Des de les fonts termals de Yellowstone al laboratori

Des de la pandèmia del SARS-CoV-2 (2019), el terme PCR s’ha convertit en un nom familiar. Aquesta tècnica, crucial tant en medicina com en recerca, ha estat clau per controlar la propagació de malalties i salvar innombrables vides. Però la història darrere del desenvolupament de la PCR és un viatge fascinant entrellaçat amb la resistència de la vida en llocs inesperats: les fonts termals fumejants del Parc Nacional de Yellowstone i un petit bacteri que va tenir un gran impacte.

A finals dels anys 60, a mesura que la genètica avançava ràpidament, els científics es van enfrontar a un obstacle important: la manca d’un mètode fiable per amplificar l’ADN. Aquí entra en escena Kary Mullis, un bioquímic impulsat per la idea audaç de replicar l’ADN al laboratori. Mullis va imaginar el que més tard es coneixeria com la reacció en cadena de la polimerasa (PCR, sigla en anglès de polymerase chain reaction), però hi havia un inconvenient: trobar un enzim polimerasa d’ADN que pogués resistir les altes temperatures necessàries per separar les cadenes d’ADN. Els enzims disponibles en aquell moment no podien suportar la calor, cosa que feia dels cicles repetitius de calor i refredament de la PCR un procés manual tediós.

Font hidrotermal - Imatge: © Albert Calbet

Mentrestant, enmig de les meravelles geotermals de Yellowstone, el microbiòleg Thomas Brock i el seu estudiant, Hudson Freeze, van fer una troballa notable a Mushroom Spring. Van aïllar un bacteri, anomenat més tard Thermus aquaticus (‘Taq’ per als amics), perfectament adaptat a les aigües bullents de la seva llar. Aquest modest microbi guardava un secret molt important: un enzim polimerasa d’ADN, anomenat posteriorment polimerasa Taq, que podia suportar la calor extrema. A diferència dels seus predecessors, la polimerasa Taq es mantenia activa durant els canvis de temperatura de la PCR i això va marcar un moment clau en el desenvolupament de la tècnica.

La resistència a la calor de la polimerasa Taq va revolucionar la PCR perquè va permetre l’automatització i l’escalabilitat que abans es consideraven impossibles. Amb la polimerasa Taq, els científics finalment van poder automatitzar el procés, cosa que va augmentar significativament l’eficiència i la precisió. Aquesta nova sensibilitat va permetre l’anàlisi de mostres d’ADN mínimes i va garantir resultats fiables en l’anàlisi d’ADN.

L’impacte de la polimerasa Taq es va estendre molt més enllà dels confins dels laboratoris. En medicina, la PCR es va convertir en indispensable per diagnosticar malalties com el VIH i la COVID-19, detectar malalties genètiques i revolucionar l’estudi del càncer. La ciència forense va utilitzar la PCR per a l’empremta genètica, mentre que els biòlegs evolutius la van fer servir per desentranyar els misteris de l’ADN antic. Els investigadors ambientals van aprofitar el poder de la PCR per monitoritzar la contaminació, fer un seguiment de la biodiversitat i detectar espècies invasores, etc.

La història de la PCR i els seus vincles amb els bacteris extremòfils posa de manifest la notable diversitat de la vida a la Terra i les infinites possibilitats que presenta. Mostra també la curiositat dels científics i el poder transformador de la innovació.

Però aquesta història t’explica alguna cosa més. Com a científic dedicat a la recerca bàsica, sovint em trobo reflexionant sobre si la meva feina servirà mai per a quelcom aplicat (estic segur que el Dr. Brock i Freeze es van fer preguntes similars). La història ensenya, doncs, que de vegades la ciència bàsica, fins i tot als llocs més remots, pot donar solucions excepcionals als obstacles del dia a dia. Personalment, trobo la història del descobriment de la PCR fascinant i molt inspiradora. De fet, la història de la PCR no només celebra el naixement d’una tècnica revolucionària, sinó que també subratlla la importància de preservar i estudiar la biodiversitat de la Terra. Perquè dins d’ella hi ha la clau per desxifrar els misteris de la vida i fer avançar el coneixement científic.

Foto de capçalera: Imatge generada per IA, © Albert Calbet