1953-ban két James Watson és Francis Crick nevű tudós monumentális rejtvényt oldott meg. Felfedezték a dezoxiribóz-nukleinsav nevű molekula szerkezetét - vagy ahogy az emberek többsége ismeri - a DNS-t. Szinte minden élő szervezet, beleértve az embereket is, a DNS-re támaszkodik a gének csomagolásában és másolásában. Míg a tudósok ezt 1953 előtt gyanították, még nem tudták, hogyan másolta le a DNS önmagát, vagy csomagolta-e az öröklési információkat. A DNS azon képességének kulcsa, hogy önmagát fel tudja osztani és lemásolni, egyben Watson és Crick áttörésének kulcsa is volt: az alappárok felfedezése.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
James Watson és Francis Crick karton kivágásokkal dolgozták ki a modelleket, amelyek segítettek nekik az alappárok egymás utáni felfedezésében.
A DNS felépítése
Képzelje el, hogy a DNS kettős spirál modell csavart létra, amelynek kerete az úgynevezett cukor-foszfát vegyület. A létra fokozatai nukleotidoknak vagy bázisoknak nevezett vegyületekből állnak. A DNS-molekulában négy bázis van: adenin, citozin, guanin és timin. A létra minden fokán a négy nukleotid közül kettő kötődik hidrogénkötéssel. Ezek az alappárok. A DNS-molekulában lévő bázispárok sajátos szekvenciája az, ami a genetikai tulajdonságokban megmutatkozó különbségeket jelenti.
Rosalind Franklin és a kettős spirál
Míg Watson és Crick a DNS szerkezetét tanulmányozták, Rosalind Franklin nevű tudós sikeres módszert dolgozott ki a DNS röntgenfelvételeinek elkészítésére. Képei két merőleges vonalat tártak fel, amelyek keresztirányú alakot hoztak létre a molekula közepén. Amikor Franklin elhagyta pozícióját a King's College-ban, fényképeit egy Maurice Wilkins nevű kollégánál hagyta. Röviddel ezután Wilkins átadta ezeket a tárgyakat Watsonnak és Cricknek. Amint Watson meglátta Franklin fényképeit, megértette, hogy a keresztező alak azt jelenti, hogy a DNS-molekulának kettős spirálnak kell lennie. Áttörésük azonban korántsem volt teljes.
Az alappárosítás sorozatos felfedezése
Watson és Crick tudták, hogy a DNS négy bázist tartalmaz, és hogy valamilyen módon kötődnek egymáshoz, hogy létrehozzák a kettős spirál alakját. Ennek ellenére küzdöttek egy sima és törzs nélküli DNS-modell konceptualizálásáért - amelynek biokémiai értelme van. Watson karton kivágásokat épített az alapokból, és időt töltött az asztalon való átrendezéssel, hogy segítsen elképzelni a lehetséges szerkezeteket. Egyik reggel a darabokat mozgatva belebotlott a bázisok elrendezésébe, amelynek volt értelme. Évekkel később Crick ezt a sarkalatos pillanatot úgy írta le, hogy „nem logika, hanem szerendipitás szerint történik”.
A kutatók rájöttek, hogy amikor az adenin és a timin egymáshoz kötődnek, egy pontosan olyan hosszú létra lépcsőt alkotnak, mint a citozin-guanin párból. Ha az összes fokozat e két pár egyikéből állna, akkor mindegyikük azonos hosszúságú lenne, ami megakadályozzák a kettős spirálban rejlő erőket és dudorokat, amelyekről Watson és Crick tudták, hogy a valóságban nem létezhetnek molekula.
DNS replikáció
Watson és Crick úgy vélekedtek, hogy ha a négy bázis mindegyike csak egy másik bázissal tud kötődni, akkor a DNS-molekula gyorsan képes lemásolni önmagát a replikáció során. A Nature magazinban tett megállapításokról szóló 1953-as publikációjukban ezt írták: „... ha az egyik lánc bázisainak sorrendjét megadjuk, akkor a másik lánc szekvenciája automatikusan eltökélt." Watson és Crick kettős spirális DNS-modellje folyamatos forradalmat indított az élettudományokban, és számtalan fejlődésért felelős az ilyen mint:
- genetika
- gyógyszer
- evolúciós biológia