El siguiente episodio que quisiera considerar trata de lo que hoy llamamos RNA mensajero. La estructura en doble hélice del DNA nos daba una base teórica de valor incalculable como guía de investigación, ya que no sólo unía aproximaciones que a primera vista no parecían tener conexión entre sí, sino que sugerían experimentos radicalmente nuevos que no hubieran podido ser concebidos sin tener el modelo del DNA como guía. Lamentablemente nuestro pensamiento contenía un error considerable. En aquel tiempo no se sabía si la síntesis de cualquier proteína tenía lugar en el núcleo de la célula (donde está la mayor parte del DNA), pero todo sugería que en su mayor parte tenía lugar en el citoplasma. De alguna manera, la información de la secuencia del DNA nuclear tenía que hacerse disponible fuera del núcleo, en el citoplasma. La idea obvia, basada en el modelo del DNA, era que este mensajero era el RNA. Esta era la base del lema acuñado por Jim Watson: «el DNA produce RNA y éste produce proteína».
Se sabía que las células muy activas en síntesis de proteína tienen más RNA en su citoplasma que las células menos activas. Hacia el fin de los años cincuenta se había demostrado que la mayoría del RNA está en pequeñas partículas, hoy llamadas ribosomas, que se componen de moléculas de RNA más una mezcla de proteínas. ¿Había algo más natural que suponer que en cada ribosoma se sintetizaba únicamente una proteína y que su RNA era el RNA mensajero postulado? Supusimos que cada gen activo producía un RNA (de una sola cadena) copia de sí mismo y que éste estaba empaquetado en el núcleo con un conjunto de proteínas para ayudarle a hacer su trabajo. Entonces era exportado al citoplasma, donde dirigía la síntesis de una cadena polipeptídica determinada, codificada por este RNA. Cada ribosoma, trabajando en conjunción con las moléculas RNA de transferencia (véase apéndice A), de alguna manera contendría los detalles del código genético (supuesto pero todavía no descubierto), de manera que el lenguaje de cuatro letras del RNA podría ser traducido al lenguaje de veinte letras de las proteínas.
Por aquel entonces, Sydney Brenner y yo discutimos extensamente cómo podríamos comprobar esta idea aislando un ribosoma único, suministrándole todos los precursores necesarios y demostrando después que podía producir un solo tipo de proteína. Por suerte el programa pareció muy difícil, ya que las técnicas que entonces estaban disponibles no eran suficientemente sensibles. Podríamos haber perdido muchísimo tiempo y esfuerzo en experimentos muy complicados que, sin que nosotros lo supiéramos, estaban destinados a fracasar.
Al ser los ribosomas estructuras de importancia evidente, había ya mucho trabajo experimental sobre ellos. Las técnicas que se utilizaban eran a menudo nuevas y por tanto se miraban con reticencia, y además pocas veces los resultados eran claros. Sin embargo, una serie de «hechos» extraños empezaron a llamar nuestra atención. El RNA ribosomal en una célula bacteriana en crecimiento no parecía sufrir un recambio muy grande, y por tanto era descrito como «un producto metabólico inerte». Se podía esperar que las moléculas del RNA en los ribosomas variaran en longitud, ya que a menudo una proteína tiene una longitud muy diferente de otra. Sin embargo, los experimentos indicaban que el RNA ribosomal tenía sólo dos longitudes fijas. La composición en bases del DNA en diferentes especies bacterianas variaba en un rango muy amplio. Cabía esperar que su RNA mensajero variara de la misma forma pero, en cambio, la composición del mensajero postulado, el RNA ribosomal, variaba sólo muy poco en estas especies tan diferentes. Podíamos inventarnos muchas razones ad hoc para explicar todos esos hechos, pero ello no dejaba de hacernos sentir incómodos. Sydney y yo perdíamos muchas horas dando vueltas a la evidencia, intentando descubrir qué era lo que no funcionaba.
La aclaración llegó de una procedencia muy distinta. El equipo de investigadores del Instituto Pasteur de París había llevado a cabo un experimento conocido como experimento PaJaMo, debido a que los autores eran Arthur Pardee (un investigador visitante norteamericano), Jacob y Monod. El interés de Monod residía principalmente en la formación de enzimas inducidos y en particular del enzima β-galactosidasa. La célula ponía en marcha la síntesis del enzima si se le suministraba el azúcar galactosa en lugar de la glucosa más habitual. El interés fundamental de Jacob se centraba en cómo pasaba la información genética entre células durante la conjugación. Él y Eli Wollman habían llevado a cabo el famoso experimento del triturador sobre bacterias, en el cual células «macho» y «hembra» habían sido juntadas y después, tras un tiempo determinado, habían sido separadas poniéndolas en un triturador, un ejemplo de coitus interruptus molecular. Por suerte, el proceso de conjugación es muy prolongado (puede durar dos horas, lo que equivale a varias veces los tiempos de vida normales de una célula en crecimiento rápido), lo que lo vuelve fácil de estudiar. Habían demostrado que los genes se transferían de una forma lineal y con un orden fijo, de manera que interrumpir el proceso tenía poco efecto en los genes tempranos, pero impedía la transferencia de los tardíos. Este resultó ser un descubrimiento esencial en la genética bacteriana, aclarando muchas de las complejidades y dificultades que se habían acumulado a lo largo de los años.
Desde nuestro punto de vista, el aspecto más importante de este proceso era que un gen particular, por ejemplo el gen de la β-galactosidasa, podría ser introducido en una célula en un momento determinado. Sería entonces posible ver cómo la síntesis de esta nueva proteína cambiaba con el tiempo, después de que el gen hubiera sido introducido en la célula.
El resultado fue sorprendente. Nosotros suponíamos que el nuevo gen empezaría muy pronto a producir sus propios ribosomas, que éstos se acumularían muy despacio y que cuantos más ribosomas se pusieran en funcionamiento, más acelerarían las síntesis de proteínas poco a poco. El experimento PaJaMo demostró algo completamente distinto. Muy poco después de que el gen se introdujera, la síntesis de β-galactosidasa empezaba de una forma muy rápida y permanecía así.
Naturalmente, nosotros comenzamos por no creer en este experimento. Jacques Monod nos lo había explicado cuando visitó Cambridge, pero en aquel momento los resultados eran preliminares. Sydney y yo pensamos sobre él durante los meses que siguieron. Intenté diseñar otro camino pero mis intentos me parecieron muy forzados.
Poco después, François Jacob llegó a Cambridge y durante el Viernes Santo de 1960, mientras el laboratorio estaba cerrado, un pequeño grupo se reunió en una habitación del Gibbs Building del King’s College, que contaba con Sydney como miembro. Horace Judson ha explicado este episodio de manera mucho más prolija. Yo sólo explicaré aquí los puntos esenciales.
Comencé examinando los resultados de François sobre el experimento PaJaMo, ya que había posibles fallos en el artículo original. François nos explicó en detalle cómo había sido mejorado el experimento. Nos habló también de un experimento muy reciente de Pardee y Monica Riley en Berkeley. Poco a poco nos fuimos dando cuenta de que debíamos aceptar el resultado como correcto. Lo que ocurrió después no está del todo claro y por ello ha sido eliminado en lo que sigue, pero el hilo del pensamiento puede ser construido fácilmente. Lo que el tipo de experimentos como el PaJaMo demostraba era que el RNA ribosomal no puede ser el mensaje. Todas las dificultades previas nos habían preparado para esta idea, pero no habíamos sido capaces de dar el paso siguiente, a saber: ¿Dónde, pues, está el mensaje? En este punto Sydney Brenner soltó un alarido… había visto la respuesta. (También yo la había visto, aunque nadie más lo había hecho). Uno de los problemas periféricos en este tema tan confuso había sido una especie menor de RNA que aparecía en E. coli poco después de haber sido infectada por el bacteriófago T4. (E. coli es una bacteria que vive en nuestro intestino y que ha sido muy usada en el laboratorio). Pocos años antes, en 1956, Elliot Volkin y Lazarus Astrachan habían demostrado que se sintetizaba una nueva especie de RNA que tenía una composición en bases poco usual, ya que parecía muy semejante a la composición del fago que infectaba y no a la del huésped E. coli, que resultó ser muy diferente. Ellos habían pensado al principio que éste podría ser el precursor del DNA del fago, del que la célula infectada estaba obligada a sintetizar grandes cantidades, pero un posterior trabajo suyo muy cuidadoso había demostrado que esta hipótesis era incorrecta. Sorprendentemente, el resultado flotaba en el aire y seguía sin ser explicado.
El problema era: si el RNA mensajero era una especie diferente de RNA respecto al RNA ribosomal ¿por qué todavía no lo habíamos visto? Lo que Sydney había visto era que el RNA de Volkin y Astrachan era el RNA mensajero de una célula infectada por el fago. Una vez adquirida esta idea clave, el resto se derivaba de forma casi automática. Si había un RNA mensajero separado, un ribosoma no necesitaba contener la información de la secuencia. Es simplemente la cabeza lectora inerte. En lugar de tener un ribosoma relacionado con la síntesis de sólo una proteína, este podría viajar sobre un mensaje, sintetizando una proteína y pasando después a otro RNA mensajero distinto, con el cual podría sintetizar una proteína diferente. Los resultados PaJaMo podrían ser explicados fácilmente suponiendo que el RNA mensajero era usado sólo unas pocas veces antes de ser destruido. (Al principio pensamos que éste podía ser usado una sola vez pero pronto vimos que ésta era una restricción innecesaria). Ello explicaba el aumento lineal de proteína con el tiempo, ya que el RNA mensajero para β-galactosidasa pronto llegaba a la concentración del equilibrio en la cual la síntesis del mensajero era equilibrada por su degradación. Esto sonaba a despilfarro, pero podía permitir que la célula se ajustase rápidamente a los cambios del ambiente.
Aquella noche di una fiesta en la Hélice Dorada. Solíamos dar fiestas a menudo (las fiestas de los biólogos moleculares se consideraban las más animadas de Cambridge), pero ésta era diferente. La mitad de los invitados, como el virólogo Roy Markham —que no estuvo en la reunión de la mañana—, estaba simplemente pasándoselo bien. La otra mitad discutía en pequeños grupos la nueva idea, viendo cómo explicaba fácilmente datos muy diversos, y planificando de forma activa nuevos experimentos clave que pusieran la hipótesis a prueba. Algunos de estos fueron realizados posteriormente por Sydney durante su visita al Cal Tech con François y Matt Meselson.
Puede resultar difícil transmitir comprensiblemente dos cuestiones. Una es la súbita iluminación que produjo la idea una vez que se nos ocurrió. Fue algo tan memorable que hasta recuerdo dónde estábamos sentados François y yo cuando ocurrió. La otra es hasta qué punto aclaraba tantas de nuestras dificultades. Simplemente una única suposición errónea (el RNA ribosomal era el RNA mensajero) había confundido por completo nuestro pensamiento, de manera que parecía que estábamos paseando por una niebla muy espesa. Aquella mañana me había despertado con un conjunto de ideas confusas sobre el control de la síntesis de proteínas. Cuando me fui a la cama, todas nuestras dificultades habían sido resueltas y las respuestas brillantes aparecían diáfanas ante nosotros. Desde luego llevaría meses y años de trabajo establecer estas nuevas ideas, pero ya no nos sentíamos perdidos en la jungla. Podíamos recorrer con la mirada la llanura abierta y ver claramente las montañas en la lejanía.
Las nuevas ideas abrieron el camino para algunos de los experimentos clave que se utilizaron para descifrar el código genético, ya que ahora se podía pensar en añadir determinados mensajeros a los ribosomas (ya fueran mensajeros naturales o sintéticos), idea que antes no tenía ningún sentido.
Naturalmente, el lector puede sentirse inclinado a preguntar: ¿Por qué no lo habíamos visto antes? De alguna forma sí lo habíamos visto, pero puesto que nada lo destacaba, no lo reconocimos como algo importante. Requería que nosotros aceptáramos, primero, que el RNA que sí veíamos en el citoplasma no era el RNA mensajero y que, por tanto, tenía otra función distinta. Incluso en aquel momento no estaba claro cuál era exactamente esta función, aunque podíamos hacer algunas suposiciones. También era necesario que postuláramos una hipótesis sobre una especie de RNA que nunca había sido vista. Ojalá hubiera sido suficientemente valiente para dar este paso, pero mi prudencia natural no me lo permitió. La ironía, desde luego, consistía en que había sido visto en un caso particular (las células infectadas por el fago), pero que no lo habíamos reconocido hasta aquella mañana de Viernes Santo. Por supuesto, el RNA mensajero iba a ser descubierto tarde o temprano, pero no me cabe la menor duda de que esta revelación aceleró considerablemente el proceso. Después de esto hay que decir que los experimentos hablaron por sí solos. Ahora sólo quedaba por hacer el trabajo más arduo: un asunto particularmente feliz.