Há 60 anos, "semideus" Linus Pauling cometia sua maior falha
Ninguém teria previsto. A dupla James Watson e Francis Crick, que desvendou o segredo do ácido desoxirribonucleico (conhecido como DNA, da sigla em inglês, e como ADN, da sigla em português), era bem mais jovem e muito menos famosa. Basicamente, eles apresentaram uma estrutura de dupla hélice, e não uma tripla hélice, como supunha o trabalho anterior.
Proteínas no caminho
A corrida pelo DNA não começou naquele ano. A molécula da hereditariedade já era investigada muito antes. Mas nos lugares errados. Dos dois principais componentes dos cromossomos, proteínas e ácidos nucleicos, os últimos eram considerados mais básicos e, assim, esquecidos. O foco recaía sobre as proteínas, sobre as quais Pauling se debruçava havia décadas. Em 1951, seu assistente e ele publicaram sete trabalhos pioneiros sobre a estrutura das proteínas em nível molecular, entre elas a alfa-hélice.
Antes disso, Pauling já era considerado o mais influente químico de sua época. Seu livro, The Nature of the Chemical Bond (A natureza da ligação química, em português) serviu de inspiração e referência para muitos dos cientistas de seu tempo e até hoje é considerado um marco em publicações científicas. E até seu método, que unia a construção de modelos, o conhecimento de química e a física moderna, serviu para James Watson e Francis Crick investigarem o DNA.
Watson e Crick trabalhavam no laboratório comandado por um concorrente histórico de Pauling, Sir William Lawrence Bragg, que já havia sido laureado com um prêmio Nobel. Todos eles concentravam esforços na investigação de proteínas, intento no qual Pauling costumava vencer - como no caso da alfa-hélice.
Fator raio-X
Após esmiuçar essa estrutura, em 1951, Pauling voltou a mirar o DNA. Descobriu que o laboratório de Maurice Wilkins, da King’s College, de Londres, tinha capturado imagens de raio-X de DNA. Wilkins, contudo, recusou-se a mostrar os resultados antes de publicá-los, o que condenou Pauling aos padrões sobrepostos de raio-X captados na década de 1930 por William Astbury.
Esse foi um dos motivos para a incursão pelo caminho errado na resolução do problema. “Pauling não teve acesso a uma das melhores pistas disponíveis - a imagem de difração de raio-X produzida por Rosalind Franklin (assistente de Wilkins)”, explica o professor Frederico Gueiros Filho, do Departamento de Bioquímica da Universidade de São Paulo (USP). Eduardo Gorab, do Instituto de Biociências da universidade (IB-USP), concorda: “Ser o melhor em cristalografia e difração de raios-X de proteínas, como de fato era Pauling, não quer dizer necessariamente que fosse bom em cristalografia e difração de DNA”.
Em novembro de 1951, um artigo publicado por Edward Ronwin descrevia características de uma possível estrutura do DNA. Nele, havia uma boa ideia das bases da molécula, mas ainda não era um modelo possível. Enquanto isso, em viagem de estudos à Europa, James Watson se convencia de que o DNA era imprescindível para entender os genes. Ele vira, durante uma apresentação em Nápoles, na Itália, as imagens de raio-X captadas por Wilkins e Franklin, que mostravam uma estrutura regular e repetitiva.
Quando Watson retornou ao laboratório de Cavendish, estudou cristalografia e o processo de difração de raio-X em proteínas. Logo passou a dividir um escritório com Francis Crick, que estudava o assunto. O foco no DNA tinha uma estratégia: “Imitar Linus Pauling e vencê-lo em seu próprio jogo”, como o próprio Watson explicou anos mais tarde.
Nas primeiras tentativas, Watson e Crick chegaram a uma estrutura de tripla hélice. Quando a mostraram a Wilkins e sua assistente, Rosalind Franklin, no entanto, viram que seu modelo tinha muitas falhas. A composição química suposta não era sustentável, e os cálculos da densidade estavam incorretos. Então a dupla teve de abandonar, pelo menos oficialmente, o projeto, já que Bragg, o chefe do laboratório, decepcionado com os resultados de sua busca pelo DNA, os alocou em outras pesquisas. No Natal daquele ano, Crick presenteou Watson com uma cópia do livro de seu ídolo, A Natureza da Ligação Química, de Pauling.
Mirando o DNA
Ainda fascinado por proteínas, Pauling só mudou o curso de sua pesquisa em 1952, em Paris. Lá, em um congresso, entrou em contato com trabalho de Alfred Hershey, o qual indicava que, pelo menos em bactérias viróticas, o DNA é que se responsabilizava pela replicação de novos vírus. Dessa forma, principiou a etapa final da corrida.
Ninguém sabia tanto de química quanto Pauling. Por isso, ele ainda tinha confiança de que seria o responsável pela descoberta da estrutura do DNA, mesmo que tivesse, como competidores, duas equipes diferentes de cientistas, Watson & Crick e Wilkins & Franklin. Os primeiros não eram nem considerados uma ameaça, já que Watson, inclusive, havia sido recusado como estudante de graduação anos antes na equipe de Pauling. Os últimos podiam dispor de imagens de raio-X, mas nada indicava que compreendiam química o suficiente para representar uma ameaça.
Gueiros Filho descreve o possível efeito da sombra de Pauling: “O maior efeito do trabalho de Pauling foi induzir noites mal dormidas em Watson e Crick. Estes souberam que Pauling estava trabalhando na estrutura do DNA e ficaram apavorados. Pauling era um 'semideus', e Watson e Crick apenas dois jovens cientistas com muito mais audácia do que realizações em seus currículos”.
O método de Pauling
Em um congresso no mesmo ano, Pauling conversou com um grupo de estudantes e pesquisadores sobre a busca pelo DNA. Disse que pretendia resolver a equação da mesma forma como havia feito com a alfa-hélice. Usaria raio-X para descobrir a estrutura dos blocos, se concentraria primeiramente nos nucleotídeos, definiria então a forma das bases e sua relação com os açúcares e fosfatos e, por fim, criaria um modelo de uma estrutura com todos os componentes químicos mais prováveis. Na plateia, um indivíduo tomou nota de tudo. Era Watson.
Em um simpósio na Oregon State University, em 1995, Francis Crick elucidou o método aprendido com Pauling: "Você tem duas fontes de informação. Uma é o que você sabe sobre a estrutura a partir de sua fórmula química e das distâncias e ângulos das ligações. Você também tem os dados da difração, que também só apresentam parte da informação. O que o Linus percebeu é que você deve combinar essas duas fontes com um pouco de adivinhação imaginativa, para que você produza uma estrutura plausível ou um par de estruturas".
Pauling tinha dificuldade em abandonar as proteínas. Apenas em novembro de 1952, ele utilizou dados do microscópio de elétrons de Robley Williams, um professor de Berkeley, para tentar estruturar o DNA. Ele já sabia que a molécula era helicoidal, mas ainda não tinha dados suficientes, como imagens de raio-X em melhores condições. Com os dados à disposição, chegou à mesma conclusão à qual a concorrência havia chegado um ano antes: uma estrutura de hélice tripla com o fosfato por dentro.
Nessa mesma época, por coincidência, seu filho, Peter, então com 22 anos, desembarcou em Cambridge para trabalhar no laboratório de Watson, Crick e companhia. Naquele Natal, Pauling escreveu para um colega: “Nós descobrimos, eu acredito, a estrutura dos ácidos nucleicos. Eu não tenho praticamente nenhuma dúvida... A estrutura é realmente linda".
Pontes de hidrogênio
A notícia desanimou o grupo de Cavendish. Até que os pesquisadores puderam ler o manuscrito: parecia muito com sua própria tentativa de tripla hélice, embora estivesse mais coesa. “O pavor converteu-se em êxtase quando Watson e Crick tiveram acesso ao trabalho descrevendo a estrutura e viram que Pauling havia errado", diz Gueiros Filho.
O modelo de Pauling dependia de ligações de hidrogênio entre grupos de fosfatos, mas não podia haver hidrogênio na estrutura, pois os fosfatos perdiam o hidrogênio em pH normal. “Sem os átomos de hidrogênio, as cadeias se afastariam imediatamente”, afirmou Watson, mais tarde. Para confirmar sua relutância, usou uma fonte valiosa, de um autor muito renomado: Química Geral, por Linus Pauling.
Para a professora Maria Cecília Menks Ribeiro, do departamento de biologia da Universidade Federal de Santa Catarina, a proposta de Pauling não pode ser considerada um erro. “Ciência é um processo complexo. Acho que não podemos afirmar que Pauling cometeu um erro, mas um equívoco! Porém foi através da metodologia que ele desenvolveu que Watson e Crick decifraram a estrutura do DNA.”
Caminho livre
O equívoco de Pauling levou o chefe do laboratório de Cavendish a liberar Crick e Watson para voltarem ao DNA. Com o intuito de elaborar seu novo modelo, a dupla contou com dicas preciosas de um bioquímico austríaco, chamado Erwin Chargaff. Em seus estudos, Chargaff havia identificado uma relação simples em diferentes bases do DNA: a adenina e a timina estavam presentes nas mesmas quantidades, assim como a guanina e a citosina. Além disso, eles já tinham a noção de colocar os fosfatos do lado de fora da molécula.
Assim, em sua estrutura de dupla hélice, cada fita é uma imagem complementar da outra. Quando separadas, podem formar nova dupla hélice idêntica à original. Sabe-se que a estabilização ocorre por pontes de hidrogênio entre as bases presas às cadeias. As bases, adenina, citosina, guanina e timina, se ligam ao açúcar/fosfato para constituir o nucleotídeo.
Colaboração
Segundo Chargaff, ele próprio havia alertado Pauling a respeito dessas peculiaridades da adenina e da timina, mas o cientista não dera grande importância. Em uma conversa com estudantes da Universidade da Carolina do Norte, em 2003, Watson revelou sua opinião sobre o porquê do engano de Pauling: “Ele era tão inteligente que não acreditava que precisava conversar com os outros, o que atrapalhou sua habilidade de resolver as coisas tão rápido quanto outros cientistas que trabalham em colaboração."
Esse foi o fim da corrida pelo DNA, mas não o fim de Pauling. Apenas um ano depois, ele foi premiado com o Nobel de Química por seus trabalhos sobre a natureza das ligações químicas. Em 1962, recebeu mais um Nobel, desta vez o da Paz, por seu discurso e sua atuação contra a guerra e o conflito bélico, posição que chegou a lhe custar a retenção do passaporte e a acusação de que seria comunista, na década de 1950. A publicação do modelo de tripla hélice do DNA mostra - em contrapartida a suas enormes contribuições à ciência, como um dos pais da química quântica e da biologia molecular - que até os maiores cientistas se enganam.
Para a reportagem, foram utilizadas cartas, documentos e publicações constantes na coleção especial da Oregon State University, disponíveis em osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/index.html
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