Osamu Shimomura: El químico que extrajo luz de las medusas

En el verano de 1961, en las aguas de Friday Harbor, Washington, un químico japonés y su mentor estadounidense recolectaron de dos a tres mil medusas al día en Puget Sound y continuaron hasta haber procesado aproximadamente cincuenta mil animales en su mesa de trabajo. "Nuestro laboratorio parecía una fábrica y estaba lleno de olor a medusa", recordaba Shimomura. Repitió una versión de ese ritual durante diecinueve veranos, recolectando cientos de miles de especímenes. Lo que finalmente extrajo del fango dio a la biología su lámpara más útil.

Un destello sobre Nagasaki

Fue hijo de un oficial del Ejército Imperial Japonés, nacido el 27 de agosto de 1928 en Fukuchiyama, Kioto, y trasladado debido a los destinos de su padre —Manchukuo, luego Osaka— antes de que la familia se estableciera en Isahaya, en la prefectura de Nagasaki. Tenía dieciséis años en agosto de 1945 cuando la guerra llegó desde arriba. A veinticinco kilómetros del epicentro, escuchó al bombardero Bockscar antes de la detonación; el destello lo dejó ciego durante unos treinta segundos y, después, cayó sobre él la lluvia negra radiactiva. Su escolarización ya había sido destrozada por la guerra. Su abuela, quien lo crió bajo nociones samuráis de honor y fortaleza, le proporcionó el temperamento que el aula no le había dado.

La universidad que lo aceptó sin un diploma

En 1948, el Colegio de Farmacia de Nagasaki lo admitió sin un diploma de escuela secundaria, un acto de misericordia institucional que decidió el resto de su vida. Obtuvo un título en farmacia en 1951 de lo que hoy es la Escuela de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Nagasaki y permaneció como asistente de laboratorio hasta 1955, un trabajo sin un techo evidente. Lo que cambió las cosas fue una presentación a Yoshimasa Hirata en la Universidad de Nagoya, quien lo aceptó y le entregó un problema que había derrotado a químicos con mejores credenciales: por qué los restos triturados y secos de la luciérnaga de mar Vargula hilgendorfii brillan en azul cuando se humedecen.

Diez meses, un cristal

La tarea estaba destinada a ocuparlo. Lo ocupó durante diez meses, al final de los cuales tuvo luciferina cristalina pura: la propia molécula emisora de luz, aislada en 1957 de un extracto notoriamente inestable que se oxidaba en el momento en que era manipulado. El artículo, "Crystalline Cypridina luciferin" en el Bulletin of the Chemical Society of Japan, fue una hazaña técnica que circuló mucho más allá de Japón. Nagoya le otorgó una maestría en química orgánica en 1958 y, en 1960, un doctorado por una tesis sobre la estructura de la luciferina de la luciérnaga de mar. Había ingresado a una universidad sin un certificado de secundaria y la dejó con un doctorado y una reputación internacional por realizar lo imposible a mano.

La fábrica de medusas

Frank Johnson, en Princeton, leyó el artículo sobre la luciferina y lo reclutó; Shimomura llegó en 1960 con una beca Fulbright. Johnson lo puso a trabajar con Aequorea victoria, la medusa de cristal, cuyo borde brillante nadie podía explicar. Los animales tenían que ser capturados en la naturaleza, por lo que el trabajo se trasladaba cada verano a los Laboratorios Friday Harbor de la Universidad de Washington. La escala era industrial y la química era miserable: el material productor de luz se degradaba rápidamente y los rendimientos eran minúsculos.

En 1962 el trabajo dio sus frutos por partida doble. Shimomura aisló la aequorina, una proteína que emite luz azul cuando el calcio se une a ella, y junto a ella una segunda proteína menor que fluorescía en verde. La verde fue, durante años, una ocurrencia tardía: una curiosidad notada mientras se perseguía a la azul. Era la proteína verde fluorescente.

La proteína que portaba su propia lámpara

La visión decisiva llegó más tarde, cuando Shimomura resolvió la química en lugar de simplemente la existencia de la GFP, mapeando la estructura de las proteínas en 1972. Demostró que el cromóforo emisor de luz de la GFP está integrado en su propia cadena peptídica: la proteína fabrica su propia lámpara, sin requerir sustrato externo, ni cofactor, ni molécula prestada. Ese único hecho estructural es lo que hizo posible todo lo posterior. Debido a que el aparato de luz estaba codificado en la secuencia proteica, el gen podía ser clonado e insertado en cualquier organismo, donde brillaría por sí mismo. Martin Chalfie demostró la GFP como una etiqueta viva; Roger Tsien diseñó la paleta de colores que la convirtió en un instrumento general. En 2008 los tres compartieron el Premio Nobel de Química, dotado con aproximadamente 1,4 millones de dólares, "por el descubrimiento y desarrollo de la proteína verde fluorescente, GFP".

Shimomura también regaló su material, obtenido con gran esfuerzo. Antes de que la ingeniería genética hiciera reproducible la GFP, distribuyó sus existencias de proteína, cosechadas laboriosamente, a laboratorios de todo el mundo sin costo alguno.

El profesor más ausente de Boston

Pasó la mayor parte de su carrera como científico sénior en el Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, con una cátedra de fisiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Boston que trató como una formalidad: según la propia universidad, puso un pie en el campus tres veces entre 1982 y 2001, y los administradores solo descubrieron que se había jubilado cuando el anuncio del Nobel forzó la pregunta. Siguió trabajando en bioluminiscencia mucho después de que el campo hubiera avanzado hacia las herramientas que él hizo posibles, y escribió la monografía estándar, Bioluminescence: Chemical Principles and Methods, junto con unas memorias japonesas, Learning from Jellyfish: The Path to the Nobel Prize. Su esposa Akemi, una química orgánica a quien conoció en Nagasaki, fue su compañera de investigación durante décadas. Su hijo Tsutomu se convirtió en un especialista en seguridad informática conocido por ayudar a capturar al hacker Kevin Mitnick; su hija Sachi es medievalista en la Virginia Commonwealth University.

Por qué Osamu es llamado genio

La cualidad que se muestra aquí no son fuegos artificiales conceptuales. Es una capacidad casi patológica para la purificación: la capacidad de extraer una molécula frágil y autodestructiva de un océano de lodo biológico, y hacerlo repetidamente, a escala, cuando el material de todos los demás ya se había oxidado. Cristalizar la luciferina de Cypridina en diez meses, después de que otros hubieran fallado durante años, es un logro artesanal primero y uno intelectual después, y Shimomura hubiera sido el primero en decirlo. Su propia explicación de su carrera fue la perseverancia pura: "Aprendí que cualquier problema difícil puede resolverse con gran esfuerzo".

La pretensión intelectual descansa en una sola cosa, y es grande. Reconocer que la GFP contiene su propio cromóforo dentro de su cadena peptídica —que no se necesita ninguna otra molécula— fue el paso conceptual que nadie más había dado respecto a ninguna proteína, y es la razón por la que el gen pudo ser posteriormente clonado y utilizado como un reportero universal. Todo lo que el mundo de la biotecnología hace con etiquetas fluorescentes desciende de esa observación.

El contraargumento honesto es que Shimomura lo hizo él mismo. Reiteró insistentemente que "no había intentado ni pretendido descubrir" un marcador biológico, y utilizó su propio Nobel para defender el valor de la investigación básica sin propósito práctico. Él no construyó la herramienta; lo hicieron Chalfie y Tsien. Sus colegas describieron a un hombre humilde y de voz suave que pensaba que la serendipia y la resistencia explicaban más que la brillantez. Llámelo genio de las manos y de la atención implacable, no de la teoría.

Legado

La GFP es ahora tan común en los laboratorios que la historia de su origen se ha desvanecido: cada neurona brillante, célula tumoral y ensayo de expresión genética se remonta a baldes de medusas en un muelle de Washington. Shimomura recibió honores tarde: el Premio Pearse en 2004, el Premio Asahi en 2006, la Orden de la Cultura de Japón en 2008, el Premio Golden Goose en 2012, la elección a la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. en 2013. Murió de cáncer el 19 de octubre de 2018 en Nagasaki, a los 90 años, en la ciudad cuya destrucción había presenciado de niño.