כיצד גילו מדענים כי גנים עשויים מדנ"א?

למרות שכיום ידוע על כך שתכונות מועברות מהורה לילד על ידי DNA, זה לא תמיד היה המקרה. במאה ה -19, למדענים לא היה מושג כיצד מידע גנטי עבר בירושה. בתחילת המאה העשרים ואמצע המאה העשרים, לעומת זאת, סדרת ניסויים חכמים זיהו את ה- DNA כמולקולה בה השתמשו אורגניזמים להעברת מידע גנטי.

בתחילת המאה ה -20, מדענים ידעו כי מידע תורשתי מועבר מהורה לילד בצורה של יחידות בדידות שהם מכנים גנים. הם לא ידעו, היכן או כיצד נשמר מידע זה ומשמש את התהליכים הביוכימיים של התא.

בשנת 1928 הזריק המדען האנגלי פרד גריפיתס לעכברים חיידקי סטרפטוקוקוס דלקת ריאות מסוג IIIS, שהינם קטלניים לעכברים, וסוג ה- IIR של S. דלקת ריאות, שאינה קטלנית. אם חיידקי IIIS לא הומתו בחום, העכברים מתו; אם הם נהרגו בחום, העכברים חיו.

מה שקרה אחר כך שינה את ההיסטוריה של הגנטיקה. גריפית'ס ערבב חיידקים IIIS שהרגו חום וחיידקי IIR חיים והזריק אותם לעכברים. בניגוד למה שציפה, העכברים מתו. איכשהו, מידע גנטי הועבר מחיידקי ה- IIIS המתים לזן IIR החי.

בשיתוף פעולה עם כמה מדענים אחרים, אוסוולד אייברי רצה לדעת מה הועבר בין חיידקי IIIS ו- IIR בניסוי גריפיתס. הוא לקח חיידקי IIIS שהומתו בחום ושבר אותם לתערובת של חלבונים, DNA ו- RNA. לאחר מכן, הוא טיפל בתערובת זו באחד משלושה סוגים של אנזימים: אלה שמשמידים חלבונים, DNA או RNA. לבסוף, הוא לקח את התערובת שהתקבלה ודגר אותה בחיידקי IIR חיים. כאשר הושמדו RNA או חלבונים, חיידקי ה- IIR עדיין קלטו את המידע הגנטי IIIS והפכו לקטלניים. עם זאת, כאשר ה- DNA הושמד, חיידקי ה- IIR נותרו ללא שינוי. אברי הבין שיש לאחסן מידע גנטי ב- DNA.

הצוות של אלפרד הרשי ומרתה צ'ייס קבע כיצד מידע גנטי עובר בירושה. הם השתמשו בסוג של נגיף שמדביק Escherichia coli (E. coli), זן חיידקים שנמצא במעיים של בני אדם ובעלי חיים. הם גדלו E. קולי במדיום שכלל גופרית רדיואקטיבית, שתשולב בחלבונים, או זרחן רדיואקטיבי, שישולב ב- DNA.

הם הדביקו את ה- E. עם הנגיף והעביר את התרבות הנגיפית שהתקבלה לאצווה אחרת ללא תווית של E. קולי שגדל על מדיום ללא יסודות רדיואקטיביים. קבוצת הנגיפים הראשונה לא הייתה רדיואקטיבית, דבר המצביע על כך שחלבון אינו מועבר מנגיף האב לבתו. לעומת זאת, קבוצת הנגיפים השנייה נותרה רדיואקטיבית, דבר המצביע על כך ש- DNA עבר מדור אחד של נגיפים למשנהו.

בשנת 1952 ידעו מדענים כי יש לאחסן גנים ומידע תורשתי ב- DNA. בשנת 1953 ג 'יימס ווטסון ופרנסיס קריק גילו את מבנה ה- DNA. הם עיבדו את המבנה על ידי ריכוז נתונים מניסויים קודמים ובאמצעותם לבניית מודל מולקולרי. מודל ה- DNA שלהם יוצר מלוחות חוט ומתכת, ממש כמו ערכות הפלסטיק שהסטודנטים משתמשים בהן בשיעורי כימיה אורגנית כיום.