كيف اكتشف العلماء أن الجينات مصنوعة من الحمض النووي؟

على الرغم من أنه من المعروف اليوم أن الصفات تنتقل من الأب إلى الطفل عن طريق الحمض النووي ، لم يكن هذا هو الحال دائمًا. في القرن التاسع عشر ، لم يكن لدى العلماء أي فكرة عن كيفية وراثة المعلومات الجينية. ومع ذلك ، في أوائل القرن العشرين وحتى منتصفه ، حددت سلسلة من التجارب الذكية الحمض النووي باعتباره الجزيء الذي تستخدمه الكائنات الحية لنقل المعلومات الجينية.

بحلول أوائل القرن العشرين ، عرف العلماء أن المعلومات الوراثية تنتقل من الأب إلى الطفل في شكل وحدات منفصلة أطلقوا عليها اسم الجينات. ومع ذلك ، لم يعرفوا أين أو كيف تم تخزين هذه المعلومات واستخدامها بواسطة العمليات الكيميائية الحيوية للخلية.

في عام 1928 ، قام العالم الإنجليزي فريد جريفيث بحقن الفئران ببكتيريا من نوع IIIS Streptococcus pneumoniae ، وهي بكتيريا مميتة للفئران ، ونوع IIR من بكتيريا S. الرئوية ، وهي ليست قاتلة. إذا لم تكن بكتيريا IIIS ميتة بحرارة ، ماتت الفئران ؛ إذا ماتوا بحرارة ، تعيش الفئران.

ما حدث بعد ذلك غير تاريخ علم الوراثة. قام Griffiths بخلط IIIS المقتول بالحرارة والبكتيريا الحية IIR وحقنها في الفئران. على عكس ما كان يتوقعه ، ماتت الفئران. بطريقة ما ، تم نقل المعلومات الجينية من بكتيريا IIIS الميتة إلى سلالة IIR الحية.

من خلال العمل مع العديد من العلماء الآخرين ، أراد أوزوالد أفيري معرفة ما تم نقله بين بكتيريا IIIS و IIR في تجربة Griffiths. أخذ بكتيريا IIIS المقتولة بالحرارة وقام بتقسيمها إلى خليط من البروتينات والحمض النووي الريبي. بعد ذلك ، عالج هذا المزيج بواحد من ثلاثة أنواع من الإنزيمات: تلك التي تدمر البروتينات أو الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي. أخيرًا ، أخذ الخليط الناتج واحتضانه ببكتيريا IIR الحية. عندما تم تدمير الحمض النووي الريبي أو البروتينات ، لا تزال بكتيريا IIR تلتقط المعلومات الجينية IIIS وأصبحت قاتلة. ومع ذلك ، عندما تم تدمير الحمض النووي ، ظلت بكتيريا IIR دون تغيير. أدرك أفيري أنه يجب تخزين المعلومات الجينية في الحمض النووي.

حدد فريق ألفريد هيرشي ومارثا تشيس كيفية وراثة المعلومات الجينية. استخدموا نوعًا من الفيروسات التي تصيب الإشريكية القولونية (E. coli) ، وهي نوع من البكتيريا الموجودة في أمعاء الإنسان والحيوان. لقد نما E. coli في وسط يحتوي على الكبريت المشع ، والذي سيتم دمجه في البروتينات ، أو الفوسفور المشع ، والذي سيتم دمجه في الحمض النووي.

لقد أصابوا بكتيريا E. coli بالفيروس ونقل الثقافة الفيروسية الناتجة إلى مجموعة أخرى غير مسماة من E. coli على وسط خالٍ من العناصر المشعة. كانت المجموعة الأولى من الفيروسات الآن غير مشعة ، مما يشير إلى أن البروتين لا ينتقل من فيروس الوالدين إلى الابنة. على النقيض من ذلك ، بقيت المجموعة الثانية من الفيروسات مشعة ، مما يشير إلى أن الحمض النووي قد تم تمريره من جيل من الفيروسات إلى الجيل التالي.

بحلول عام 1952 ، عرف العلماء أنه يجب تخزين الجينات والمعلومات الوراثية في الحمض النووي. في عام 1953 ، اكتشف جيمس واتسون وفرانسيس كريك بنية الحمض النووي. لقد توصلوا إلى الهيكل عن طريق تجميع البيانات من التجارب السابقة واستخدامها لبناء نموذج جزيئي. تم صنع نموذج الحمض النووي الخاص بهم من ألواح الأسلاك والمعدن ، مثل الكثير من الأطقم البلاستيكية التي يستخدمها الطلاب في دروس الكيمياء العضوية اليوم.