Ciência & Tecnologia

Johann Friedrich Miescher: bioquímico que descobriu o DNA

Johann Friedrich Miescher foi um brilhante bioquímico e pesquisador. Ele descobriu uma substância ácida, que no futuro seria conhecida como DNA.

Em 1869, o bioquímico Johann Friedrich Miescher descobriu o DNA. Inicialmente, o objetivo de Miescher era determinar os compostos químicos existentes no núcleo das células. No entanto, o bioquímico descobriu um material de natureza ácida, composto por fósforo e azoto. Enfim, esse composto era constituído por moléculas grandes, que Miescher chamou de nucleina.

Ademais, no ano de 1880, Albrecht Kossel demonstrou o que a nucleina continha. Ou seja, possuía bases azotadas em sua estrutura. Por isso, ela era rica em azoto. Mas, foi em 1889 que um aluno de Miescher, chamado Richard Altmann, conseguiu comprovar a natureza ácida. Dessa forma, a nucleina passou a se chamar ácido nucleico.

Já em 1890, outro tipo de ácido nucleico foi descoberto na levedura (fermento). Que possuía uracilo em vez de timina. Além de ribose em vez de desoxirribose. Então, aparecem duas classificações de ácidos nucleicos, de acordo com o glícido que possuíam. Dessa forma, surgiu o ácido O ácido ribonucleico (RNA) e o desoxirribonucleico (DNA).

Por fim, foi a partir de Johann Friedrich Miescher e destes outros cientistas que inúmeras outras investigações puderam ser feitas.

Quem foi Johann Friedrich Miescher?

Johann Friedrich Miescher: A descoberta do DNA
Cosmos Magazine

Johann Friedrich Miescher nasceu em Basileia, na Suíça, em 13 de agosto de 1844. E, faleceu em Davos, em 26 de agosto de 1895. Ademais, Miescher foi um bioquímico que descobriu o DNA, em 1869.

Em suma, Miescher era de uma família muito respeitada, que fazia parte da elite intelectual da Basileia. Sendo que, seu pai, Friedrich, era físico e ensinava anatomia patológica. Já seu tio, Wilhelm His, era um conhecido embriologista. Apesar de sua timidez e problemas na audição, Miescher era um excelente estudante.

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Inicialmente, Miescher queria ser padre. Entretanto, seu pai foi contra. Dessa forma, ele acabou ingressando na escola de medicina. Então, quando terminou sua graduação em 1868, ele fez especializações que não precisavam ter interações diretas com pacientes. Isso, devido ao seu problema de audição.

Por fim, Miescher decidiu seguir carreira no ramo de pesquisa médica. Então, foi para uma recém criada faculdade de ciência natural, na Universidade de Tübingen. Onde estudou sob as orientações de Felix Hoppe-Seyler. Que foi um importante fisiologista e químico da época.

Johann Friedrich Miescher: primeiras descobertas sobre o DNA

Twitter

Em suma, a história da descoberta do DNA começa no final da década de 1860. Ademais, em 1968, Johann Friedrich Miescher chega à Universidade de Tübingen, ao sul da Alemanha. Dessa forma, o pesquisador iniciou seus estudos relacionados à química celular.

Após a queda da teoria da geração espontânea, ideia sobre a respeito das origens e funções das células floresciam cada vez mais. Surgindo então, a teoria celular, que viria a ser um dos pilares da Biologia.

Inicialmente, foi o químico Felix Hoppe-Seyler (1825-1895), quem descreveu as interações entre a hemoglobina, a proteína responsável pela cor do sangue, e o gás oxigênio. Ademais, foi seu trabalho que levou Miescher a se interessar pela composição bioquímica dos linfócitos.

Então, incentivado por Hoppe-Seyler, Miescher começou a estudar a química das células do pus. Já que o material era abundante, por ser diariamente descartado em bandagens por um hospital próximo à Universidade. Assim, Miescher desenvolveu técnicas adequadas para o isolamento das células presentes no pus das bandagens.

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Todavia, seu objetivo inicial era investigar as proteínas celulares, o que foi descoberto apenas 30 anos depois. No entanto, em um de seus inúmeros experimentos com células do pus, Miescher descobriu uma nova substância. Que se concentrava no núcleo da célula. Contudo, na época a substância foi considerada de pouca importância para o funcionamento da célula.

Entretanto, após aprimorar os métodos de extração e purificação da nova substância, ele pôde realizar uma análise química mais precisa.

Nucleina

Britannica

Enfim, Johann Friedrich Miescher denominou a substância descoberta como nucleina, por estar concentrada no núcleo da célula. No entanto, seu trabalho sobre a nucleina foi publicado somente em 1871. Devido à resistência do editor da revista científica e de Hoppe-Seyler. Que inicialmente não acreditou nos resultados apresentados por Miescher.

Na verdade, sua a descoberta provocou certo ceticismo entre a comunidade acadêmica. Pois, mesmo após a publicação de seu trabalho, muitos pesquisadores duvidaram da existência da nucleina. Enfim, para eles a descoberta devia ser uma mistura de fosfato inorgânico e proteínas.

Dessa forma, Miescher se viu obrigado a repetir seus experimentos. Então, após não haver mais dúvidas sobre a existência da nucleina, a comunidade acadêmica começou a especular sobre sua função. Assim, utilizando o espermatozoides de salmão como amostra, Miescher foi capaz de catalogar os principais elementos da nucleina. São eles: carbono, oxigênio, nitrogênio, hidrogênio e fósforo.

Enfim, suas descobertas deram início a uma corrida para o desvendamento estrutural dos ácidos nucleicos. No entanto, os cientistas da época não tinham os recursos capazes de estabelecer evidências sólidas da estrutura do DNA. Portanto, foi apenas no século XX, com a técnica de difração de Raio-X, que isso foi possível.

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Johann Friedrich Miescher: Elucidação da composição química

Cosmos Magazine

As desconfianças sobre a descoberta de Johann Friedrich Miescher, quanto à existência da nucleina, só foram realmente superadas em 1889. Quando o cientista Richard Altmann (1852-1900) obteve preparações altamente purificadas de nucleina, sem que houvesse contaminação por proteínas.

Ademais, Miescher tinha detectado que a nucleina era uma substância de caráter ácido. Dessa forma, Richard Altmann sugeriu que ela fosse chamada de ácido nucleico.

Anteriormente, em 1877, Albrecht Kossel (1853-1927), que trabalhava na Universidade de Estrasburgo, na França, começou a estudar a composição química das nucleinas. Então, ele detectou dois tipos de bases nitrogenadas já conhecidas, a adenina e a guanina.

Posteriormente, em 1893, identificou uma nova base nitrogenada, proveniente da degradação de nucleina das células do timo. Que ficou conhecida como timina. Em seguida, descobriu uma quarta base nitrogenada, chamada citosina.

Ademais, em 1894, o grupo de pesquisadores liderados por Kossel fez outra descoberta. Em suma, descobriram que os ácidos necleicos continham pentose, que é um açúcar com cinco átomos de carbono. Enfim, devido a suas contribuições, em 1910, Kossel recebeu o Nobel de Fisiologia ou Medicina.

As descobertas de Phoebus Levene e Walter Abraham Jacobs

Johann Friedrich Miescher: A descoberta do DNA
Britannica- Levene

Dando continuidade aos estudos iniciados por Johann Friedrich Miescher, em 1909, Phoebus Levene (1869-1940) e Walter Abraham Jacobs (1883-1967), determinaram a organização das moléculas de fosfato, pentose e base nitrogenada no ácido nucleico. Além disso, descobriram que esses três componentes estão unidos entre si, formando uma unidade fundamental chamada de nucleotídeo. A partir de então, que os ácidos nucleicos eram formados por pequenos blocos organizados, que se repetiam ao longo de uma grande molécula.

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Por fim, já em 1929, juntamente com colaboradores, Levene identificou pentoses componentes do ácido nucleico das células do timo. Cujo nome recebido foi 2-deoxi-D-ribose. Pois, ela possuía no carbono 2 de sua cadeia, um átomo de oxigênio a menos que a ribose. Que era uma pentose já conhecida, que foi encontrada por pesquisadores em dois tipos de ácidos nucléicos. Sendo que, o primeiro era o ácido ribonucléico, ou ribose. Já o segundo era o ácido desoxirribonucléico, ou ADN, cujo açúcar é a desoxirribose.

Britannica- Jacobs

Portanto, sabia-se que o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico). Diferenciava-se um do outro pelo fato de ter a presença (RNA) ou não (DNA) de um oxigênio ligado a um dos carbonos da ribose. No entanto, futuramente foi descoberto que os ácidos nucleicos não estariam necessariamente no núcleo. Pois, também estão presentes no citoplasma da célula. Enfim, muito além da descoberta de Johann Friedrich Miescher, em 1869.

DNA

Johann Friedrich Miescher: A descoberta do DNA
Só Científica

Com todo o avanço nas investigações, desde a primeira descoberta de Johann Friedrich Miescher, muitos cientistas já estavam convencidos sobre a função do DNA. De acordo com esses cientistas, era o DNA o responsável por carregar a informação genética. E não as proteínas, como acreditavam. No entanto, ainda havia alguns cientistas que questionavam sobre esta propriedade.

Portanto, para solucionar todos os questionamentos, em 1944, um grupo de cientistas se inspirou nos estudos do bacteriologista britânico Friedrich Griffith. Dessa forma, usaram substâncias marcadas radioativamente para comprovar que o DNA repassava informações genéticas em bactérias.

Então, o grupo de cientistas comprovou que o DNA é o componente genético fundamental. Portanto, as pesquisas que surgiram após essa confirmação foram relacionadas ao desvendamento da estrutura do DNA. Pois, até então, sabia-se somente da sua composição química.

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Johann Friedrich Miescher: A descoberta do DNA
Saber Ciência

A partir disso, outros cientistas participaram diretamente com a elucidação da estrutura do DNA. Sendo que, os principais nomes foram:

  • Rosalind E. Franklin (1920-1958)
  • Maurice Wilkins (1916-2004)
  • Linus Pauling (1901-1994)
  • Francis Harry Compton Crick (1926-2004)
  • James Dewey Watson (nascido em 1928, ainda está vivo)
  • Erwin Chargaff (1905-2002)

O legado deixado por Johann Friedrich Miescher

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Após o bioquímico Johann Friedrich Miescher, descobrir o DNA, inúmeros cientistas continuaram a estudar os ácidos nucleicos. Dessa forma, entre 1947 e 50, a química britânica Rosalind Franklin (1920-1958) obteve uma imagem da difração dos Raios-X de DNA cristalizado através dos estudos do fisiologista Maurice Wilkins (1916-2004).

Em suma, o radiograma mostrou uma configuração em cruz, o que significava a forma em hélice. Enfim, estes estudos possibilitaram Maurice, James D. Watson e Francis Crick confirmarem a estrutura em hélice do DNA.

Ademais, em 1953, o biólogo americano James D. Watson e o físico inglês Francis Crick, propuseram o modelo da dupla hélice do DNA. Enfim, esta proposta foi uma das maiores conquistas científicas do século XX, fazendo com que Watson e Crick ganhassem o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina.

Estrutura do DNA

Johann Friedrich Miescher: A descoberta do DNA
Só Ciência

No ano de 1950, Chargaff Erwin Chargaff descobre duas regras fundamentais para a compreensão do DNA. Ademais, já se sabia sobre as 4 bases nitrogenadas, adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Dessa forma, a primeira regra é que a adenina é equivalente à de timina. E a de guanina é igual à de citosina. Porém, essas quantidades não são iguais para os dois pares de bases. Portanto, os valores seriam aproximadamente A=T=30% e G=C=20%.

Já na segunda regra, a quantidade de A, G, C e T são diferentes para indivíduos diferentes. Enfim, esta regra foi importante para Watson e Crick. Pois, a partir dela foi possível desenvolver seu modelo de pares de base para a estrutura da dupla hélice do DNA. Concluindo, muito foi pesquisado e comprovado sobre o DNA, sua estrutura e função. Ou seja, muito além do que Johann Friedrich Miescher podia imaginar ao descobrir a nucleina.

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Então, se você gostou dessa matéria, também pode gostar dessa: 7 cientistas brasileiros que merecem respeito e reconhecimento.

Fontes: Biografia e Curiosidade; Profes; Biomania;

Imagens: Cosmos Magazine; Twitter; Britannica; Só Científica; Saber Ciência; Tech Tudo;

Bibliografia: http://www.uni-leipzig.de/unigeschichte/professorenkatalog/leipzig/Altmann_723/

ANDRADE, M. A. B. S. DE; CALDEIRA, A. M. DE A. O modelo de DNA e a Biologia Molecular: inserção histórica para o Ensino de Biologia. Filosofia e História da Biologia, v. 4, p. 139–165, 2009.

OLIVEIRA, T. H. G. DE; SANTOS, N. F. DOS; BELTRAMINI, L. M. O DNA : uma sinopse histórica. Revista Brasileira de Ensino de Bioquímica e Biologia Molecular, v. 1, 2004.

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SILVA, M. R. DA. Maurice Wilkins e a polêmica acerca da participação de Rosalind Franklin na construção do modelo da dupla hélice do DNA. Filosofia e História da Biologia, v. 5, n. 2, p. 369–384, 2010b.

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