Història de la biologia molecular

La història de la biologia molecular comença en la década de 1930 en la convergència de vàries disciplines biològiques i físiques anteriorment distintes: bioquímica, genètica, microbiologia, virología i física. En l'esperança de comprendre la vida en el seu nivell més fonamental, numerosos físics i químics es varen interessar també per lo que es convertiria en la biologia molecular.

En el seu sentit modern, la biologia molecular intenta explicar els fenomens de la vida a partir de les propietats macromoleculares que els generen. Dos categories d'macromolécula en particular són el centre d'atenció del biòlec molecular 1) els àcits nucleicos, entre els quals el més famós és el àcit desoxirribonucleico (o ADN), constituent dels gens, i 2) les proteïnes, que són els agents actius dels organismes vius. Per tant, una definició de l'àmbit de la biologia molecular consistix en caracterisar l'estructura, la funció i les relacions entre estos dos tipos d'macromolécula. Esta definició relativament llimitada bastarà per a permetre-nos establir una data per a la cridada "revolució molecular", o a lo manco per a establir una cronologia dels seus desenrolls més fonamentals.

Visió general

En les seues primeres manifestacions, la biologia molecular —el nom va ser falcat per Warren Weaver de la Fundació Rockefeller en 1938— era una idea d'explicacions físiques i químiques de la vida, més que una disciplina coherent. Despuix de l'arribada de la teoria mendeliana de l'herència en la década de 1910 i la maduració de la teoria atòmica i la mecànica quàntica en la década de 1920, eixes explicacions semblaven estar a l'alcanç de la mà. Weaver i uns atres varen encorajar (i varen finançar) l'investigació en l'intersecció de la biologia, la química i la física, mentres que destacats físics com Niels Bohr i Erwin Schrödinger es varen dedicar a l'especulació biològica. No obstant, en les décades de 1930 i 1940 no estava res clar quina investigació interdisciplinar donaria els seus fruts, si és que ho feya; els treballs en química de coloide, biofísica i biologia de la radiació, cristalografia i atres camps emergents semblaven prometedors.

En 1940, George Beadle i Edward Tatum varen demostrar l'existència d'una relació precisa entre els gens i les proteïnes. En el transcurs dels seus experiments que relacionaven la genètica en la bioquímica, varen canviar el pilar de la genètica, la Drosophila, per un organisme modele més apropiat, el fonc Neurospora; la construcció i explotació de nous organismes modele es convertiria en un tema recurrent en el desenroll de la biologia molecular. En 1944, Oswald Avery, treballant en el Institut Rockefeller de Nova York, va demostrar que els gens estan formats per ADN (vore el experimente Avery-MacLeod-McCarty). En 1952, Alfred Hershey i Martha Chase varen confirmar que el material genètic del bacteriófago, el virus que infecta a les bactèries, està format per ADN (vore el experiment Hershey-Chase). En 1953, James Watson i Francis Crick varen descobrir l'estructura de doble hèliç de la molècula de ADN basant-se en els descobriments de Rosalind Franklin. En 1961, François Jacob i Jacques Monod varen demostrar que els productes de certs gens regulaven la expressió d'atres gens actuant sobre llocs específics en la vora dels mateixos. També varen plantejar l'hipòtesis de l'existència d'un intermediari entre el ADN i els seus productes proteics, al que varen cridar ARN mensager. Entre 1961 i 1965 es va determinar la relació entre l'informació continguda en el ADN i l'estructura de les proteïnes: existix un còdic, el còdic genètic, que crea una correspondència entre la successió de nucleòtits en la seqüència de el ADN i una série d'aminoàcits en les proteïnes.

Els principals descobriments de la biologia molecular es varen produir en un periodo de només uns vinticinc anys. Varen fer falta atres quinze anys per a que noves i més sofisticades tecnologies, reunides hui baixe el nom d'ingenieria genètica, permeteren aïllar i caracterisar els gens, en particular els de els organismes altament complexos.

L'exploració del domini molecular

Si evaluem la revolució molecular en el context de l'història de la biologia, és fàcil observar que és la culminació d'un llarc procés que va començar en les primeres observacions a través del microscopi. L'objectiu d'estos primers investigadors era comprendre el funcionament dels organismes vius descrivint la seua organisació a nivell microscòpic. Des de finals de el XVIII, la caracterisació de les molècules químiques que componen els sers vius va ser cobrant cada volta més protagonisme, junt en el naiximent de la química fisiològica en el XIX, desenrollada pel químic alemà Justus von Liebig, i despuix del naiximent de la bioquímica a principis de el XX, gràcies a un atre químic alemà Eduard Buchner. Entre les molècules estudiades pels químics i les minúscules estructures visibles al microscopi òptic, com el núcleu celular o els cromosomes, existia una zona obscura, "el món de les dimensions ignorades", com ho va cridar el químic-físic Wolfgang Ostwald. Este món està poblat per coloide, composts químics l'estructura dels quals i propietats no estaven ben definides.

Els èxits de la biologia molecular varen derivar de l'exploració d'eixe món desconegut per mig de les noves tecnologies desenrollades per químics i físics: difracció de rajos X, microscopía electrònica, ultracentrifugación i electroforesis. Estos estudis varen revelar l'estructura i la funció de les macromolécula.

Una fita en eixe procés va ser el treball de Linus Pauling en 1949, que per primera volta va vincular la mutació genètica específica dels pacients en anèmia falciforme a un canvi demostrat en una proteïna individual, la hemoglobina dels eritrocits dels individus heterocigotos o homocigotos.