Francis Harry Compton Crick y Maurice Wilkins
(1916-2004)

José Luis Urdiales
Profesor Titular del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica, Universidad de Málaga.

En 1962 se concedió el premio Nóbel de Medicina y Fisiología a Francis Crick, James Watson y Maurice Wilkins por sus descubrimientos sobre la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su significado en la transferencia de información en los seres vivos. Rosalind Franklin, cuyos datos cristalográficos fueron determinantes en la resolución de la estructura del DNA, había muerto cuatro años antes de cáncer y su trabajo no fue reconocido a título póstumo. El pasado 28 de julio murió a los 88 años de edad Francis Crick, mientras que el 5 de octubre fallecía, también con 88 años, Maurice Wilkins.

Crick nació en 1916 en Northampton (Reino Unido) y se licenció en Física en el University College de Londres en 1937. Durante la Segunda Guerra Mundial trabajó en el Almirantazgo Británico en el desarrollo de minas magnéticas y acústicas. Tras la guerra, durante la cual su laboratorio quedó destruido, encaminó su interés hacia la Biología. A principios de 1949 comenzó a trabajar con Max Perutz y John Kendrew en el Laboratorio Cavendish de Cambridge para estudiar la estructura de proteínas mediante cristalografía de rayos X. Una de las primeras contribuciones de Crick en el laboratorio de Perutz fue la elaboración de modo teórico del patrón de difracción de rayos X que presentaría una molécula helicoidal.

Para valorar mejor la importancia del modelo estructural del DNA propuesto por Watson y Crick es necesario situar su trabajo en su contexto histórico. Los genetistas habían definido la existencia de los genes como unidades «abstractas» de herencia, pero la naturaleza de los mismos no estaba clara. En 1944, Avery, MacLeod y McCarty demostraron que estaban constituidos por ácido desoxirribonucleico (DNA). Por aquella época los bioquímicos habían demostrado que la catálisis de las reacciones químicas en el interior de las células era llevada a cabo por proteínas: las enzimas.

También se sabía que las proteínas estaban constituidas por cadenas formadas a partir de 20 aminoácidos diferentes, mientras que los ácidos nucleicos, DNA y RNA, estaban formados por polímetros de cuatro nucleótidos diferentes: tres comunes en el DNA y el RNA —adenina (A), guanina (G), citosina (C)—, y timina (T) o uracilo (U) para el DNA o el RNA, respectivamente.

El éxito de Watson y Crick en la construcción de su modelo estructural estuvo en su capacidad de realizar un modelo que satisficiese todos los datos existentes en la época, los estudios de difracción de rayos X no publicados de Franklin, Gosling y Wilkins, el modelo teórico de difracción de rayos X de estructuras helicoidales del propio Crick y la interacción entre bases nitrogenadas propuesta por Watson. Su modelo fue publicado en abril de 1953 en la revista Nature [Nature, 71 (1953): 737-738], y consistía en dos hebras de DNA en direcciones opuestas enrolladas una sobre la otra con las bases nitrogenadas apareadas mediante puentes de hidrógeno en el interior de la hélice: A con T y G con C. Además este modelo, explicaba los resultados previos de Erwing Chargaff, que analizando la composición de bases en muestras de DNA de diferentes especies, observó que las proporciones de bases nitrogenadas era diferente, pero todas las muestras parecían tener igual número de A que de T e igual número de G que de C.

Otro punto importante del modelo de Watson y Crick era que sugería un posible mecanismo para la replicación del material genético: de hecho el artículo publicado incluía la siguiente frase: No se nos escapa que el mecanismo de apareamiento de bases propuesto inmediatamente sugiere un posible mecanismo para la copia del material genético. Cinco semanas tras la publicación del modelo, Watson y Crick publicaron también en Nature otro artículo [Nature, 171 (1953): 964-967] donde explicaban como el apareamiento de bases podía dirigir el mecanismo de duplicación del material genético de la célula. Cuatro años más tarde, Meselson y Stahl demostraron que durante la replicación las dos hebras del DNA se separan sirviendo cada una como molde para la síntesis de dos nuevas moléculas. Posteriormente, en 1961 Kornberg y sus colaboradores aportaron pruebas de que el apareamiento de bases tiene lugar con las dos hebras en direcciones opuestas, tal y como predecía el modelo de Watson y Crick.

Además de sugerir el mecanismo de replicación del material genético, el modelo de Watson y Crick también aportaba indicios sobre cómo se podía codificar la información genética. Dicha información debía estar localizada en la secuencia de bases dado que el esqueleto de pentosa fosfato es el mismo en cualquier molécula de DNA. Así, en 1957 Crick postuló su hipótesis de secuencia: la secuencia de bases en una cadena de DNA codifica la secuencia de aminoácidos en una proteína. El siguiente paso fue pensar sobre el código genético: si la secuencia de aminoácidos de una proteína está determinada por la secuencia de bases en el DNA, ¿cuál es la relación exacta entre ambas? Aquí, Crick también propuso su hipótesis de los adaptadores. Para Crick el apareamiento entre nitrogenadas también interviene en el proceso de traducción. Antes de incorporarse a una cadena polipeptídica, cada aminoácido se une a una pequeña molécula adaptadora. Esta molécula adaptadora, que también es de naturaleza nucleotídica, puede alinearse con un molde mediante apareamiento de bases, lo que determina la secuencia de la proteína. Un año después de que Crick propusiera su existencia, Hoagland y Zamecnik descubrieron estos ácidos nucleicos adaptadores, el RNA transferente (tRNA).

También se debe a Crick la hipótesis del tambaleo (balanceo) durante el apareamiento entre el tRNA y el mRNA. Esta hipótesis explica el por qué de la degeneración del código genético. En 1965 Crick propuso que la base en posición 5’ del anticodón (en el tRNA) era capaz de «tambalearse» en su posición durante la traducción. Este balanceo permite la formación de apareamientos entre bases distintos a los de Watson y Crick entre un anticodón y diferentes codones.

A lo largo de su vida, Crick también se interesó por la embriología y el papel de los gradientes como característica básica del desarrollo, la estructura de los nucleosomas, el «DNA egoísta» y el origen de la vida, para terminar en la neurobiología eligiendo el sistema visual de los primates. Finalmente, su interés por el cerebro le llevó a plantearse el misterio de la conciencia: la búsqueda científica del alma. Por todas sus aportaciones, Crick ha demostrado ser uno de los más grandes pensadores científicos en el campo de la Biología.

Wilkins, nacido en 1916, estudió física en el St John’s College de Cambridge. Realizó su tesis doctoral en la teoría de fosforescencia y la estabilidad de los electrones atrapados por el fósforo en la Universidad de Birmingham. Durante la segunda guerra mundial trabajó en la separación de isótopos de uranio y participó en el proyecto Manhattan para la fabricación de la bomba atómica. Tras la guerra, se unió al equipo del Dr. J. Randall en la Unidad de Biofísica del Medical Research Council en el King’s College de Londres. Inicialmente estudió los efectos genéticos de los ultrasonidos, pero pronto desarrolló nuevos tipos de microscopios y cámaras para estudios de difracción de rayos X con las que consiguió nuevas imágenes de la forma A del DNA. Wilkins y su equipo pasaron siete años verificando experimentalmente el modelo de DNA construido por Watson y Crick.