Vuonna 1953 kaksi tutkijaa nimeltä James Watson ja Francis Crick ratkaisivat monumentaalisen palapelin. He löysivät molekyylin, jota kutsutaan deoksiriboosinukleiinihapoksi - tai kuten useimmat ihmiset tietävät - DNA: n. Lähes kaikki elävät organismit, myös ihmiset, luottavat DNA: han geenien pakkaamisessa ja kopioinnissa. Vaikka tutkijat epäilivät tätä ennen vuotta 1953, he eivät vielä tienneet, kuinka DNA kopioi itsensä tai paketti perintötietoja. Avain DNA: n kykyyn jakaa ja kopioida itse oli myös avain Watsonin ja Crickin läpimurtoon: emäsparien löytämiseen.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
James Watson ja Francis Crick kehittivät malleja, joissa käytettiin pahvileikkauksia, jotka auttoivat heitä löytämään peruspareja serendipitisti kokeilun ja erehdyksen avulla.
DNA: n rakenne
Kuvittele DNA: n kaksoiskierre malli kiertyneinä tikkaina, joiden kehys on valmistettu sokeri-fosfaatti -yhdisteestä. Tikkaiden pylväät koostuvat yhdisteistä, joita kutsutaan nukleotideiksi tai emäksiksi. DNA-molekyylissä on neljä emästä: adeniini, sytosiini, guaniini ja tymiini. Jokaisessa tikapuiden portaassa kaksi neljästä nukleotidista sitoutuu vetysidoksen kanssa. Nämä ovat peruspareja. DNA-molekyylin emäsparien erityinen sekvenssi on se, mikä selittää eroja geneettisissä ominaisuuksissa.
Rosalind Franklin ja kaksinkertainen kierre
Vaikka Watson ja Crick tutkivat DNA-rakennetta, Rosalind Franklin -niminen tutkija kehitti onnistuneen menetelmän DNA-röntgenkuvien ottamiseksi. Hänen kuvansa paljastivat kaksi kohtisuoraa viivaa luoden ristikkäisen muodon molekyylin keskelle. Kun Franklin jätti tehtävänsä King's Collegessa, hän jätti valokuvansa kollegalleen nimeltä Maurice Wilkins. Pian sen jälkeen Wilkins antoi nämä esineet Watsonille ja Crickille. Heti kun Watson näki Franklinin valokuvat, hän ymmärsi, että ristisuuntainen muoto tarkoitti, että DNA-molekyylin on oltava kaksinkertainen kierre. Mutta heidän läpimurtonsa ei ollut kaukana täydellisestä.
Peruspariliitoksen todellinen löytö
Watson ja Crick tiesivät, että DNA sisälsi neljä emästä ja että ne sitoutuivat toisiinsa jollakin tavalla kaksoiskierteen muodon luomiseksi. Silti he kamppailivat käsitteellistämään sileän ja kantamattoman DNA-mallin - jolla oli biokemiallinen merkitys. Watson rakensi pahvista leikatut alustat ja vietti aikaa järjestämällä ne uudelleen pöydälle auttaakseen häntä kuvittelemaan mahdollisia rakenteita. Eräänä aamuna hän liikutti kappaleita ympäriinsä ja törmäsi järvien järjestelyyn, jolla oli järkevää. Vuosia myöhemmin Crick kuvaili tätä keskeistä hetkeä tapahtuvaksi "ei logiikan vaan serendipiteetin perusteella".
Tutkijat huomasivat, että kun adeniini ja tymiini sitoutuivat toisiinsa, he muodostivat tikkaat, jotka olivat tarkan pituiset kuin sytosiini-guaniiniparista valmistettu laippa. Jos kaikki portaat koostuisivat yhdestä näistä kahdesta parista, ne kaikki olisivat yhtä pitkiä, mikä olisi estää kaksoiskierteen rasitukset ja pullistumat, joita Watson ja Crick tiesivät, ettei todellisuudessa voisi olla molekyyli.
DNA kopiointi
Watson ja Crick päättelivät, että jos jokainen neljästä emäksestä pystyi sitoutumaan vain yhteen emäkseen, DNA-molekyyli voisi kopioida itsensä nopeasti replikaation aikana. Vuonna 1953 julkaisussaan löydöistään Nature-lehdessä he kirjoittivat: "... jos yhden ketjun emäsjärjestys annetaan, toisen ketjun sekvenssi muuttuu automaattisesti päättäväinen. " Watsonin ja Crickin DNA: n kaksoiskierre-malli käynnisti jatkuvan vallankumouksen biotieteissä ja on vastuussa lukemattomista edistysaskeleista sellaisilla tutkimusaloilla kuten:
- genetiikka
- lääke
- evoluutiobiologia