El bioquímico y astrobiólogo Emmett Chappelle creó un medio simple para identificar la vida y abrió un nuevo mundo de pruebas de fluorescencia.

Febrero es el Mes de la Historia Negra, y como tal, esta edición de pioneros de la ciencia tiene como objetivo destacar a un miembro profundo e influyente de la comunidad científica: Emmett Chappelle.

Una de las preguntas más profundas que los científicos intentan responder es si existe vida en otros planetas. Inventor, bioquímico y astrobiólogo, Chappelle fue uno de los primeros en desarrollar con éxito una prueba simple para detectar vida basada en la bioluminiscencia de las luciérnagas. Su invención y trabajo en el campo de la fluorescencia se ha extendido más allá de los límites de la identificación de vida extraterrestre y ha contribuido mucho al avance de campos como la medicina, la ciencia de los alimentos y la astroquímica.

primeros años

Chappelle nació en Phoenix, Arizona en 1925 y creció en una granja donde su familia criaba ganado y cultivaba algodón. Debido a la segregación racial, asistió a una escuela primaria de un solo salón para negros y luego a la escuela secundaria pública Phoenix. Aunque a las escuelas a las que asistió se les negaron los mismos recursos que a las escuelas para blancos, Chappelle se graduó como el mejor de su clase en 1942, después de lo cual se alistó en el Ejército y sirvió en la 92 División de Infantería, estacionada en Italia durante la Segunda Guerra Mundial.

Estar en el ejército le dio a Chappelle acceso a una educación que no habría estado disponible a través de escuelas públicas separadas. Tomó cursos de ingeniería y, a su regreso en 1946, obtuvo un título de asociado en ingeniería eléctrica de Phoenix College, seguido de una licenciatura en biología de la Universidad de California, Berkeley en 1950. Después de trabajar como profesor de bioquímica en Meharry Después de asistir a la facultad de medicina en Nashville, Tennessee, recibió su maestría en biología de la Universidad de Washington en 1954.

Trabajó durante varios años en un Ph.D. en la Universidad de Stanford, donde contribuyó a nuestra comprensión del papel y la función de las proteínas y los aminoácidos en el cuerpo, antes de finalmente aceptar un puesto de investigación en el Instituto de Investigación de Estudios Avanzados en Baltimore, Maryland, en 1958.

Este también fue un momento emocionante para el programa espacial de Estados Unidos. Los fondos federales llegaron a raudales con la esperanza de obtener una ventaja en la «carrera espacial». La investigación de Chappelle en ese momento se centró en los protozoos, la biología vegetal y la fotosíntesis. Un descubrimiento en particular lo puso en el mapa cuando demostró que los organismos unicelulares como las algas tienen la capacidad de realizar la fotosíntesis. es decirconvertir el dióxido de carbono y el agua en oxígeno, una propiedad que anteriormente solo se atribuía a las plantas. Este trabajo se extendió al lanzamiento de plantas al espacio para prevenir el envenenamiento por monóxido de carbono y crear un sistema artificial de suministro de oxígeno (y alimentos) para los astronautas en naves espaciales.

ilumina la vida

En 1966, Chappelle comenzó a trabajar en la NASA como astrobiólogo y astroquímico. “Nunca me he considerado astroquímico, aunque ese es el título que me dieron. I [always] me consideraba un bioquímico”, dijo una vez en una entrevista de 2012 conlosCreador de historias.

En este papel, Chappelle se interesó en cómo los científicos podrían descubrir vida en otros planetas como Marte. Desarrolló una prueba bastante sofisticada basada en la bioluminiscencia: luz producida por organismos vivos. Chappelle descubrió que las luciérnagas crean su propia luz usando una molécula llamada luciferina, una enzima llamada luciferasa y trifosfato de adenosina o ATP.

El ATP es la clave aquí: como la «moneda» energética de la vida, se encuentra en casi todos los organismos vivos. Proporciona la energía química necesaria para impulsar una variedad de procesos celulares a través de una reacción catalizada por enzimas llamada fosforilación. Cuando una célula está viva, ATP está presente.

El ensayo de Chappelle contenía una mezcla de luciferina y luciferasa que brillaría en presencia de ATP, indicando la presencia de vida. Antes de la misión Viking I de la NASA en 1976, Chappelle y sus colegas esperaban que el robot pudiera realizar la prueba y usarla para analizar muestras de suelo en busca de microbios vivos en el suelo marciano. Para ello, también contribuyó al diseño de un instrumento para raspar y recoger muestras de suelo.

Finalmente, la prueba de la luciérnaga de Chappelle falló. «Decidieron que el experimento que había diseñado era demasiado específico, que requeriría que la vida estuviera demasiado cerca de la vida aquí en la Tierra y que lo más probable es que no funcionara», dijo Chappelle en su entrevista de 2012 con losCreador de historias. «O no reconocería algo que podría estar cerca de la vida en la Tierra, pero no del todo».

Sin embargo, las aplicaciones de su ensayo ATP fueron de gran alcance en la Tierra, donde los científicos todavía lo utilizan ampliamente en la actualidad. Chappelle demostró su capacidad para detectar y cuantificar bacterias en fluidos corporales, alimentos y agua, y para monitorear la salud y el estrés de las plantas midiendo la cantidad de luz que emiten usando satélites. Cuando se retiró de la NASA en 2001, tenía 14 patentes, la mayoría relacionadas con su trabajo en fluorescencia.

Desde su invención, los científicos han avanzado en el ensayo de la luciérnaga y han desarrollado etiquetas fluorescentes que se unen al ADN para detectar genes activos en las células o visualizar tumores cancerosos en el cuerpo; la bioluminiscencia, en particular, en relación con la detección del cáncer ha experimentado un auge en las últimas décadas.Por esta invención, Chappelle recibió la Medalla al Logro Científico Excepcional de la NASA en 1994 y fue incluido en el Salón de la Fama del Inventor Nacional en 2007.

Chappelle murió en Baltimore, Maryland en 2019. Como todos los pioneros, le debemos mucho. Su legado sigue vivo en el desarrollo continuo de diversas áreas y tecnologías, como B. diagnóstico avanzado de cáncer, manejo de plantas y nuestra comprensión de la astroquímica, como resultado de los cimientos que él puso para nosotros.

Imagen destacada ilustrada por Kieran O’Brien

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