Los avances en biología muchas veces dependen de elegir el organismo correcto para trabajar. Por ejemplo, el estudio de la transmisión nerviosa fue posible gracias a los axones gigantes de los calamares, porque son suficientemente grandes como para que uno los vea y les inserte electrodos. Los primeros genetistas usaron moscas de la fruta porque se reproducen rápidamente y es fácil seguir diversos marcadores visuales, como el color de los ojos, para deducir cómo se heredan varios rasgos. En el caso de las bacterias, el organismo estándar para los estudios bioquímicos y genéticos de todo tipo es la Escherichia coli, o E. coli, porque es fácil de cultivar, se duplica cada 20 minutos y se puede hacer genética con ella. Su nombre proviene de la persona que la descubrió, Theodor Escherich, y del hecho de que se encuentra en el colon humano. El público en general está familiarizado con ella a causa de los brotes ocasionales de disentería se-vera que pueden causar algunas de sus cepas más virulentas. No es extra-ño que se convirtiera en la fuente principal de ribosomas para purificar y estudiar; el laboratorio de Wittmann tenía un generoso suministro de ese microorganismo. Los primeros intentos por obtener cristales de ribosomas de E. coli sólo produjeron diminutos microcristales, tan pequeños que no resultaban más útiles que los cristales bidimensionales que ya estaban estudiando otros mediante microscopía electrónica. Necesitaban un nuevo organismo y por suerte su colega Volker Erdmann tenía uno perfecto para comenzar.
A la edad de 15 años, Erdmann emigró de Alemania a New Hampshire, Estados Unidos, donde asistió a la preparatoria y la universidad. Tenía curiosidad por volver a su lugar de origen, así que regresó a Alemania a hacer su doctorado, tras lo cual comenzó a trabajar en el laboratorio de Masayasu Nomura en Wisconsin. Había escuchado sobre el trabajo de Nomura, que podía desarmar y volver a armar entera la subunidad menor, o 30S, del ribosoma, y quería descubrir si podía hacer lo mismo con la unidad mayor, o 50S. Los nombres 30S y 50S para las subunidades de los ribosomas bacterianos indican qué tan rápido se sedimentan en un tubo de ensayo cuando se lo hace girar a gran velocidad en una centrifugadora. La S significa unidad de Svedberg, bautizada así en honor del científico sueco Theodor Svedberg, que describió cómo se sedimentan las moléculas en una ultracentrífuga. Curiosamente, el ribosoma bacteria-no completo es 70S y no 80S, porque la velocidad con la que se sedimenta una partícula depende no sólo de su masa sino de su forma general.
Al principio, Erdmann trató de reensamblar subunidades 50S de E. coli, que es, naturalmente, lo que Nomura había usado para la subunidad 30S, pero fracasó por completo. Así que cambió a una bacteria llamada Bacillus stearothermophilus. La palabra thermophilus significa “amante del calor” y la bacteria prospera naturalmente en fuentes termales a alrededor de 60 °C. Cuando desarmó unidades 50S de estas bacterias termófilas, pudo repetir el truco que Nomura había hecho con la subunidad menor. Al terminar su beca, en su última oscilación entre Alemania y Estados Unidos, se trasladó al departamento de Wittmann en Berlín, donde montó su propio laboratorio y llevó sus muestras de subunidades 50S consigo.
Un día, a finales de la década de 1970, Yonath y Wittmann le contaron a Erdmann sobre sus planes de cristalizar ribosomas y le preguntaron si querría ayudarlos. Erdmann respondió que podía ayudar si trabajaban con ribosomas de B. stearothermophilus, puesto que eran con los que estaba familiarizado. Se cree que, puesto que las moléculas de las bacterias termófilas son resistentes al calor, son más estables y es más probable que se cristalicen. Decidieron reunirse el siguiente domingo por la mañana. Erdmann le pidió a su esposa, Hannelore, que trabajaba con él, que lo acompañara, porque ella sabía en qué parte del congelador se encontraban las viejas muestras de la subunidad mayor. Con Erdmann y su esposa, Yonath preparó pruebas de cristalización de esas muestras. Erdmann recuerda que apenas tres días más tarde, el miércoles, Wittmann les informó que tenían cristales. Barendt Tesche, un microscopista electrónico, confirmó que en efecto tenían cristales de la subunidad 50S.
El equipo trató de mejorar los cristales originales, muy pequeños. Cuando se acabó el material original de Erdmann, tuvieron que hacer subunidades mayores a partir de ribosomas nuevos. Hubo un periodo durante el cual no pudieron reproducir los cristales originales. Erdmann me contó, divertido, que les preocupaba que, puesto que los cristales originales provenían de subunidades que se habían almacenado en un congelador a –80 °C por cuatro años, ¡tendrían que esperar el mismo lapso, tras purificar los ribosomas, para producir cristales! Por suerte, terminaron aprendiendo a obtenerlos de forma sistemática.
Obtener cristales reales, tridimensionales, de una molécula con varios cientos de miles de átomos era un logro notable, pero, en vez de anunciarlo con bombo y platillo en una de las revistas más importantes, los resultados se publicaron en una revista nueva, ahora extinta, llamada Biochemistry International. Wittmann era editor fundador de esta revista, cuyo nombre contrastaba con la escasa cantidad de lectores que tenía. Le pregunté a Erdmann por qué Wittmann eligió una plataforma relativamente desconocida para publicar un resultado tan importante, en vez de una revista de alto perfil como Nature o Science. Erdmann especuló que Witt-mann era bastante conservador y también un poco reticente y cauto después del episodio de Paradies, así que no quería hacer mucho escándalo pero sí al menos dejar registro.
Animado por este primer éxito, Wittmann hizo lo que pudo por garantizarle a Yonath un apoyo de largo plazo para que siguiera trabajando en el problema. Trató de conseguirle un puesto de directora como el suyo, pero la prestigiosa Sociedad Max Planck, al parecer no muy impresionada por las credenciales de Yonath en ese momento, lo rechazó. Finalmente, convenció a la sociedad de mantener un laboratorio especial para ella en Hamburgo, justo al lado del sincrotrón alemán, cuyos poderosos haces de rayos X se necesitarían para estudiar los cristales. Y, lo que es igual de importante, le proporcionó el generoso apoyo de su propio departamento para fabricar y estudiar los ribosomas. Con los años, él y Yonath se hicieron muy buenos amigos.
Su éxito motivó a otros a entrar al ruedo. La Unión Soviética construyó el pueblito de Púshchino como un centro científico que albergaba varios institutos bien financiados, entre ellos el que encabezaba el brillante bioquímico experto en ribosomas Alexander Spirin. Como Wittmann, Spirin dirigía a un numeroso grupo de científicos que estudiaban casi todos los aspectos de los ribosomas. No era tan sistemático como Witt-mann, pero sí un científico con una gran imaginación, que publicaba ideas muy osadas porque no tenía miedo de equivocarse de vez en cuando. Spirin también era un hombre muy independiente al que no le gustaba someterse a la autoridad. Por ejemplo, una vez le pidieron que firmara una petición para expulsar a Andréi Sájarov, el físico nuclear disidente y padre de la bomba de hidrógeno soviética, de la Academia de Ciencias de la URSS. Negarse abiertamente a firmar la solicitud habría sido una incómoda decisión política para un miembro destacado de la academia que también era director de uno de sus institutos principales, así que Spirin decidió hacerse tonto embarcándose en un largo “viaje de caza” en unos bosques lejanos en las afueras de Púshchino.
El instituto de Spirin también se interesaba por la estructura del ribosoma y uno de sus miembros, Maria Garber, dirigía un grupito que buscaba cristalizar proteínas individuales del ribosoma o bien los factores proteínicos que ayudaban al ribosoma a desempeñar diversas tareas. Como todos los demás, ella también lo intentó con proteínas de ribosomas de E. coli.
FIGURA 4.2. Maria Garber con su grupo en Púshchino, Rusia. Marat Yusupov está en el extremo superior derecho (cortesía de Maria Garber).
Garber cambió el rumbo de la investigación del ribosoma en 1978, cuando leyó un informe japonés que describía el uso de una nueva bacteria que crecía a temperaturas aún más elevadas que B. stearothermophilus como fuente para cristalizar dos proteínas importantes que actuaban sobre el ribosoma. La aisló en 1971 Taro Oshima a partir de las fuentes hidrotermales de la península de Izu en Japón; crecía óptimamente a la abrasadora temperatura de 75 °C (si alguien metiera la mano en una fuente hidrotermal a esa temperatura, se quemaría en segundos). Bautizaron la nueva bacteria con el inconfundible, si bien tautológico, nombre de Thermus thermophilus.
Garber