El ADN como Material Genético: Descubrimientos Clave con Bacteriófagos

El ADN como la Molécula de la Herencia en Bacteriófagos

Ciertos virus, conocidos como bacteriófagos (o "comedores de bacterias"), infectan exclusivamente a las bacterias. Estos virus dependen de su bacteria huésped para todos los aspectos de su ciclo vital. Cuando un bacteriófago, o fago, encuentra una bacteria, se adhiere a su pared celular e inyecta su material genético. La cápside externa del fago permanece fuera de la bacteria. La bacteria, incapaz de distinguir entre los genes del fago y los propios, transcribe y traduce los genes del fago, utilizándolos para producir más fagos. Finalmente, uno de los genes del fago dirige la síntesis de una enzima que rompe la bacteria, liberando así los nuevos fagos fabricados.

Aunque muchos bacteriófagos tienen estructuras intrincadas, son químicamente muy sencillos, conteniendo solo ADN y proteínas. Por consiguiente, una de estas dos moléculas debe ser el material genético del fago. A principios de la década de 1950, Alfred Hershey y Martha Chase, aprovechando la simplicidad química de los bacteriófagos, se propusieron determinar si su material genético era el ADN.

El Experimento de Hershey y Chase

Hershey y Chase sabían que las bacterias infectadas debían contener el material genético de los fagos. Su estrategia consistió en etiquetar el ADN y las proteínas del fago, y luego separar las bacterias infectadas de las cubiertas de los fagos que quedaban en el exterior. De esta manera, podrían determinar qué molécula entraba en la bacteria.

El ADN y las proteínas contienen átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. Sin embargo, el ADN también contiene fósforo, pero no azufre, mientras que las proteínas contienen azufre (en los aminoácidos metionina y cisteína), pero carecen de fósforo. Hershey y Chase cultivaron una población de fagos en presencia de fósforo radiactivo para etiquetar su ADN. Otra población fue cultivada en presencia de azufre radiactivo para etiquetar sus proteínas.

Cuando las bacterias fueron infectadas por los fagos con proteínas radiactivas, no se volvieron radiactivas. Sin embargo, cuando las bacterias se infectaron por los fagos con ADN radiactivo, sí se volvieron radiactivas. A partir de estos resultados, Hershey y Chase dedujeron que el ADN, y no las proteínas, era el material genético de los fagos.

En un segundo conjunto de experimentos, los investigadores etiquetaron el ADN en una población de fagos y las proteínas en otra, y permitieron que ambos infectaran a las bacterias. Después de un tiempo suficiente para la replicación de los fagos, las bacterias se lisaron y los fagos descendientes se separaron de los restos bacterianos. Se encontró ADN radiactivo en la descendencia de los fagos, pero no proteína radiactiva. Este segundo experimento confirmó los resultados del primero: el ADN es la molécula de la herencia.

Observaciones Clave

• Los virus bacteriófagos están compuestos solo de ADN y proteínas.
• El bacteriófago inyecta su material genético en la bacteria, forzándola a sintetizar más fagos.
• La cápside externa de los bacteriófagos permanece en el exterior de la bacteria.
• El ADN contiene fósforo, pero no azufre.
  • El ADN puede ser etiquetado con fósforo radiactivo.
• Las proteínas contienen azufre, pero no fósforo.
  • Las proteínas pueden ser etiquetadas con azufre radiactivo.

Pregunta

¿El material genético de los bacteriófagos es el ADN o las proteínas?

Hipótesis

El ADN es el material genético.

Predicciones

1. Si las bacterias son infectadas con bacteriófagos que contienen ADN etiquetado radiactivamente, las bacterias se volverán radiactivas.
2. Si las bacterias son infectadas con bacteriófagos que contienen proteínas etiquetadas radiactivamente, las bacterias no se volverán radiactivas.

Descripción del Experimento

1. Se utilizaron fagos etiquetados con ³²P (fósforo radiactivo) o ³⁵S (azufre radiactivo).
2. Las bacterias fueron infectadas con los fagos etiquetados; los fagos inyectaron su material genético en las bacterias.
3. Se utilizó una mezcladora para separar las cápsides de los fagos de las bacterias.
4. Se utilizó una centrífuga para separar las cápsides de los fagos (de baja densidad, que permanecen en el líquido) de las bacterias (de alta densidad, que se depositan en el fondo como sedimento).
5. Se midió la radiactividad de las cápsides de los fagos y las bacterias.

Resultados

• Con ³²P: Las bacterias resultaron radiactivas, a diferencia de las cápsides de los fagos.
• Con ³⁵S: Las cápsides de los fagos resultaron radiactivas, a diferencia de las bacterias.

Conclusión

Las bacterias infectadas fueron marcadas con fósforo radiactivo, pero no con azufre radiactivo. Esto apoya la hipótesis de que el material genético de los bacteriófagos es el ADN y no la proteína.