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La biología experimental y la teoría cromosómica

   

Charles Darwin. | DA

MIGUEL ÁNGEL GONZÁLEZ EXPÓSITO* | SANTA CRUZ DE TENERIFE

La aparición de la Teoría de Evolución de las Especies por Selección Natural, de Charles Darwin (1809-1882), supuso una auténtica revolución en el ámbito de la Biología. Además de dotar a todos los seres vivos de un origen común bajo el único motor de las leyes naturales que gobernaban el universo, transformó radicalmente el escenario en el que se estudiaban los organismos y acabó con las barreras ideológicas que impedían el acceso de la experiencia a los distintos rincones del mundo vivo. A partir de entonces, la implantación definitiva del método experimental en la ciencia de lo viviente resultó inaplazable.

En la segunda mitad del XIX la Biología se fue subdividiendo en distintas especialidades que adoptaron la experimentación como protocolo de trabajo y el materialismo como filosofía subyacente, en sustitución de la observación descriptiva y del idealismo que presidían los estudios morfológicos anteriores. Junto al establecimiento de la Teoría Celular tomaron protagonismo la Fisiología, la Microbiología y la Química Biológica, al tiempo que se estableció una red de vasos comunicantes con ciencias como la Física, que a través de la Termodinámica, introdujo nuevos factores de análisis que propiciaron la prospección de lo biológico a partir de los principios físicos y químicos.

La mejora de las técnicas experimentales permitió que la nueva metodología accediera a la ciencia de lo vivo con un espíritu más intervencionista, condicionando y manipulando el transcurso de las funciones vitales para arrancarles información; pero el proceso de la reproducción permanecía inaccesible a la nueva Fisiología experimental. Hasta mediados del XIX las leyes que gobernaban la Herencia permanecían ocultas, porque no se disponía de la metodología adecuada para dicha exploración y porque cuando las técnicas aparecieron las peculiaridades intrínsecas de la reproducción dificultaron el análisis experimental. El caso de Johann Mendel (1822-1884), rebautizado Gregor cuando ingresó en el monasterio de Santo Tomás de Brno a los 21 años, representa un claro ejemplo de hasta dónde puede influir el contexto social de la ciencia en el éxito o fracaso de las nuevas ideas.

Este personaje, clave en el origen de la genética moderna, llevó a cabo en el jardín de su monasterio, entre 1856 y 1863, los célebres experimentos con guisantes de los que extrajo los postulados de su teoría. La herencia, según Mendel, era discontinua y particulada: los caracteres se transmitían de padres a hijos mediante unos factores de naturaleza desconocida que él denominó “elementos”. Fue un adelantado a su tiempo, con una metodología innovadora, preludio de la Biología experimental que llegaría poco después.

Los casos de Darwin y de Mendel representan las dos caras del impacto de la obra de un investigador en la comunidad científica. Mientras que los trabajos de Darwin fueron inmediatamente aceptados e incorporados a la ciencia oficial, la obra mendeliana durmió casi cuarenta años antes de ser reconocida por sus colegas. ¿Por qué? ¿Cuáles son los factores que desequilibran la balanza hacia el éxito o el fracaso? La respuesta no es única ni sencilla, pero podríamos señalar que el contexto sociocultural determina el destino de las nuevas ideas.

En 1900, dos botánicos, Hugo de Vries (1848-1935) y Carl Correns (1864-1933), encontraron resultados similares a los hallados por el monje agustino casi cuarenta años antes. También se incluye a Erich Tschermak (1871-1962) en el grupo de redescubridores de Mendel. A pesar de los adelantos técnicos y procedimentales los citólogos de principios del siglo XX no se ponían de acuerdo a la hora de “interpretar” lo que observaban al microscopio. Faltaba una hipótesis de trabajo que permitiese integrar y dar sentido a lo visto y ese punto conceptual de partida fue aportado por el redescubrimiento de las leyes de Mendel. A partir de entonces el camino para encontrar el nexo entre el comportamiento de los cromosomas en la meiosis y el de los factores mendelianos en la formación de los gametos estaba despejado.

Walter Sutton (1877-1916) y Theodor Boveri (1862-1915), propusieron entre 1902 y 1903 la hipótesis de que los genes estaban contenidos en los cromosomas. Aunque todas las observaciones parecían apuntar a esa conclusión, fue tildada de especulativa por algunos científicos al no aportar evidencia experimental de la localización física de los factores mendelianos (bautizados genes por Johannsen en 1909) en los cromosomas. En cualquier caso, las ideas de Sutton y Boveri sentaron las bases de la Teoría Cromosómica de la Herencia.

Thomas Hunt Morgan (1866-1945) es un representante genuino de la nueva Biología experimental que se gestó en el cambio del siglo XIX al XX. En 1908 inició sus investigaciones utilizando un nuevo animal de laboratorio: la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster), insecto que presentaba numerosas ventajas experimentales. En el departamento de Zoología de la Universidad de Columbia, Nueva York, formó un equipo de trabajo que fue determinante para el posterior desarrollo de la Genética. En un pequeño cuarto, que ha pasado a la historia como la habitación de las moscas, ocupado por escritorios con frascos repletos de insectos, libros y multitud de cuadernos de laboratorio, se llevaban a cabo los experimentos. Sus trabajos, que consistían en cruzar diferentes cepas mutantes de Drosophila, le fueron acercando al problema de la Herencia. Con el tiempo su equipo logró reunir suficiente evidencia experimental para avalar la teoría cromosómica de la herencia, cuyos postulados quedaron establecidos de la siguiente manera: Los genes están situados sobre los cromosomas; La ordenación de los genes sobre los cromosomas es lineal; Al fenómeno genético de la recombinación le corresponde un fenómeno citológico de intercambio de cromosomas homólogos.

Morgan y su grupo se convirtieron en una referencia en la investigación biológica del primer cuarto de siglo XX, estudiantes de todo el mundo aspiraban a terminar sus estudios universitarios o realizar sus tesis doctorales en su laboratorio. En 1933 le fue concedido el Premio Nobel de Medicina y Fisiología por sus estudios acerca de la Teoría Cromosómica.

A finales de la década de 1930 el tema central de la investigación cromosómica fue el análisis de la base material de los genes, es decir, qué eran o de qué estaban hecho los genes. Lo que se estaba preparando era el tránsito a un nuevo nivel de conocimiento, el inicio del viaje al universo molecular. Dos de los principales pasos se dieron en 1944, cuando Avery y sus colaboradores, en la búsqueda del Principio de Transformación anunciado por Griffith en 1928, encontraron que el sustrato material de la herencia era el ADN (ácido desoxirribonucleico) y en 1953, cuando Watson y Crick propusieron una estructura tridimensional para dicha molécula. Lo que vino después fue una cascada de sucesos apasionantes que hicieron crecer a una disciplina joven que, al decir de muchos científicos, está siendo ya la gran protagonista de la ciencia del siglo XXI: la Biología Molecular.

*Fundación Canaria Orotava de Historia de la Ciencia