Experimento de Frederick Griffith (1928)
Las primeras pruebas irrefutables de la función genética del ADN se obtuvieron al estudiar dos cepas diferentes de neumococos. Estas cepas se diferenciaban en su aspecto y en su capacidad para causar enfermedades graves:
- Cepa S (del inglés Smooth, «lisa»). Era virulenta (patógena). Las bacterias de esta cepa tenían una cápsula protectora de polisacáridos que las salvaba del sistema inmunitario del huésped.
- Cepa R (del inglés Rough, «rugosa»). Era avirulenta (no causaba enfermedad). Las células carecían de cápsula y eran destruidas fácilmente por el sistema inmunitario.
Griffith llevó a cabo una serie de pruebas consecutivas en ratones de laboratorio para rastrear la patogenicidad de cada variante.
- La administración de la cepa R viva no perjudicaba en absoluto a los ratones; estos sobrevivían.
- La administración de la cepa S viva provocaba, como se esperaba, el desarrollo de la infección y los ratones morían.
- La administración de bacterias S muertas por calor demostraba que los patógenos muertos eran seguros: los ratones sobrevivían.
- Etapa decisiva: a los ratones se les administró una mezcla compuesta por bacterias R vivas (totalmente seguras) y bacterias S muertas por calor.
El resultado de la última inyección fue sorprendente: la mezcla resultó letal y los animales de experimentación murieron. Tras la autopsia, los investigadores aislaron bacterias vivas de la cepa S de los tejidos de los ratones muertos.
Conclusión de Griffith: Se produjo una transferencia de propiedades hereditarias de las células virulentas muertas a las vivas avirulentas. Las bacterias vivas de tipo «rugoso» se transformaron en la forma «lisa», recuperando la capacidad de sintetizar la cápsula protectora. Este proceso de transferencia de propiedades se denominó transformación. El carácter adquirido (la presencia de cápsula) se heredó de forma estable en toda la descendencia posterior.
Demostración de la naturaleza del factor transformante (1944)
Años más tarde, Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty se propusieron determinar la naturaleza química exacta del misterioso factor que causaba la transformación bacteriana. Para ello, aplicaron un método de tratamiento enzimático en extractos de células muertas, destruyendo selectivamente diferentes clases de moléculas.
Los investigadores evaluaron cómo el tratamiento afectaba al proceso de transferencia de rasgos hereditarios:
- Al exponerlos a enzimas proteolíticas (tripsina y quimotripsina), que escinden específicamente las proteínas, la capacidad de inducir la transformación se mantenía por completo.
- Al tratar el cultivo con desoxirribonucleasa, una enzima que destruye selectivamente la estructura del ADN, el proceso de transformación se detenía y perdía su actividad.
Estos resultados permitieron llegar a una conclusión fundamental: el agente transformante es ADN de alto peso molecular. Los científicos demostraron que son los ácidos nucleicos los responsables de la transmisión de los rasgos, y que las proteínas no son las portadoras de la información hereditaria en este proceso, en contra de las hipótesis populares en aquel momento.
El papel del ARN y la universalidad del código genético
A medida que la ciencia avanzaba, se acumulaban nuevos datos. En estudios posteriores realizados con bacteriófagos y el virus del mosaico del tabaco (VMT), los científicos establecieron que el aparato genético puede tener otra estructura. Se demostró que en toda una serie de virus, el portador de la información genética es el ARN (ácido ribonucleico).
Basándose en los experimentos con neumococos, fagos y virus vegetales, los biólogos formularon un resultado fundamental: los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son los únicos y universales portadores de la información hereditaria en todos los organismos vivos conocidos, incluidas bacterias, plantas, animales y formas de vida no celulares.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿En qué objetos biológicos el portador de la información hereditaria es el ARN?
El portador de la información hereditaria en forma de ARN es un grupo especial de objetos biológicos: los virus ARN. En estas estructuras, el ARN cumple la función de almacenar información genética. Los objetos con este tipo de genoma incluyen:
- Virus del mosaico del tabaco: un virus con una sola hebra de ácido nucleico, cuyo ejemplo demostró la función genética del ARN.
- Virus de la gripe: posee un ARN monocatenario que actúa como el aparato genético del virus.
- Virus de la rabia: un virus que contiene una sola hebra de ARN.
- Enterovirus: virus ARN monocatenarios.
- Virus de la hepatitis A (Hepatovirus): un virus de estructura simple con un genoma de ARN.
- Virus oncogénicos: contienen dos hebras de ácido nucleico.
- VIH: representante de la familia de los retrovirus ARN, cuyo cápside contiene dos copias de ARN.
Para no confundir las cepas de neumococo: la cepa S (Smooth/lisa) es la «mortal» (causa la muerte debido a la cápsula). La cepa R (Rough/rugosa) es la «dócil» o segura (sin cápsula, el ratón vive).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué es la transformación bacteriana?
Es el proceso de transferencia de propiedades hereditarias de unas células (incluso muertas) a otras. Durante la transformación, las células vivas absorben un factor material extraño y adquieren nuevas características genéticas que antes no poseían, las cuales se transmiten a la descendencia.
¿Por qué las bacterias de la cepa S causaban la muerte de los ratones y las de la cepa R no?
Las células de la cepa S poseen una cápsula protectora de polisacáridos que bloquea la acción del sistema inmunitario del huésped, haciéndolas patógenas (virulentas). Las bacterias de la cepa R carecen de dicha cubierta, por lo que el sistema inmunitario las reconoce y destruye fácilmente.
¿Cómo excluyeron los experimentos de Avery a las proteínas de la lista de portadores de la herencia?
Los científicos trataron el extracto bacteriano con enzimas proteolíticas (tripsina y quimotripsina), que destruyen todas las proteínas. A pesar de la ausencia de moléculas proteicas intactas, la transferencia de propiedades hereditarias (transformación) continuó con éxito, lo que demostró que las proteínas no participan en este proceso.
Qué más repasar sobre el tema
- Estructura y funciones de la cápsula de polisacáridos en los neumococos
- Mecanismo de penetración del ADN libre en una célula bacteriana viva
- Características de la acción de la enzima desoxirribonucleasa
- Organización del aparato hereditario en el virus del mosaico del tabaco (VMT)
- Diferencias en la estructura del material genético de eucariotas y procariotas
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