Barbara McClintock y los genomas inquietos

Por M. Alejandra Petino Zappala - 16 Junio 2020 21:28

Tiempo de lectura: 7 minutos.

Hace 118 años nacía Bárbara McClintock. Por ser mujer casi no la dejan ir a la universidad, pero llegó a ser una de las genetistas más importantes de la historia y ganó un Nobel por un descubrimiento que cambiaría cómo concebimos al genoma.


El 16 de Junio de 1902 nacía en Connecticut, Estados Unidos, Eleanor McClintock. Aparentemente ya desde pequeña Eleanor tuvo un carácter fuerte, por lo que sus padres decidieron que su delicado nombre no iba con ella y la renombraron Barbara.

La joven Barbara quería ir a la universidad, pero por poco se queda afuera. En esa época no estaba bien visto que las mujeres tuviesen estudios universitarios y la mayoría de las ocupaciones también se consideraban poco femeninas. Los padres de Barbara temían que quedase “solterona” porque ningún hombre querría casarse con ella. Luego de un intenso debate, finalmente le permitieron matricularse en la Universidad de Cornell.

A los 25 años Barbara recibió su doctorado en botánica allí y decidió volcarse a la genética. Para ese momento el campo estaba avanzando bastante rápido, aunque todavía no había demasiadas técnicas disponibles para estudiar el ADN. En realidad, ni siquiera se entendía del todo qué era. Lo más usual era que los genetistas eligieran algún organismo modelo con rasgos fáciles de observar y cruzaran individuos con distintas características para estudiar qué pasaba con su descendencia. Otra opción era investigar el efecto de la irradiación por rayos X: un intenso bombardeo muchas veces tenía consecuencias en la estructura de los cromosomas. Con un microscopio se podían ver estos cambios y analizar si producían modificaciones en alguna característica visible o medible del organismo.

Barbara McClintock comenzó a trabajar con maíz, y a lo largo de los años se convirtió en una experta en esta planta, armando el primer "mapa" de su genoma. En células de maíz también logró describir cómo ocurría el fenómeno de crossing-over, un mecanismo de recombinación genética clave para la formación de gametas y la reproducción sexual.

En 1944 McClintock se enfocó en un tipo de mosaicismo que ocurría frecuentemente en el maíz: algunas mazorcas tenían granos de distintos colores, e incluso cada grano tenía "manchas". ¿De qué forma el ADN controlaba esta característica? ¿Qué partes del genoma estaban involucradas? ¿Cómo era la herencia del mosaicismo en el maíz?

Mosaicismo en maíz. Fuente: Cold Spring Harbor Laboratory.

Para 1948 McClintock ya había descubierto dos fragmentos de ADN que parecían controlar la característica. pero aún no entendía bien cómo funcionaban. Ese fue el momento en que hizo el descubrimiento más improbable: durante el desarrollo del maíz en algunas células esos fragmentos de ADN cambiaban de lugar en el genoma, y aparentemente el color del grano resultante dependía de la nueva posición.

McClintock no se tomó a la ligera el asunto e ideó una teoría que tenía dos partes. Por un lado, la transposición que había visto en el maíz: en algunas células, una parte del material genético estaba saltando de un lugar del genoma a otro, y generando un cambio en la estructura del ADN. Esa modificación lograba "prender" o "apagar" genes cercanos. Entonces, razonaba Bárbara, este ADN que saltaba era un "controlador" que regulaba la expresión genes en distintos lugares en los que "aterrizaba". Los extraños colores en el maíz se debían a que, durante el desarrollo de la mazorca, en cada grupo de células el ADN quedaba cerca de distintos genes que fabricaban distintos pigmentos.

Puntos de ruptura en cromosomas de maíz. Fuente: Cold Spring Harbor Laboratory.

La segunda parte de la teoría era más bien una cuestión de fé: Barbara creía que los fragmentos de ADN no saltaban al azar, sino que sus movimientos eran parte del mecanismo normal de control de los genes. Es decir que durante el desarrollo, estos pedazos de ADN saltarín irían prendiendo y apagando genes ordenadamente, en el momento y lugar indicados, dando origen a un individuo normal. Lo que según McClintock sucedía en el maíz mosaico era que en este caso el mecanismo se había salido de control al bombardear a las plantas con rayos X. Además, como se conocían otros casos de mosaicismo (por ejemplo en los ojos de la mosca Drosophila melanogaster), la investigadora razonó que este fenómeno debía ser generalizado, dirigiendo el desarrollo en todas las especies. Por eso llamó a los fragmentos móviles "elementos de control".

Mazorcas utilizadas por McClintock para demostrar el cambio de posición de Ds, uno de sus "elementos de control". Fuente: Cold Spring Harbor Laboratory.

En el momento en que publicó su trabajo, Barbara McClintock ya tenía una fructífera carrera y era una de las genetistas más reconocidas de su país. En algún punto, fue su eminencia la que le permitió -especialmente siendo mujer- plantear sus ideas abiertamente. Y de hecho, la primera parte de su teoría (que existían fragmentos de ADN que estaban "saltando", los que se denominaron luego "elementos transponibles" o "transposones") no fue tan mal recibida, considerando lo excéntrica que era. Fue la segunda parte (que los saltos ocurrían de forma dirigida y coordinada durante el desarrollo) lo que no convenció a la mayor parte de sus colegas. ¿Cómo podían saber que los saltos no eran sólo errores por el daño que producían los rayos X? Al fin y al cabo, las plantas irradiadas con las que McClintock trabajaba no se podían considerar "normales". Las dudas de la comunidad científica y el miedo a quedar alienada por sus extrañas teorías motivaron que por mucho tiempo la investigadora dejase de publicar los resultados de su trabajo.

Barbara McClintock en el campo. Fuente: American philosophical society.

Años después, ya acumuladas muchas evidencias en contra del control genético por parte de los transposones, McClintock misma cambiaría de idea con respecto a su función. Pero, por otro lado, nadie ponía ya en duda la existencia de estos elementos tan inquietos, a los que la comunidad científica comenzó a considerar algo así como "parásitos" de ADN que saltan por los genomas sin un motivo particular. No sólo se habían encontrado en numerosos organismos... ¡hasta se descubrió que la mayor parte de nuestro genoma está formado por viejos transposones que en algún momento perdieron su capacidad de saltar! Algunos de ellos acumularon mutaciones y ahora incluso cumplen funciones biológicas en nuestras células. Otros tantos están ahí, dormidos, pero tal vez el día de mañana alguna mutación les haga cobrar utilidad: los transposones serían una gran materia prima para las novedades evolutivas. De pronto, los genomas resultaron ser mucho más dinámicos de lo que todos creían.

Además, los transposones se convirtieron en una herramienta fabulosa para los biólogos cuando se descubrieron las transposasas, las proteínas que controlan sus saltos. Con un transposón y una transposasa, de pronto era relativamente sencillo meter y sacar pedazos de ADN en el genoma para estudiar sus efectos. Las funciones y el patrón de expresión de muchos genes se descubrieron mediante el uso de transposones.

Aún cuando recibió un premio Nobel en 1983 por el descubrimiento de los elementos transponibles y se reconocen sus enormes contribuciones en el campo de la genética, Barbara McClintock tiene un aporte olvidado: posiblemente haya sido la primera en plantear la idea del control de expresión de los genes y su rol durante el desarrollo. En un momento en que nadie sabía cómo de una única célula con un único genoma surgían tantos tipos celulares distintos, ella había encontrado la punta del ovillo. La expresión secuencial y ordenada de distintos genes era la clave, aunque los transposones no fueran parte del mecanismo.



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