En 1953, deux scientifiques nommés James Watson et Francis Crick ont résolu une énigme monumentale. Ils ont découvert la structure d'une molécule appelée acide nucléique désoxyribose - ou comme la plupart des gens le savent - l'ADN. Presque tous les organismes vivants, y compris les humains, s'appuient sur l'ADN pour emballer et copier les gènes. Alors que les scientifiques le soupçonnaient avant 1953, ils ne savaient pas encore comment l'ADN se copiait ou empaquetait les informations sur l'hérédité. La clé de la capacité de l'ADN à se diviser et à se copier était également la clé de la percée de Watson et Crick: la découverte des paires de bases.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
James Watson et Francis Crick ont développé des modèles à l'aide de découpes en carton qui les ont aidés à découvrir des paires de bases par hasard par essais et erreurs.
La structure de l'ADN
Imaginez le modèle à double hélice d'ADN comme une échelle torsadée avec un cadre fait d'un composé appelé sucre-phosphate. Les barreaux de l'échelle sont constitués de composés appelés nucléotides ou bases. Il y a quatre bases dans la molécule d'ADN: l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine. Dans chaque barreau de l'échelle, deux des quatre nucléotides se lient avec une liaison hydrogène. Ce sont les paires de bases. La séquence particulière de paires de bases dans une molécule d'ADN est ce qui explique les différences dans les traits génétiques.
Rosalind Franklin et la double hélice
Alors que Watson et Crick étudiaient la structure de l'ADN, une scientifique nommée Rosalind Franklin a développé une méthode efficace pour prendre des photographies aux rayons X de l'ADN. Ses images ont révélé deux lignes perpendiculaires créant une forme entrecroisée au centre de la molécule. Lorsque Franklin a quitté son poste au King's College, elle a laissé ses photographies à un collègue nommé Maurice Wilkins. Peu de temps après, Wilkins a donné ces objets à Watson et Crick. Dès que Watson a vu les photographies de Franklin, il a compris que la forme entrecroisée signifiait que la molécule d'ADN devait être une double hélice. Mais leur percée était loin d'être complète.
Une découverte fortuite de l'appariement de base
Watson et Crick savaient que l'ADN contenait quatre bases et qu'ils se liaient d'une manière ou d'une autre pour créer la forme de la double hélice. Pourtant, ils ont eu du mal à conceptualiser un modèle d'ADN lisse et sans souches, un modèle qui ait un sens biochimique. Watson a construit des découpes en carton des bases et a passé du temps à les réarranger sur une table pour l'aider à imaginer des structures possibles. Un matin, en déplaçant les pièces, il est tombé sur un arrangement de bases qui avait du sens. Des années plus tard, Crick a décrit ce moment charnière comme se produisant « non pas par logique mais par hasard ».
Les chercheurs ont réalisé que lorsque l'adénine et la thymine se sont liées l'une à l'autre, elles ont formé un échelon de la même longueur exacte qu'un échelon constitué d'une paire cytosine-guanine. Si tous les barreaux étaient constitués de l'une de ces deux paires, ils auraient tous la même longueur, ce qui empêcher les tensions et les renflements dans la double hélice que Watson et Crick savaient qu'il ne pouvait pas exister dans le réel molécule.
Réplication de l'ADN
Watson et Crick ont estimé que si chacune des quatre bases ne pouvait se lier qu'à une autre base, alors la molécule d'ADN pourrait se copier rapidement pendant la réplication. Dans leur publication de 1953 sur leurs découvertes dans le magazine Nature, ils ont écrit « … si la séquence de bases sur une chaîne est donnée, alors la séquence sur l'autre chaîne est automatiquement déterminé." Le modèle d'ADN à double hélice de Watson et Crick a lancé une révolution en cours dans les sciences de la vie et est à l'origine d'innombrables avancées dans des domaines d'étude tels que comme:
- la génétique
- Médicament
- Biologie de l'évolution