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El secreto de la
Vida
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Biología Molecular
Luego de que Pasteur y Koch sentaran las bases de la
microbiología y durante largo tiempo después de que la
nueva ciencia viviera su época de oro, mantuvo su calidad
primordial de ciencia descriptiva y aplicada, especialmente
en relación a la medicina, mientras se desarrollaba en forma
paralela a la química. No obstante, hubo una corriente que,
estudiando ciertos microorganismos del suelo que tenían
extraordinarias capacidades metabólicas, hizo ver la enorme
variedad fisiológica de los microbios. Se establecieron así
nexos fundamentales entre la microbiología y otras discipli-
nas biológicas, cuyos puntos centrales fueron marcados
cuando se reveló la unidad química del mundo orgánico y se
descubrieron los principios moleculares de la genética.
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Un nuevo término
U no de los antibióticos más conocidos fue la estrep-
tomicina, descubierta por Selman A. Waksman,
ganador del Premio Nobel en 1952. Ruso de nacimien-
to, emigró a Estados Unidos en 1910, luego de que le
negaran el ingreso a la universidad por su condición de
judío. Estudió en la Universidad de Rutgers con otro
emigrante ruso, el doctor Jacob Lipman, y se naciona-
lizó norteamericano después de recibir su maestría en
Ciencias en 1916. Posteriormente recibió un doctorado
en la Universidad de Berkeley, tras lo cual volvió a
Rutgers para proseguir sus investigaciones en micro-
biología del suelo. Centró sus estudios en un tipo de
microorganismos, las actinomicetáceas, a partir de las
cuales sintetizó varios antibióticos. El más importante
de ellos fue la estreptomicina, aislada en 1942, que
revolucionó el tratamiento de la tuberculosis. El propio
Waksman acuñó el término "antibiótico".
AntibióticosUn nuevo términoAntibióticos
Selman Waksman obtuvo el
Premio Nobel en 1952.
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Entre otros aportes, consiguió aislar la actinomicina y
la neomicina. También obtuvo notables resultados en
el estudio de materias como la producción de enzimas
y ácidos orgánicos, la descomposición de la materia
orgánica y en el papel de los microorganismos en la
corrosión de los metales. Esas investigaciones fueron
la materia prima para desarrollar más de 500 papers
y escribir una treintena de libros.
Sus trabajos le proporcionaron una considerable fortu-
na por concepto de patentes, dineros que fueron desti-
nados a un sinnúmero de causas filantrópicas,
incluyendo becas de investigación científica y de esco-
laridad para hijos de inmigrantes en Estados Unidos.
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Durante la década del 30, Warren
Weaver, matemático y director del
Departamento de Ciencias Naturales de la
Fundación Rockefeller, acuñó el concepto
de biología molecular. La idea de Weaver
fue utilizar la nueva mecánica cuántica
para trasladar a la biología el pensamien-
to reduccionista y determinista de la física.
En esa forma, se podría analizar la heren-
cia y la vida como procesos químicos,
dando un giro en el manejo de las leyes de
la genética.
El estudio de la biología molecular tenía
dos vertientes fundamentales: la "estruc-
turalista", que investigaba la
estructura atómica de
ciertas macromoléculas;
y la "informacionista",
que se proponía des-
cubrir cómo se trans-
fiere la información
biológica de generación en generación.
Un paso gravitante para dichas investiga-
ciones fue el trabajo del físico nuclear ale-
mán Max Delbrück, que comenzó a formar
su equipo científico en el California
Institute of Technology (Caltech) a fines de
la Segunda Guerra Mundial. Fue allí donde
comenzó a estudiar los bacteriófagos.
Dichos microorganismos habían sido des-
cubiertos durante el segundo decenio del
siglo XX por el bacteriólogo inglés Frederik
William Twort y el científico canadiense
Félix d'Herelle simultáneamente. Ellos
demostraron que los bacteriófagos infec-
taban, mataban y disolvían las células
bacterianas en poco más de media hora, y
que, a la inversa, las bacterias eran capa-
ces de desarrollar de forma natural una
resistencia al fago. En aquella época, el
descubrimiento sólo sirvió para confeccio-
nar algunos preparados con cierto éxito
comercial, pues la comunidad científica se
veía deslumbrada ante el espectacular
ingreso de la penicilina.
Delbrück retomó su estudio, pues se trata-
ba de microorganismos muy simples.
Según se había verificado tras el desarro-
llo de la microscopía de campo oscuro, los
bacteriófagos estaban compuestos de un
ácido nucleico –conocido como ADN– y
una capa de proteína. Sin adivinar la
importancia del ácido, Delbrück reconoció
que los fagos podían utilizarse para estu-
diar la transmisión de la información
genética. "Pensaba que el hecho de reali-
zar experimentos simples en biología con
algo parecido a un átomo estaba más allá
de mis sueños más imposibles", señalaría
Delbrück.
Con todo, el científico fue capaz de inven-
tar técnicas experimentales y estadísticas
de gran precisión para el estudio de
dichas formas elementales de vida. En la
Universidad de Vanderbilt, formó lo
que se daría a conocer poste-
riormente como el “grupo
del bacteriófago”, junto
con el microbiólogo italia-
no Salvador Edward Luria
–conocido por el medio de
cultivo para E. coli, el LB
que significa, precisa-
mente, Luria broth– y el
biólogo norteamericano
Alfred Day Hershey.
Genéticay moléculas
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En 1941, en la Universidad de Stanford se
encontraron indesmentibles evidencias de
una correlación entre los genes y las enzimas, a
través del estudio de rutas metabólicas implicadas
en la síntesis de aminoácidos. Por primera vez se
postuló la correlación: "un gen, una enzima".
Por su parte, el "grupo del fago" demostró que
las mutaciones en E. coli ocurren azarosamen-
te, sin necesidad de exposición a agentes
mutagénicos, y que se transmiten siguiendo las
leyes de la herencia. En 1944, el grupo prepa-
ró el Tratado del Fago, que introducía orden a
una investigación que ya se realizaba en dife-
rentes centros. A partir de ese documento, se
estableció sólo la utilización de ciertos tipos
específicos de bacteriófagos.
A mediados de la década de los 50, Delbrück
ya era una celebridad en el medio científico.
Su curso en el laboratorio de Cold Spring
Harbor (Long Island) atraía a un numeroso
contingente de físicos, bioquímicos y biólogos.
Posteriormente, el científico retornó a Caltech
y su laboratorio llegó a ser apodado "el
Vaticano del grupo fago". Como escribió el his-
toriador de las ciencias Horace Frelland
Judson, en su libro “El octavo día de la crea-
ción”: "Era uno de los raros refugios del siglo
XX, una república de la mente, una visión
fugaz de la riqueza común de los intelectos,
que se mantenían juntos por las más sutiles
ligazones, por el entusiasmo de comprender,
por la auténtica libertad de estilo".
Las conclusiones de Delbrück y Luria tuvieron
un acápite al terminar la Segunda Guerra
Mundial, a partir de los estudios de Oswald
Avery en el Instituto Rockefeller, que apuntaban
al ADN como lugar de almacenamiento de la
información genética. Los fagos –que no son
más que una masa de ADN envuelta en proteí-
na– brindaban excelentes condiciones para
verificar su hipótesis. "Se hacen notar por las
bacterias que destruyen, del mismo modo que
un niño anuncia su presencia cuando desapare-
ce un trozo de pastel", explicaba Delbrück.
Repúblicade la mente
Max Delbrück y Salvador Luria
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S alvador Luria fue un personaje tan polémico
como venerado por sus discípulos. En clases
le gustaba plantear discusiones filosóficas y
debatía largamente con sus alumnos interrogan-
tes como "¿qué es la vida?", "¿qué es un
virus?", "¿qué constituye prueba?" Esa clase de
conversaciones disgustaban a algunos asisten-
tes que sólo pedían hechos, pero Luria argu-
mentaba: "El papel más importante de un
profesor no es transmitir información, sino evi-
denciar los prejuicios. El tiempo que gastamos
en sacarle punta a las palabras no es nunca
tiempo perdido".
Cuando hablaba de "evidenciar los prejuicios",
se refería a que las creencias personales y las
suposiciones no demostradas debían quedar
totalmente fuera del ámbito de las ciencias. En
su calidad de refugiado judío de la Italia fascista,
tales conceptos cobraban mayor sentido.
Además, su interés por las humanidades iba a la
par con su vocación científica. Incluso llegó a
enseñar literatura a estudiantes universitarios de
ciencias médicas y tecnológicas, y ganó el
National Book Award en ciencias por su libro "La
vida: un experimento inconcluso".
Sus intereses sociales y políticos iban más allá
de sus actividades en el laboratorio. Dos días
después de recibir el Nobel, en 1969, supo que
su nombre figuraba en una lista negra del
National Institute of Health (NIH), junto a otros 47
hombres de ciencia. Aunque nunca se explicó la
razón de aquella lista –que les prohibía a los
investigadores trabajar en sus paneles de revi-
sión–, probablemente Luria desató la ira de la
administración Nixon por su entusiasta promo-
ción de la causa antibélica. Junto con otros cole-
gas, organizó protestas y campañas en contra de
la guerra de Vietnam, hasta el punto de publicar
una página completa en el New York Times poco
después de los bombardeos más cruentos sobre
Hanoi. La página no contenía nombres ni largos
discursos, sólo decía "Detengan las bombas",
pero causó un gran impacto en la opinión públi-
ca y fue copiada y distribuida masivamente por
todo el país.
Luria fue un ejemplo paradigmático del científico
políticamente comprometido. Su entusiasmo por
el progreso se veía contrarrestado por su preo-
cupación sobre las consecuencias prácticas. El
empleo de la tecnología en la guerra y la mala
utilización de los recursos científicos, en contra
de las necesidadas humanas, eran dos aspectos
que desanimaban a Luria. A la vez que visualizó
las promisorias posibilidades de la biotecnología,
también contribuyó activamente en el debate
acerca de sus implicancias y sus riesgos.
negraLista
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Hay un cuarto personaje que –junto a
Weaver, Delbrück y Luria– revolucio-
nó el estudio de la química y contribuyó a
fundar la biología molecular: Linus Carl
Pauling, el único ganador de dos Nobel
individuales de la historia. Nacido en el
Estado de Oregon a comienzos del siglo
XX, su padre, Herman, era un farmacéu-
tico autodidacto y algo excéntrico, que en
una ocasión puso anuncios en el periódi-
co para publicitar sus "Píldoras Rosas
Pauling para personas pálidas". La
influencia paterna dejó una profunda
marca en el niño, que tenía sólo nueve
años cuando Herman murió. Poco antes
de su deceso, escribió una carta al perió-
dico local en la que preguntaba cómo
encauzar los excepcionales talentos inte-
lectuales de su hijo.
El pequeño se volcó a los libros y a los
catorce años comenzó su vocación como
químico, cuando visitó a un amigo más
adinerado que poseía un juego para
fabricar lociones y pócimas. Fascinado
por las llamas, los mecheros, los aromas
de laboratorio y los misteriosos cambios
que sufrían los polvos y las emulsiones,
montó su propio rincón de química en el
subterráneo de su espacioso hogar. Para
surtirse de materiales, sacaba productos
a escondidas de una fábrica para refina-
ción de metales abandonada.
En busca de los
enlacesquímicos
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A los 16 años ingresó a la Escuela
Agrícola de Oregon –actualmente, la
Universidad Estatal de Oregon–, en bus-
ca de un título como ingeniero químico.
Demostró tener tantos conocimientos
que en muchas ocasiones superaba a
sus profesores y muy pronto obtuvo un
puesto como maestro. Cuando se gra-
duó, tenía claros sus intereses. Quería
hallar respuesta a una de las preguntas
fundamentales de la química: cómo se
unen los átomos para formar las molécu-
las. Para averiguarlo, pasó de la ingenie-
ría a la química teórica, incorporándose
como investigador al Caltech. Allí trabajó
en cristalografía por rayos X, utilizada
como técnica experimental para averi-
guar el tamaño y la configuración de
ciertos átomos.
Más tarde se trasladó a Europa, en un
momento altamente propicio, cuando
varios físicos de vanguardia –Niels Bohr,
Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Max
Born y Erwin Schroedinger– estaban
empeñados en desarrollar nuevas teorías
sobre la estructura atómica, que sentaría
las bases de la mecánica cuántica.
Pauling tomó contacto con todos y a su
regreso a Estados Unidos llevaba consi-
go los fundamentos de la nueva teoría.
En 1939 escribió “La naturaleza de los
enlaces químicos”, texto que se convirtió
en un documento de consulta frecuente
para sus colegas.
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Pauling había iniciado sus estudios
estructurales analizando moléculas
inorgánicas, pero en los años 30 trasladó
sus investigaciones a las biomoléculas y,
en especial, a las proteínas. A fines de los
40, su equipo descubrió la base molecu-
lar de la anemia de la célula falciforme y
poco después logró determinar la estruc-
tura de varios aminoácidos.
Aunque también se interesó en la estruc-
tura del ADN, no logró desentrañarla. En
1954 obtuvo el Nobel de Química por sus
investigaciones sobre el enlace químico,
en sus aplicaciones para dilucidar la
estructura de sustancias complejas.
Pero, junto con la dimensión estructural de
las moléculas, Pauling quería saber cómo
interactuaban, de qué manera lograban
reproducirse en otras moléculas con sus
mismas características y cómo se genera-
ban los anticuerpos que reconocían un
antígeno extraño en forma específica.
Viendo que todos estos objetivos apunta-
ban hacia la biología, se interiorizó en los
trabajos de inmunólogos como el célebre
vienés Karl Landsteiner, el primero en cla-
sificar los grupos sanguíneos.
Después de una década de experimenta-
ción, Pauling había logrado confeccionar
un cuadro bastante claro acerca de la inte-
racción de los anticuerpos y los antígenos
a nivel molecular. Sus conclusiones resul-
taban sorprendentes: aparentemente esa
interacción no se debía tanto a procesos
químicos, sino, más que nada, a forma de
las moléculas. Pauling reveló que, en defi-
nitiva, los anticuerpos encajan con los antí-
genos como un guante con una mano.
Su modelo de estructuras complementa-
rias resultó esencial para el desarrollo de
la biología molecular, al marcar las pau-
tas de la interacción entre biomoléculas.
Años después, volvió a revelar un sor-
prendente descubrimiento. No influía
solamente la forma de las moléculas,
sino también su carga eléctrica: una infi-
nitesimal modificación de ese factor
podía significar la diferencia entre la vida
y la muerte.
Como ningún otro antes, Linus Pauling
contribuyó a rastrear la naturaleza quími-
ca de las enfermedades, abriendo el
camino para que la genética y la medici-
na estuvieron ligadas para siempre.
Moléculas devida o muerte
Pauling y Max Delbrück
Karl Landsteiner
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pruebas clínicas cuyos resultados fueron
publicados en revistas especializadas.
Finalmente, la Torazina adquirió estatus
de "droga fundamental" y puso la vara
para todos los tranquilizantes posterio-
res.
Aproximadamente en la misma época,
investigadores de la Smith Kline & French
comenzaron a evaluar las ventajas tera-
péuticas de manufacturar fármacos de
liberación prolongada. El primero fue la
Dexedrina, cuya dosis inicial se liberaba
rápidamente, continuando gradualmente
para que el nivel terapéutico se mantu-
viese por un lapso de hasta doce horas.
Una vez más, la compañía debió adaptar
su equipamiento para fabricar medica-
mentos de liberación prolongada, lo que
requirió de importantes inversiones, siete
años de pruebas y más de 35 mil horas
de trabajo. Pero el esfuerzo valió la pena.
El sistema probó ser tremendamente exi-
toso y comenzó a fabricarse un amplio
rango de fármacos bajo dicha modalidad.
Uno de los más conocidos fue el antigri-
pal Contac, lanzado en 1960 y que lideró
el mercado por décadas.
En la década de los 50, George Hitchings
y Gertrude Elion crearon el Purinetol, uno
de los primeros tratamientos eficaces
contra el cáncer. En una dupla que se
extendió por más de treinta años, la pare-
ja de investigadores inició un sinnúmero
de curas y tratamientos basados en el
estudio de los ácidos nucleicos. Sus con-
clusiones llevaron también al desarrollo
de Daraprim, medicamento que determi-
nó un nuevo estándar de protección con-
tra la malaria.
Ya a fines de la década de los 40, los
laboratorios de la Glaxo habían con-
solidado su prestigio en el ámbito cientí-
fico. Uno de sus primeros éxitos fue la
creación de la primera vacuna combina-
da contra la difteria y la tos convulsiva, y
de Crystapen, una penicilina en cristales
que poseía mayor estabilidad que las
presentaciones previas.
A comienzos de los 50, la empresa produ-
jo penicilina en tabletas, un sinnúmero de
complementos nutricionales y la vacuna
triple contra la difteria, el tétanos y la tos
convulsiva, además de inaugurar un
departamento de medicina veterinaria
que suministraba versiones para anima-
les de eficientes fármacos humanos.
Sin embargo, su aporte más relevante fue
su entrada al mercado de la cortisona,
con la comercialización desde 1955 en
adelante de un vasto rango de corticoes-
teroides para padecimientos tales como
artritis reumatoidea, o para alergias respi-
ratorias y dermatológicas. Adicional-
mente, una nueva serie de antibióticos
conocidos como cefalosporinas revolucio-
naría las terapias desde mediados de los
60 en adelante.
Por su parte, la Smith Kline & French lan-
zó la Torazina (clorpromazina), que
constituyó una innovación sin
precedentes en las tera-
pias psiquiátricas. Se
convirtió en el pro-
ducto de referen-
cia obligado de la
primera genera-
ción de fármacos
para el sistema
nervioso. Aunque
al comienzo los
facultativos se
mostraron refracta-
rios a los medios quí-
micos, dicho recelo
fue no superado
al poco tiempo,
tras rigurosas
Nueva Generación de Cristales, Vacunas y Drogas
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Frente a las dificultades que
los científicos de BRL habían
enfrentado para trabajar con el
ácido clavulánico, se implemen-
tó un programa de monitoreo
intensivo. Sus resultados indica-
ron que si bien la sal de potasio
de clavunalato aún se mostraba
sensible a la humedad, era
menos higroscópica que la sal
de sodio. Se llevaron a cabo
estudios integrales para deter-
minar si podían realizarse pro-
cesos rigurosos de secado y
almacenamiento, con el fin de
asociar dosis de amoxicilina con
clavulanato de potasio.
La sensibilidad del clavulana-
to a la humedad determinó
también que la presentación
debía ser en tabletas más que
en cápsulas, una considera-
ción de importancia en la épo-
ca porque casi todos los
antibióticos manufacturados
por la Beecham venían en
presentación de cápsulas,
incluyendo las dosis orales de
amoxicilina. Por lo tanto, se
llevaron a cabo significativas
inversiones para montar las
instalaciones y adquirir la tec-
nología correspondiente.
Augmentin
épocase anticipa a su
14
Las presentaciones parenterales de
Augmentin constituían un desafío apar-
te, que condujo a modalidades intrave-
nosas más que intramusculares, un
objetivo que requirió de un programa de
más largo aliento. Como las propiedades
de solubilidad del clavulanato no permi-
tían utilizar los sistemas de extracción
empleados por Beecham para las peni-
cilinas, se hizo imprescindible diseñar
nuevos procesos de concentración y
técnicas de extracción que demostrasen
la rentabilidad de la producción.
Los especialistas en fermentación y
extracción debieron lidiar, además, con
aspectos relativos a la toxicidad del pro-
ducto, pues ciertas partidas de clavula-
nato comenzaron a causar severos
trastornos gastrointestinales en anima-
les durante los estudios de seguridad.
Debido al contratiempo, el futuro del
compuesto pendió de un hilo por meses.
Finalmente, el programa Augmentin
demostró ser tremendamente visionario,
pues cuando se desarrolló, en los años
70, aún no se calibraba el impacto que
tendría la resistencia a las beta-lacta-
masas en el futuro. En esa forma,
Augmentin se posicionó como un anti-
biótico que se anticipaba a su época. El
ácido clavulánico también extendió el
espectro de patógenos contra los cuales
actuaba la amoxicilina, incluyendo a par-
tir de entonces los productores de beta-
lactamasas, tales como las bacterias
anaeróbicas y la Klebsiella pneumoniae.
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Diseño Editorial:Carlos VidalRodrigo Barrera
Editor:Edmundo Tapia
Redacción:Verónica Waissbluth
Infectología, 150 años de Hallazgos y Personajes
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