Jak vědci zjistili, že geny jsou vyrobeny z DNA?

I když je dnes všeobecně známo, že vlastnosti jsou předávány z rodiče na dítě DNA, nebylo tomu tak vždy. V 19. století vědci netušili, jak se genetická informace dědí. Na počátku 20. století však řada chytrých experimentů identifikovala DNA jako molekulu, kterou organismy používají k přenosu genetické informace.

Na počátku 20. století vědci věděli, že dědičné informace se předávají z rodiče na dítě ve formě samostatných jednotek, které nazývají geny. Nevěděli však, kde a jak jsou tyto informace uloženy a použity biochemickými procesy buňky.

V roce 1928 anglický vědec Fred Griffiths injikoval myším bakterie Streptococcus pneumoniae typu IIIS, které jsou pro myši smrtící, a typ IIR S. pneumoniae, který není smrtelný. Pokud nebyly bakterie IIIS tepelně usmrceny, myši zemřely; pokud byli zabiti teplem, myši žily.

Co se stalo potom, změnilo historii genetiky. Griffiths smíchal tepelně usmrcené IIIS a živé bakterie IIR a injikoval je do myší. Na rozdíl od toho, co očekával, myši zemřely. Genetická informace byla nějak přenesena z mrtvých bakterií IIIS do živého kmene IIR.

Oswald Avery ve spolupráci s několika dalšími vědci chtěl vědět, co bylo přeneseno mezi bakteriemi IIIS a IIR v experimentu Griffiths. Vzal tepelně usmrcené bakterie IIIS a rozdělil je na směs bílkovin, DNA a RNA. Poté tuto směs ošetřil jedním ze tří typů enzymů: těmi, které ničí bílkoviny, DNA nebo RNA. Nakonec vzal výslednou směs a inkuboval ji s živými bakteriemi IIR. Když byly zničeny RNA nebo proteiny, bakterie IIR stále zachytávaly genetickou informaci IIIS a staly se smrtícími. Když byla DNA zničena, bakterie IIR zůstaly nezměněny. Avery si uvědomil, že genetická informace musí být uložena v DNA.

Tým Alfreda Hersheye a Marthy Chaseové určil, jak se genetická informace dědí. Použili typ viru, který infikuje Escherichia coli (E. coli), druh bakterií nacházejících se ve střevech lidí a zvířat. Vyrostli E. coli v médiu, které obsahovalo radioaktivní síru, která by byla začleněna do proteinů, nebo radioaktivní fosfor, který by byl začleněn do DNA.

Nakazili E. coli s virem a přenesl výslednou virovou kulturu do jiné, neznačené šarže E. coli pěstované na médiu bez radioaktivních prvků. První skupina virů byla nyní neradioaktivní, což naznačuje, že protein se nedostává z mateřského na dceřiný virus. Naproti tomu druhá skupina virů zůstala radioaktivní, což naznačuje, že DNA byla předávána z jedné generace virů do druhé.

Do roku 1952 vědci věděli, že geny a dědičné informace musí být uloženy v DNA. V roce 1953 James Watson a Francis Crick objevili strukturu DNA. Vypracovali strukturu shromážděním dat z minulých experimentů a jejich použitím k vytvoření molekulárního modelu. Jejich model DNA byl vyroben z drátu a kovových desek, podobně jako plastové sady, které studenti dnes používají na hodinách organické chemie.