Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1910 — Albrecht Kossel
Al leer este artículo
Comprenderás que, 43 años antes del descubrimiento de la doble hélice del ADN, ya existía una persona que había descifrado el alfabeto que contiene, y que dicho alfabeto es el A, G, C, T y U que conocemos hoy.
Antes del ADN, ya existían el A, G, C, T y U
Recordamos el ADN como una "doble hélice". La historia de cómo Watson y Crick revelaron su estructura en 1953 es tan famosa que resulta difícil imaginar lo que hubo antes.
Pero planteemos esta pregunta: ¿Cómo supieron Watson y Crick de qué materiales estaba hecha la doble hélice? Lo que ellos vieron en las imágenes de rayos X era un "patrón", no una "lista de componentes". Esa lista de materiales —adenina, guanina, citosina, timina y uracilo— ya había sido establecida por otra persona medio siglo antes.
Esa persona fue Kossel. En su conferencia del Premio Nobel de 1910, afirmó: "He descubierto la composición química del núcleo celular. Lo que estos elementos hacen será descubierto por la siguiente generación".
Esta frase es impactante. Es la frase de alguien que sabe delegar el verdadero significado de su descubrimiento a la generación venidera.
El panorama de la época — El año en que desapareció el Imperio Coreano
1910 es un año especial. El 29 de agosto, el Imperio Coreano desapareció. Con la firma del Tratado de Anexión de Corea por parte de Japón, una dinastía de 500 años y el nombre de Imperio Coreano fueron borrados del mapa.
En ese mismo periodo, en Europa, Kossel recibía el Nobel por la "química dentro del núcleo celular". Mientras la historia de Corea atravesaba la estación de la pérdida de su soberanía, la química alemana estaba cartografiando el universo dentro de la célula. Esta brecha se convirtió en una de las raíces de las relaciones entre Corea y Japón durante las décadas siguientes, así como de la actitud que Corea adoptaría hacia la ciencia y la tecnología.
Si observamos el contexto histórico de forma más amplia, 1910 fue el último año de la Belle Époque de la química europea. Cuatro años después, el estallido de la Primera Guerra Mundial fragmentaría esta era dorada. Haber inventó la fijación de nitrógeno en 1908, Einstein presentó la relatividad especial en 1905 y Rutherford descubrió el núcleo atómico en 1911. Fue una época en la que todo el mundo microscópico de la naturaleza, desde el átomo hasta el núcleo celular, comenzó a describirse por primera vez mediante el lenguaje de la química.
Desde la perspectiva de la historia de la medicina, la característica de esta era fue el movimiento "de la clínica al laboratorio". Tras la consolidación de la bacteriología de Pasteur y Koch, la siguiente generación de científicos descendió a las profundidades de la célula. Kossel fue una de las figuras de esa vanguardia.
Narrativa biográfica — El químico que organizó el legado de su maestro
La historia de Kossel debe comenzar con su maestro, Friedrich Miescher.
En 1869, Miescher retiró las vendas de las heridas con pus en un hospital, aisló los núcleos de los leucocitos y extrajo de ellos una nueva sustancia. Era una sustancia ácida desconocida hasta entonces, con una cantidad inusualmente alta de fósforo. Miescher la denominó "nucleína". Fue el primer descubrimiento de lo que hoy conocemos como ácido nucleico.
El problema era que Miescher no sabía qué era exactamente. Solo logró establecer que "se encontraba dentro del núcleo celular y era rica en fósforo" antes de fallecer. La nucleína permaneció como una caja negra misteriosa.
Aquí entra en escena Kölisch. Nacido en Rostock, Alemania, en 1853, estudió química en la Universidad de Estrasburgo y luego trabajó bajo la dirección de Felix Hoppe-Seyler —el mentor de Miescher— en el Instituto de Fisiología de Estrasburgo. De manera natural, heredó el enigma de la nucleína.
Su enfoque difería del de sus mentores. Mientras Miescher se detuvo en el hecho de que "esta sustancia existe", Kölisch se propuso "descomponer esta sustancia en sus componentes". En términos de software, Miescher fue quien descubrió un binario compilado, y Kölisch fue quien intentó desensamblarlo (disassemble).
Su laboratorio era un lugar que requería una paciencia extrema. Para obtener apenas unos gramos de nucleína, se necesitaban kilogramos de timo de ternero. Durante más de 20 años, repitió el proceso de hidrólisis gradual de la sustancia con ácidos y álcalis, observando los cristales de los fragmentos resultantes, realizando análisis elementales y registrando sus propiedades.
Logro principal: definir el alfabeto del núcleo celular
Las cinco bases: A·G·C·T·U
Los cristales que Kölisch extrajo de la nucleína fueron los siguientes:
- Adenina (1885) — Derivada del griego aden (glándula). Él le dio el nombre.
- Guanina (conocida previamente → Kölisch demostró que era un componente de la nucleína)
- Citosina (1894) — Derivada de "célula". Nombrada por Kölisch.
- Timina (1893) — Derivada de "timo" (thymus). Nombrada por Kölisch.
- Uracilo (1900) — Su estudiante, Ascher, participó en su descubrimiento.
Estas cinco sustancias son las cinco bases de los ácidos nucleicos que conocemos hoy. El alfabeto del ADN es A·G·C·T, y el del ARN es A·G·C·U. La respuesta a la pregunta de quién presentó este alfabeto al mundo por primera vez es Kölisch.
Aquí la analogía con la informática (CS) encaja a la perfección. Lo que hizo Kosel es comparable a la ingeniería inversa de un formato de archivo desconocido. Tomó un bloque binario llamado nucleína, separó uno por uno los patrones repetitivos que contenía y definió el conjunto de caracteres (character set) de ese formato. Aunque aún no sabía bajo qué gramática se combinaban esos caracteres ni qué programas ejecutaban, confirmó que "este lenguaje está compuesto por cinco letras".
Sin embargo, esta analogía se rompe aquí. La ingeniería inversa de software normalmente implica que existe algún documento de diseño en algún lugar y que nosotros intentamos reconstruirlo. Pero Kosel no tenía el documento de diseño. Lo que descubrió fue el conjunto de caracteres de un sistema que la naturaleza había hecho evolucionar "por azar". Esto se parece más a la redacción de la primera especificación técnica que a la ingeniería inversa. Es el evento en el que los humanos documentaron por primera vez el lenguaje que la naturaleza ya utilizaba.
También proteínas: histonas y protaminas
El logro de Kosel no se limita a los ácidos nucleicos. También aisló dos tipos de proteínas básicas dentro del núcleo celular:
- Histona (histone) — proteína que enrolla el ADN. Hoy es clave en la regulación de la expresión génica.
- Protamina (protamine) — proteína que comprime extremadamente el ADN en el núcleo del espermatozoide.
En aquella época, no se sabía por qué estas proteínas estaban en el núcleo. Kosel simplemente registró que "se encontraban junto con los ácidos nucleicos". Sin embargo, esta observación se convertiría en la raíz de la epigenética (epigenetics) cien años después. La acetilación y metilación de histonas — esas mismas histonas que vemos a diario en los artículos científicos actuales — fueron presentadas al mundo por primera vez en el laboratorio de Kosel.
"Lo que sirven es cosa de la siguiente generación"
Hay una notable humildad en la conferencia del Premio Nobel de Kosel. Reconoce que, aunque reveló la composición química de la nucleína, no sabe qué función cumplen en la célula. Y dice que "la próxima generación lo descubrirá".
Esta frase se convierte en una profecía. De hecho, la siguiente generación — el experimento de transformación de Griffith en 1928, la demostración de Avery en 1944 de que el ADN es el material genético, y la estructura de doble hélice de Watson y Crick en 1953 — otorga significado al alfabeto de Kosel. Es decir, que la A y la T se emparejan, que la G y la C se emparejan, y que esa secuencia contiene la información genética.
Para concluir con la analogía de la informática, Kosel es el lingüista que definió solo el conjunto de caracteres y dejó la gramática para las generaciones futuras. Es similar a cómo el Consorcio Unicode asigna los puntos de código (code points), mientras que el diseño de la sintaxis de un lenguaje de programación se deja en manos del diseñador del lenguaje.
¿Por qué es importante?
Sin el descubrimiento de Kosel, no existirían Watson ni Crick. O, más precisamente, no habríamos tenido el vocabulario mismo para entender la doble hélice.
"La adenina forma dos enlaces de hidrógeno con la timina, y la guanina forma tres con la citosina". Aunque esta frase fue escrita por Watson y Crick, cuatro de los cinco sustantivos de esta oración (adenina, timina, guanina, citosina y enlace de hidrógeno) son descubrimientos de Kössel.
El significado más profundo es que se trata del evento que marcó el inicio de la disciplina de la biología molecular. Antes de Kössel, la biología era una ciencia de las formas: cómo se ven, cómo crecen, cómo se mueven. Después de Kössel, la biología se convierte en una ciencia de las moléculas: de qué están compuestas y cómo interactúan esas moléculas. El primer paso de esta transición fue la tabla de componentes de los ácidos nucleicos.
Y nos deja una lección: "Conocer la composición es distinto a conocer la función". Kössel tardó 40 años en descubrir la composición, y la humanidad tardó otros 40 años en comprender la función de esos componentes. Es la misma razón por la cual no podemos afirmar que comprendemos la vida solo porque hoy hayamos leído todas las secuencias genéticas mediante la secuenciación del genoma. La secuencia es el alfabeto, no la literatura.
Resumen de las cinco bases descubiertas en la degradación de los ácidos nucleicos y su linaje: Kössel aisló purinas (adenina y guanina) y pirimidinas (citosina, timina y uracilo) mediante hidrólisis ácida de los ácidos nucleicos del timo de ternera. Estas cinco letras se convierten en el alfabeto del ADN actual (A·G·C·T) y del ARN (A·G·C·U).
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