Seymour Benzer (15 de octubre de 1921 – 30 de noviembre de 2007) fue un físico , biólogo molecular y genetista conductual estadounidense . Su carrera comenzó durante la revolución de la biología molecular de la década de 1950 y, con el tiempo, alcanzó prominencia en los campos de la genética molecular y conductual. Dirigió un productivo laboratorio de investigación genética tanto en la Universidad de Purdue como en su calidad de profesor emérito de neurociencia James G. Boswell en el Instituto de Tecnología de California . [1] [2] [3]
Benzer nació en el sur del Bronx, hijo de Meir Benzer y Eva Naidorf, ambos judíos de Polonia . [4] [5] Tenía dos hermanas mayores y sus padres lo favorecían por ser el único varón. [6] Una de las primeras experiencias científicas de Benzer fue diseccionar ranas que había atrapado cuando era niño. En una entrevista en Caltech, Benzer también recordó haber recibido un microscopio para su cumpleaños número 13, "y eso le abrió el mundo entero". [7] El libro Arrowsmith de Sinclair Lewis influyó mucho en el joven Benzer, e incluso imitó la letra de Max Gottlieb, un personaje científico de la novela. Benzer se graduó de la New Utrecht High School a los 15 años. [8]
En 1938 se matriculó en el Brooklyn College , donde se especializó en física. [3] Benzer se trasladó después a la Universidad de Purdue para obtener su doctorado en física del estado sólido. Mientras estaba allí, fue reclutado para un proyecto militar secreto para desarrollar un radar mejorado. Realizó investigaciones que condujeron al desarrollo de rectificadores de germanio estables y descubrió un cristal de germanio capaz de utilizarse a altos voltajes, entre los trabajos científicos que condujeron al primer transistor . [2] [3] [9]
En el Brooklyn College , cuando era estudiante de primer año y tenía dieciséis años, Benzer conoció a Dorothy Vlosky (apodada Dotty), una enfermera de veintiún años. Más tarde se casó con ella en la ciudad de Nueva York en 1942. [8] Tuvieron dos hijas, Barbie (Barbara) y Martha Jane.
Benzer murió de un derrame cerebral en el Hospital Huntington de Pasadena, California . [9]
Al recibir su doctorado en 1947, fue contratado inmediatamente como profesor asistente de física en Purdue. Sin embargo, Benzer se inspiró en el libro de Erwin Schrödinger ¿Qué es la vida?, en el que el físico reflexionó sobre la naturaleza física del gen y un "código" de la vida. Esto catalizó el cambio de interés de Benzer hacia la biología, y se trasladó al área de la genética de bacteriófagos ., [10] Pasó dos años como becario postdoctoral en el laboratorio de Max Delbrück en el Instituto de Tecnología de California, y luego regresó a Purdue. En la Universidad de Purdue, Benzer desarrolló el sistema T4 rII , una nueva técnica genética que implica la recombinación en mutantes rII del bacteriófago T4 . [11] Después de observar que un mutante rII particular , una mutación que hacía que el bacteriófago eliminara las bacterias más rápidamente de lo habitual, no exhibía el fenotipo esperado, a Benzer se le ocurrió que esta cepa podría provenir de un cruce entre dos mutantes rII diferentes (cada uno con parte del gen rII intacto) en el que un evento de recombinación resultó en una secuencia rII normal . Benzer se dio cuenta de que al generar muchos mutantes r y registrar la frecuencia de recombinación entre diferentes cepas r , se podría crear un mapa detallado del gen, de manera muy similar a lo que Alfred Sturtevant había hecho para los cromosomas . [8] Aprovechando la enorme cantidad de recombinantes que se podían analizar en el sistema mutante rII , Benzer finalmente pudo mapear más de 2400 mutaciones rII . Los datos que recopiló proporcionaron la primera evidencia de que el gen no es una entidad indivisible, como se creía anteriormente, y que los genes eran lineales. [12] [11] Benzer también demostró que las mutaciones se distribuían en muchas partes diferentes de un solo gen, y el poder de resolución de su sistema le permitió discernir mutantes que difieren a nivel de un solo nucleótido . Basándose en sus datos rII , Benzer también propuso distintas clases de mutaciones, incluidas las deleciones , las mutaciones puntuales , las mutaciones sin sentido y las mutaciones sin sentido . [13]
El trabajo de Benzer influyó en muchos otros científicos de su tiempo (véase el grupo de fagos ). En su período de biología molecular, Benzer diseccionó la estructura fina de un solo gen, sentando las bases para décadas de análisis de mutaciones e ingeniería genética, y estableciendo un paradigma utilizando el fago rII que luego sería utilizado por Francis Crick y Sydney Brenner para establecer el código de tripletes del ADN . Además, la técnica de mapeo de Benzer fue retomada por Richard Feynman . [8]
En 1967, Benzer abandonó el campo de la genética de fagos y regresó al Instituto de Tecnología de California para trabajar en genética del comportamiento .
Benzer fue uno de los primeros científicos en alcanzar prominencia en el campo de la genética conductual . Cuando el campo comenzó a surgir en los años 1960 y 1970, Benzer se encontró en oposición científica a otro de los investigadores líderes del campo, Jerry Hirsch . Mientras que Hirsch creía que las conductas eran fenómenos complejos irreducibles al nivel de genes individuales, Benzer defendía que las conductas animales no eran demasiado complejas para ser dirigidas por un solo gen. Esto se tradujo en diferencias metodológicas en los experimentos de los dos investigadores con Drosophila que influyeron profundamente en el campo de la genética conductual. Hirsch seleccionó artificialmente conductas de interés a lo largo de muchas generaciones, mientras que Benzer utilizó principalmente pruebas de mutagénesis genética directa para aislar mutantes para una conducta particular. [14] Las filosofías en competencia de Benzer y Hirsch sirvieron para proporcionar la tensión científica necesaria para acelerar y mejorar los desarrollos en genética conductual, ayudándola a ganar tracción como un área legítima de estudio en la comunidad científica.
Benzer utilizó la genética avanzada para investigar la base genética de varios comportamientos como la fototaxis , los ritmos circadianos y el aprendizaje induciendo mutaciones en una población de Drosophila y luego examinando a los individuos en busca de fenotipos alterados de interés. [10] Para identificar mejor a los mutantes, Benzer desarrolló aparatos novedosos como el dispositivo de contracorriente, que fue diseñado para separar a las moscas según la magnitud y dirección de su respuesta fototáctica. [15] Benzer identificó mutantes para una amplia variedad de características: visión ( no fototáctica , fototáctica negativa y ojos ausentes [16] ), locomoción ( lenta , descoordinada ), sensibilidad al estrés ( asustada ), función sexual ( savoir-faire , infructuosa ), función nerviosa y muscular ( degeneración de los fotorreceptores , muerta ) y aprendizaje y memoria ( rutabaga , tonta [17] ). [18]
Benzer y el estudiante Ron Konopka descubrieron los primeros mutantes del ritmo circadiano. Se identificaron tres tipos distintos de mutantes: arrítmico, de período acortado y de período alargado. Todas estas mutaciones afectaban al mismo gen funcional en el cromosoma X e influían en el ritmo de eclosión de la población, así como en los ritmos de la actividad locomotora de las moscas individuales. [19] Para monitorear la actividad locomotora de Drosophila , Benzer y el investigador postdoctoral, Yoshiki Hotta, diseñaron un sistema que utiliza luz infrarroja y células solares. [19] Las tres mutaciones se mapearon en el cromosoma X, a cero centimorgans de distancia entre sí, lo que indica que los fenotipos mutantes correspondían a alelos del mismo gen, al que Konopka llamó período . [19] Este fue el primero de varios estudios seminales de genes individuales que afectan al comportamiento, estudios que se han replicado en otros modelos animales y ahora son la base del creciente campo de la biología molecular del comportamiento. En 1992, Benzer, trabajando con Michael Rosbash, amplió este trabajo al demostrar que la proteína PER, que codifica el período , se encuentra predominantemente en el núcleo. [20] El trabajo con mutantes del período fue catalizador en el estudio de los ritmos circadianos y sirvió para impulsar el campo hacia adelante.
El 2 de octubre de 2017, el Dr. Rosbash, junto con los Dres. Michael W. Young y Jeffrey C. Hall, recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en reconocimiento a su clonación de genes del ritmo circadiano y la elucidación de los mecanismos bioquímicos por los cuales los productos proteicos del ritmo circadiano regulan el comportamiento.
Benzer estuvo a la vanguardia del estudio de la neurodegeneración en moscas de la fruta, modelando enfermedades humanas e intentando suprimirlas. También contribuyó al campo de la biología del envejecimiento, buscando mutantes con longevidad alterada y tratando de diseccionar los mecanismos por los cuales un organismo puede escapar de la inevitable caída funcional y sus enfermedades asociadas. [21] En 1998, Benzer y sus colegas Yi-Jyun Lin y Laurent Seroude publicaron los hallazgos de un mutante de larga vida en Drosophila , entonces llamado Methuselah. El gen mutante codificaba un miembro previamente desconocido de la familia GPCR . Al probar contra el estrés por temperatura, se cree que estos mutantes tienen una mayor capacidad para responder al estrés y, por lo tanto, vivir más tiempo. [22] Uno de los proyectos de investigación finales de Benzer fue sobre la restricción dietética y la investigación de la longevidad. Se publicó un artículo, en ' 'Cell' ', sobre el efecto de la longevidad de 4E-BP, un represor traduccional, después de la restricción dietética. Aunque la investigación se realizó antes de su muerte, el artículo se publicó después y fue dedicado a su memoria. [23]
En 1978, Dotty estaba en el hospital con cáncer de mama, y al amigo, colega y mentor de Seymour, Max Delbrück, le diagnosticaron cáncer. En consecuencia, Seymour Benzer se interesó en la biología del cáncer y asistió a varias conferencias sobre cáncer de mama. [8] Benzer luego se volvió a casar con Carol Miller, una neuropatóloga . Juntos, a principios de la década de 1980, utilizaron técnicas de tinción de anticuerpos para encontrar genes casi idénticos entre moscas y humanos. [8]
Fue miembro de la Academia Francesa de Ciencias , de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, de la Sociedad Filosófica Americana y de la Royal Society .
Benzer es el tema del libro de 1999 Tiempo, amor, memoria : un gran biólogo y su búsqueda de los orígenes del comportamiento del premio Pulitzer Jonathan Weiner , [8] y Reconcibiendo el gen: las aventuras de Seymour Benzer en la genética de fagos de Lawrence Holmes. [6]
