Doble hélice es el nombre que se asocia con la estructura molecular del ácido desoxirribonucleico (ADN). Si bien el ADN ya había sido aislado en el siglo XIX e identificado químicamente en 1909, su estructura no fue definida hasta 1953 cuando Francis Crick y James Watson publicaron su modelo.
La investigador pionero en ácidos nucleicos,Phoebus Levene, ya tenía claro en 1910 que la molécula de ADN estaba compuesta por cuatro bases (adenina, guanina, citosina y timina) organizadas sobre una estructura de azúcar-fosfato. Levene pensaba que la unión entre las bases se producía, no directamente, sino a través de esta estructura de azúcar-fosfato.
Su modelo hablaba de iguales cantidades de las cuatro bases formando un tetranucleótido. Este modelo fue el predominante hasta comienzos de los años 50 del siglo XX.
Un modelo del ADN tan pequeño y poco versátil no podía ser capaz de representar la forma de almacenar todas las sutilezas y especificidades del material genético y, sin embargo, se sabía desde hacía mucho tiempo que el ADN era el principal constituyente de los cromosomas.
De aquí que surgiese la idea de que el ADN actuase como un molécula asistente cuya misión sería ayudar a las proteínas a duplicarse.
En los años 40 quedó claramente establecido que el ADN era una macromolécula implicada en la transferencia del material genético en las bacterias y sus virus. Estos datos eran indiciarios de que el ADN podría ser más que un asistente.
Pero no fue hasta 1947 que Erwin Chargaff estableció que en el ADN las bases no están en igual proporción sino que la cantidad de guanina es igual a la de citosina y la de adenina a la de timina.
El modelo de Levene quedaba desacreditado y era necesaria una nueva estructura.
Para noviembre de 1951, año en que Linus Pauling había publicado la estructura en hélice alfa de las proteínas usando datos cristalográficos, Maurice Wilkins tenía indicios de que la estructura del ADN también podía ser helicoidal. Alexander Stokes, que trabajaba con Wilkins en el King’s College de Londres, había desarrollado las matemáticas de la difracción de rayos X de una molécula helicoidal y se ajustaban bien a los datos de Wilkins.
Sin embargo era sólo una idea general, sin detalle. Para conseguir este detalle se necesitaba un excelente cristalógrafo de rayos X, con amplios conocimientos de química (especialmente de química física) y una paciencia infinita. Esta era la descripción de Rosalind Franklin. Cuando Franklin se hizo cargo de las investigaciones del ADN de la Unidad de Biofísica del Consejo de Investigación Médica del King’s College distinguió entre una forma cristalina A y una forma hidratada B del ADN (en 1970 se descubriría la forma Z), asignó el grupo cristalino correcto a la primera (monoclínico C2) y determinó que el cambio en la longitud de los filamentos en la transición de una forma a otra.
En 1952 , Raymond Gosling, bajo la dirección de Franklin, obtenía una de las fotografías más importantes de la historia de la biología molecular: la fotografía 51 de la forma B, increíblemente clara y simple.
James Watson y Francis Crick, ambos del Laboratorio Cavendish de Cambridge que dirigía Lawrence Bragg, no estaban trabajando oficialmente en la estructura del ADN, pero estaban muy interesados en ella desde que en 1951 habían tenido conocimiento de los resultados de difracción de Wilkins en una conferencia en Nápoles.
Compartían con Wilkins la idea de que el ADN tenía que ser helicoidal, algo que Franklin no tenía nada claro. Watson y Crick estaban tan preocupados con el hecho de que Franklin estaba dirigiendo sus esfuerzos en la dirección incorrecta que realizaron dos intentos ellos mismos para intentar dilucidar la cuestión.
Su primer intento fracasó.
Para el segundo tuvieron la inestimable colaboración de Max Perutz, director de tesis de Crick, y miembro del Consejo de Investigación Médica. Y es que, espoleados por la publicación del modelo de triple hélice para el ADN de Pauling, una visita de Watson al laboratorio de Franklin había terminado en una discusión con ella y con Wilkins mostrándole la fotografía 51 sin el conocimiento de Franklin. Watson no daba crédito a lo que veía.
Fue Perutz quien les consiguió el crucial informe de 1952 del trabajo aún no publicado de Franklin y Gosling. Finalmente, conocedores del descubrimiento de Chargaff tras una visita de éste al Cavendish, ya tenían todas las piezas del puzle. El 8 de abril de 1953 Bragg anunciaba oficialmente en la conferencia Solvay de Química la estructura en doble hélice del ADN. Franklin llegaría independientemente casi a la misma estructura prácticamente al mismo tiempo.
En la elucidación de la estructura detallada hay varias características esenciales. La primera se la comunicó la propia Franklin a Watson y Crick, a saber, que la columna vertebral de azúcar-fosfato tenía que estar en el exterior (este era uno de los errores del modelo helicoidal de Pauling).
Por otra parte los datos de Franklin y Gosling indicaban como probable la existencia de más de una hélice. Crick se dio cuenta que la simetría de la forma A cristalina indicaba que las cadenas de azúcar-fosfato tenían que ser antiparalelas, esto es, dos hélices con el mismo eje pero que difieren en una traslación respecto a ese eje.
Finalmente Watson resolvió el problema de encajar las bases en la estructura cilíndrica formada por la doble hélice, asociando las grandes purinas (adenina y guanina) con las pequeñas pirimidinas (timina y citosina, respectivamente), dando de paso base teórica a la regla de Chargaff.
Conforme la cristalografía se refinaba más, más apoyo recibía el modelo de doble hélice. Se cambiaron algunos detalles pero no lo fundamental. Hasta que llegó 1959. Las primeras imágenes monocristalinas de nucleótidos mixtos indicaban claramente que las bases no se emparejaban como habían descrito Watson y Crick, sino igual con igual.
A pesar de este detalle el premio Nobel de 1962 fue para Watson, Crick y Wilkins (Franklin había muerto en 1958). No fue hasta bastante después que las fotografías monocristalinas de alta resolución confirmaron el emparejamiento de bases de Watson-Crick.
