrás de la Fotografía 51. Si queréis profundizar un poco más en la explicación, o si simplemente sois curiosos y queréis seguir aprendiendo sobre la difracción de rayos X y su importancia en el estudio del ADN, no os podéis perder el post de cuentos cuánticos sobre el patrón de difracción de la Fotografía 51.
Sobre la autora: Laura Sotodosos Alonso
Me caracterizo por ser un poco (tal vez, bastante) dramática, ilusionarme por todo y reír/llorar continuamente. Graduada en Bioquímica, hago mi doctorado estudiando el interactoma de proteínas de membrana en condiciones patológicas. Disfruto con la música indie, leyendo, y sobre todo, comiendo. Y para ser sincera, prefiero un chocolate caliente con mucho azúcar antes que una cerveza…
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