La única proteína receptora visual que había sido estudiada con cierta intensidad hasta ese momento era la rodopsina bovina, proveniente de las células de tipo bastón de los ojos de las vacas. Los científicos habían purificado la rodopsina vacuna y habían deducido la secuencia de un fragmento del ADN que codificaba para la misma. Nathans usó esa información para construir un cebo—un ADN de cadena simple—y con el mismo pescó, en un mar de ADN bovino, el gen completo que codifica para la rodopsina bovina.

Luego, usó parte de este gen bovino como cebo para atrapar, en la mezcla de ADN de una célula humana, al gen que codifica para la rodopsina humana. Esto le llevó menos de un año "porque los genes que codifican para las rodopsinas humanas y bovinas son virtualmente idénticos, a pesar de los 200 millones de años de distancia evolutiva entre el ganado y los humanos", dice Nathans.

Sin embargo, el intento por descubrir los genes humanos para los receptores del color, resultó ser más desafiante de lo esperado, dado que estos genes no están tan íntimamente emparentados con los genes para la rodopsina.

Nathans empezó a escudriñar a través del ADN de sus propias células. "Me di cuenta que yo podría ser una fuente ilimitada de ADN, mientras me mantuviera comiendo", dice. Finalmente, pescó algunas piezas de ADN que pertenecían a tres tipos diferentes de genes, cada uno de los cuales estaba claramente emparentado con el gen de la rodopsina.

"Esta coincidencia—tres genes, tres tipos de conos—no escapó a nuestra atención", dice. Además, dos de estos genes estaban presentes en el cromosoma X—"exactamente lo que uno debiera esperar", dice Nathans, "dado que los defectos en la visión para el color rojo y verde están asociados con el cromosoma X".

Alrededor de 10 millones de hombres americanos, el 7 por ciento de toda la población masculina, ya sea no puede distinguir el color rojo del verde o ven el rojo y el verde de una forma diferente al resto de las personas. Esta es la forma más común de las cegueras para los colores, pero sólo afecta al 0,4 por ciento de las mujeres. El hecho de que la ceguera para los colores sea mucho más frecuente entre los hombres, implica que el gen involucrado, al igual que en el caso de la hemofilia, es llevado en el cromosoma X, del cual los hombres tienen una sola copia. Como en la hemofilia, las mujeres están protegidas porque tienen dos copias del cromosoma X; un gen normal en uno de los cromosomas generalmente puede compensar a uno defectuoso presente en el otro cromosoma.

Wald y otros habían identificado que en hombres ciegos al color, los conos verdes o rojos funcionaban inadecuadamente o no funcionaban para nada. Wald sugirió que los genes de los receptores para los colores rojos y verdes, estaban alterados en esos hombres. El también pensó que estos genes debían estar ubicados unos cerca de otros en el cromosoma X. Este ordenamiento en tándem, que Nathans confirmó, probablemente resulte de la duplicación de un segmento de ADN, en primates, que ocurrió alrededor de 40 millones de años atrás.

Los primates de Sudamérica, que provinieron del continente africano por aquel entonces, poseen sólo una única copia funcional de un gen rojo o verde, de manera muy similar a los hombres ciegos para los colores. Pero en los primates del viejo mundo, monos de Africa y ancestros de los humanos, un gen primordial rojo y verde debe haberse duplicado y, entonces, divergido levemente en la secuencia, produciendo la separación de los receptores en tipos rojos y verdes.

En concordancia con este concepto, Nathans encontró que la secuencia de ADN de los genes para los receptores rojos y verdes, difería sólo en un 2 por ciento, evidenciando un origen común y una divergencia reciente.

Nathans no es ciego para los colores. Antes de usar su ADN, controló minuciosamente su visión para los colores para asegurarse que la misma era normal. Sin embargo, uno de sus descubrimientos iniciales presentó un misterio: entre el principio y el fin de su cromosoma X, no sólo había dos genes para los receptores rojos y verdes sino que también había una copia extra del gen para el receptor verde.

Y esta fue la explicación sobre la frecuencia de la ceguera para los colores que realizó. Debido a que las secuencias de ADN de los genes de los receptores rojos y verdes son muy parecidas y debido a que se alinean desde el principio al fin, es fácil que ocurran errores durante el desarrollo de los óvulos y de los espermatozoides, dado que el material genético es replicado e intercambiado entre los cromosomas.

Un cromosoma X, como en el caso de Nathans, puede recibir el gen extra de un receptor verde, por ejemplo, o tal vez hasta dos genes. Esto no es dañino. Pero, entonces, el otro cromosoma con el que está intercambiando pedazos de información genética es dejado con un solo gen del receptor rojo. El hombre que herede este cromosoma ligeramente truncado, será ciego al color, al ser privado de la información genética necesaria para hacer un receptor verde.

Más del 95 por ciento de todas las variaciones en la visión de los colores en humanos, compromete a los receptores rojos y verdes en los ojos de los hombres. Es muy raro para cualquiera, sea hombre o mujer, ser "ciego" al extremo azul del espectro. Nathans aportó una explicación genética para este fenómeno. Mostró que el gen que codifica para el receptor azul se ubica en el cromosoma 7, que se comparte por igual entre hombres y mujeres, y que este gen no tiene ningún vecino con una secuencia similar de ADN. La ceguera al color azul es causada por una mutación simple en este gen.

© 2007 Howard Hughes Medical Institute.

Rodopsina, la proteína receptora en las células de tipo bastón, cruza la membrana de los discos...

Generalmente, una copia normal (x azul) de un gen en el cromosoma X es suficiente para el funcionamiento normal...