3.1. El gen como unidad de función

Dos genetistas, el estadounidense George Wells Beadle (1903-1989) y el ruso Boris Ephrussi (1901-1979), se propusieron en 1935 contestar al interrogante. Desarrollaron una técnica que permitía trasplantar un ojo embrionario desde una larva de Drosophila mutante, cuya constitución genética la haría desarrollar ojos de color bermellón (un color rojo muy vivo), hasta una larva con genotipo “salvaje” (el más habitual en la naturaleza, que induce un color rojo más apagado): el color del ojo trasplantado resultó ser el salvaje, no el bermellón. Concluyeron que el mutante tenía bloqueado algún paso de la ruta que conduce a la biosíntesis de un pigmento marrón, que atenúa la viveza del color rojo:

y que la larva receptora había suministrado los intermediarios metabólicos que le faltaban al ojo trasplantado. Experimentos posteriores mostraron que el mutante bermellón era incapaz de sintetizar quinurenina a partir de triptófano, y en 1939 atribuyeron la deficiencia a un defecto en la enzima E₁ de la ruta metabólica (1), que es la que cataliza dicha reacción. Repitieron la experiencia con una mutación en un gen diferente, de la que resultaban moscas con los ojos de color cinabrio: también se debía a una enzima alterada, en este caso la E₂. Todo parecía indicar que:

Beadle quiso ratificar esta conclusión llevando a cabo una experiencia en cierto modo inversa: en lugar de seleccionar unos genes conocidos y averiguar qué reacciones metabólicas controlan, partiría de las reacciones y trataría de ver qué genes había tras ellas. Se asoció con su compatriota Edward Lawrie Tatum (1909-1975), y escogieron como material de trabajo un organismo más sencillo que Drosophila, el moho del pan Neurospora crassa. El procedimiento descrito en la siguiente ilustración les permitió aislar mutantes incapaces de sintetizar algún compuesto esencial para su crecimiento; el cruzamiento con la cepa salvaje posibilitó la identificación del gen involucrado:

Experiencia de Beadle y Tatum con el moho del pan, que les llevó a identificar mutantes con alteraciones metabólicas muy concretas (fuente: ASH).

A raíz de estos trabajos, Beadle y Tatum formularon en 1945 la conocida como “hipótesis de un gen, una enzima”, enunciada más arriba. El gen se concebía así como la unidad de función. Sin embargo, pronto perdería el estatus de unidad de mutación, al acumularse pruebas de que se podían producir mutaciones en varios sitios de un único gen. Por ejemplo, una misma enzima podía ser afectada por mutaciones ocurridas en distintos segmentos cromosómicos, incluso en cromosomas diferentes. La razón es que una enzima o, en general, una proteína, puede constar de varias cadenas polipeptídicas; la síntesis de cada una de ellas estará controlada por un determinado fragmento de cromosoma al que se denominó cistrón, puesto que se detectaba al efectuar una prueba genética llamada ensayo de cis-trans. La hipótesis de Beadle y Tatum habría de ser reemplazada, pues, por el principio de “un cistrón, un polipéptido”, que se podía enunciar “un gen, un polipéptido” si se aceptaba la equivalencia entre gen y cistrón³.