Nos anos 20, o zoólogo americano Theophilus Painter estava trabalhando em seu laboratório na Universidade do Texas em Austin, tentando descobrir os segredos dos cromossomas sexuais cortando testículos de humanos, gambás e outros animais. Ele chegou ao ponto de inventar uma faca especial feita de múltiplas lâminas de barbear, para melhor cortar fatias finas de tecido testicular e manter as estruturas detalhadas das células e cromossomos dentro dos espermatozóides em desenvolvimento.
Ao perceber que ninguém tinha provado definitivamente quantos cromossomos os humanos têm, ele começou a pesquisar fatias de testículos humanos sob o microscópio, tentando contar os cromossomos dentro da massa emaranhada de cromatina.
Em 1923 ele publicou seus resultados. Os espermatozóides continham 24 cromossomos, então se houvesse um número igual proveniente do óvulo então os humanos deveriam ter 48 cromossomos no total, 24 pares. Caso encerrado.
Outros pesquisadores ficaram perplexos. Alguns pensavam que os humanos tinham 19 pares de cromossomas. Outros tinham a certeza que havia 23 pares. Mas o Painter estava absolutamente convencido de que ele tinha o número certo e tinha encontrado mais do que todos os outros, então talvez eles simplesmente não estivessem contando cuidadosamente ou suas células tivessem de alguma forma perdido um par de cromossomos pelo caminho?
Livros e materiais didáticos foram produzidos para mostrar os cromossomos do Painter, rotulados com o número mágico de 24. E assim foi. Os humanos têm 48 cromossomas, 24 pares, e é o fim disso.
Mas algo não parecia certo. Trinta anos depois, pesquisadores da Universidade de Lund, no sul da Suécia, decidiram investigar.
As gomas neste caso científico foram Albert Levan e Joe-Hin Tjio – um criador de plantas e fotógrafo perspicaz nascido na Indonésia em 1919, que foi preso e torturado pelos japoneses na Segunda Guerra Mundial. Em busca de uma nova vida, Tjio veio à Europa para continuar o seu interesse pela genética das plantas, e foi assim que ele veio para unir Levan para resolver o mistério dos cromossomas humanos desaparecidos.
Durante os anos 30, Levan tinha desenvolvido novas técnicas para estudar os cromossomas danificados nas raízes das plantas que tinham sido expostas a produtos químicos tóxicos, mas depois notou uma semelhança incomum com os cromossomas danificados que eram frequentemente vistos nas células cancerígenas. Ele montou um laboratório em Lund e mudou seu foco para entender como os cromossomos defeituosos poderiam contribuir para os cânceres humanos e trouxe Tjio para ajudar.
Mas para entender o que acontece quando as coisas correm mal, você precisa saber o que acontece quando as coisas correm bem.
Até aquele momento, ninguém tinha questionado que o número mágico de 48 cromossomas humanos do Painter poderia estar errado, mas Levan e Tjio decidiram verificar duas vezes, só para ter certeza que suas comparações com células cancerígenas estavam corretas.
Tinha havido alguns avanços técnicos ao longo dos 30 anos intermediários. Um era colocar as células num líquido muito diluído para que inchassem, espalhando seus cromossomos para facilitar a contagem. Outro foi a idéia pioneira do Levan de usar colchicina – um químico feito em crocodilos – que interrompe as células durante o processo de divisão, justamente no ponto em que seus cromossomos são ordenadamente condensados e emparelhados.
Outro fator era mais prático do que técnico. Até aquele ponto, as únicas células que cresciam de forma confiável no laboratório tinham sido coletadas de amostras de câncer, o que as tornava inúteis para contar o número correto de cromossomos em células saudáveis. As células coletadas de tecido adulto saudável não cresciam ou se multiplicavam muito bem, tornando impossível ver os cromossomos condensados que só estão presentes durante a divisão celular.
Mas a Suécia era um dos poucos países onde o aborto era legal, então Levan e Tjio foram capazes de obter células embrionárias humanas que cresciam facilmente no laboratório, criando um suprimento confiável de células saudáveis rapidamente divididas com um número normal de cromossomos.
O palco estava preparado para a grande contagem de cromossomas.
Esta primeira dica de que o número mágico poderia ser 46, e não 48, na verdade veio de Levan e dos colegas de Tjio em Lund, Evan e Yngve Melander. Eles estavam olhando para células de crescimento rápido em células do fígado do embrião, esmagados em lâminas de vidro, e estavam convencidos de que a contagem original do Pintor estava errada. Mas por alguma razão eles decidiram não publicar, ao invés de contar a Levan sobre sua descoberta para que sua equipe pudesse investigar mais.
Até 1955, ambos Levan e Tjio estavam viajando tanto que é difícil ver como eles encontraram tempo para fazer qualquer experimento, mas Tjio tinha o hábito de trabalhar durante a noite, usando suas habilidades fotográficas para tirar fotografias de alta qualidade de preparações cromossômicas de células pulmonares embrionárias. E às 2 da manhã do dia 22 de dezembro de 1955, Tjio tirou sua foto crucial, mostrando claramente 46 cromossomos.
Após olhar mais cerca de 250 células, todas com o mesmo número, a verdade se tornou inevitável. Levan e Tjio publicaram suas descobertas no início de 1956, após uma breve discussão sobre a autoria do trabalho, corrigindo um erro que persistia há mais de três décadas.
Acho incrível pensar que mesmo quando Rosalind Franklin e seu aluno de pós-graduação Ray Gosling estavam tirando a foto que seria usada para descobrir a estrutura do DNA em 1952, ninguém sabia o número correto de cromossomos no genoma humano.
É um exemplo impressionante de pensamento de grupo científico. Mesmo que outros grupos tivessem a certeza de que 46 era a contagem correcta, o Pintor tinha conseguido persuadir todos os outros a acreditarem nele em vez de acreditarem nas provas dos seus próprios olhos. Vários outros pesquisadores que tinham publicado trabalhos apoiaram a afirmação de 48 tiveram que recuar e admitir que estavam errados.
Como Peter Harper aponta em uma revisão olhando para trás sobre a saga da contagem cromossômica, “Esta é uma questão geral importante para a ciência, pois mostra como, com a incerteza resultante da tecnologia inadequada antes do estudo de 1956, um grau notável de subjetividade pode entrar em análises aparentemente imparciais, estudos posteriores tentando concordar com conclusões previamente aceitas, mesmo quando os fatos não justificavam isso.”
A publicação do número correto de cromossomos humanos – juntamente com os métodos aperfeiçoados de prepará-los para que cada um deles pudesse ser claramente visto, preparou o cenário para a ciência moderna da citogenética humana.
É fácil esquecer na era atual de seqüenciamento de DNA de alto rendimento, mas por muito tempo a única maneira de estudar doenças como o câncer que são causadas por rearranjos genéticos e mutações foi olhar diretamente para os próprios cromossomos.
Os pesquisadores desenvolveram técnicas para estudar a estrutura interna dos cromossomos, detectando rearranjos e mudanças que levaram à doença. Em primeiro lugar, houve a banda G – usando uma mancha especial conhecida como Giemsa que prefere aderir a partes do DNA que são particularmente ricas em As e Ts. Observando cuidadosamente as alterações nos padrões de listras nos cromossomas, os cientistas foram capazes de começar a lidar com as alterações cromossómicas subjacentes ao cancro e outras condições.
Nextra veio a hibridação fluorescente in situ, ou FISH – uma forma de destacar genes específicos com sondas de cores brilhantes. E depois veio o cariotipagem espectral, pintando cada cromossoma com uma cor diferente para revelar o caos genético no câncer.
A primeira alteração cromossômica específica a ser notada nas células cancerosas foi uma estranha estrutura de rombos, descoberta pela primeira vez em 1959 por David Hungerford e Peter Nowell na Filadélfia. Este minuto do cromossoma da Filadélfia, como ficou conhecido, aparece consistentemente na leucemia mielóide crônica e é criado quando partes dos cromossomos 9 e 22 são trocadas. Esforços para atingir o gene hiperativo de condução do câncer produzido acidentalmente por essa fusão levaram ao desenvolvimento do Glivec – indiscutivelmente um dos mais bem sucedidos medicamentos contra o câncer já inventado.
Em 1959, Jerome Lejeune e Marthe Gauthier revelaram sua descoberta de que a síndrome de Down é causada pelo transporte de uma cópia extra do cromossomo 21, conhecida como trissomia – a primeira vez que uma condição como Downs foi ligada a anormalidades cromossômicas. Esta é também outra história de uma mulher cuja contribuição para a ciência tem sido negligenciada, pois Marthe afirma ter feito a maior parte do trabalho e foi a primeira pessoa a fazer a descoberta, enquanto Jerome ficou com os louros. Mas isso é um conto para outro dia.
Finalmente, vou deixá-lo com as palavras de Albert Levan, que disse que depois de passar 50 anos de sua vida olhando para cromossomos humanos, ele os considerava como seus amigos.
Referências e leitura posterior:
- Theophilus Painter: Primeiros Passos para uma Compreensão do Genoma Humano FRANCISCO H. RUDDLE. JOURNAL OF EXPERIMENTAL ZOOLOGY 301A:375-377 (2004)
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Biografia do Theophilus Painter, The Embryo Project Encyclopedia
- A descoberta do número do cromossoma humano em Lund, 1955-1956. Harper PS. Genet Hum. 2006.
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O NÚMERO DO CROMÓSOMO HOMEM, JOE HIN TJIO ALBERT LEVAN Publicado pela primeira vez: Maio 1956 https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x
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Quinquagésimo aniversário da trissomia do cromossomo 21: voltando a uma descoberta. Marthe Gautier e Peter S. Harper. Hum Genet (2009) 126:317-324
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