1953. aastal lahendasid kaks teadlast nimega James Watson ja Francis Crick monumentaalse mõistatuse. Nad avastasid molekuli struktuuri, mida nimetatakse deoksüriboosi nukleiinhappeks - või nagu enamik inimesi seda teab - DNA-ks. Peaaegu kõik elusorganismid, sealhulgas inimesed, toetuvad geenide pakkimisel ja kopeerimisel DNA-le. Kuigi teadlased kahtlustasid seda enne 1953. aastat, ei teadnud nad veel, kuidas DNA ennast kopeeris või pärilikkuse teavet pakendas. Võti DNA enda jagamise ja kopeerimise võimeks oli ka Watsoni ja Cricki läbimurde võti: aluspaaride avastamine.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
James Watson ja Francis Crick arendasid papist väljalõikeid kasutades mudeleid, mis aitasid katse-eksituse meetodil serdipidi avastada aluspaare.
DNA struktuur
Kujutage ette DNA topeltheeliksi mudelit keeratud redelina, mille raam on valmistatud ühendist, mida nimetatakse suhkrufosfaadiks. Redeli astmed koosnevad ühenditest, mida nimetatakse nukleotiidideks või alusteks. DNA-molekulis on neli alust: adeniin, tsütosiin, guaniin ja tümiin. Redeli igas astmes seovad kaks neljast nukleotiidist koos vesiniksidemega. Need on aluspaarid. DNA-molekuli konkreetne aluspaaride järjestus on see, mis arvestab geneetiliste omaduste erinevusi.
Rosalind Franklin ja topeltspiraal
Samal ajal kui Watson ja Crick uurisid DNA struktuuri, töötas teadlane Rosalind Franklin välja eduka meetodi DNA-st röntgenpildistamiseks. Tema piltidel ilmnes kaks risti asetsevat joont, mis loovad molekuli keskel ristuva kuju. Kui Franklin lahkus oma ametist King’s College'is, jättis ta fotod kolleegi nimega Maurice Wilkins. Varsti pärast seda andis Wilkins need esemed Watsonile ja Crickile. Niipea kui Watson nägi Franklini fotosid, mõistis ta, et ristikujuline kuju tähendas, et DNA molekul peab olema topeltheeliks. Kuid nende läbimurre polnud kaugeltki täielik.
Aluspaaride leidmine järjestikku
Watson ja Crick teadsid, et DNA sisaldab nelja alust ja et nad on omavahel topeltheeliksi kuju saamiseks mingil viisil seotud. Sellegipoolest nägid nad vaeva sile ja tüvedeta DNA mudeli kontseptualiseerimisega, millel oli biokeemiline mõte. Watson ehitas aluste papist väljalõiked ja veetis aega nende lauale ümberkorraldamiseks, et aidata tal võimalikke konstruktsioone ette kujutada. Ühel hommikul komistas ta tükke ringi liikudes aluste paigutusega, millel oli mõtet. Aastaid hiljem kirjeldas Crick seda keskset hetke nii, et see toimus "mitte loogika, vaid serendipiteedi järgi".
Teadlased mõistsid, et kui adeniin ja tümiin olid üksteisega seotud, moodustasid nad redelipulga sama täpse pikkusega kui tsütosiin-guaniinipaarist valmistatud astmel. Kui kõik redelipulgad koosneksid ühest neist kahest paarist, oleksid nad kõik ühepikkused, mis ka vältida pingeid ja punnitusi topeltheeliksis, mida Watson ja Crick teadsid, et reaalses elus olla ei saa molekul.
DNA replikatsioon
Watson ja Crick põhjendasid, et kui kumbki neljast alusest saaks siduda ainult ühe teise alusega, siis DNA molekul saaks paljunemise käigus end kiiresti kopeerida. Aastal 1953 oma leidude kohta ajakirjas Nature kirjutasid nad: "... kui ühe ahela aluste järjestus on antud, siis teise ahela järjestus on automaatselt kindlameelne. " Watsoni ja Cricki DNA topeltheeliksmudel käivitas eluteadustes pideva revolutsiooni ja vastutab lugematute edusammude eest sellistes õppevaldkondades kui:
- geneetika
- ravim
- evolutsioonibioloogia