როგორ დაადგინეს უოტსონმა და კრიკმა ბაზის დაწყვილება?

1953 წელს ორმა ჯეიმს უოტსონმა და ფრენსის კრიკმა გადაწყვიტეს მონუმენტური თავსატეხი. მათ აღმოაჩინეს მოლეკულის სტრუქტურა, სახელწოდებით დეოქსირიბოზის ნუკლეინის მჟავა - ან როგორც ხალხის უმეტესობამ იცის - დნმ. თითქმის ყველა ცოცხალი ორგანიზმი, მათ შორის ადამიანი, დნმ-ს ეყრდნობა გენების შეფუთვაში და კოპირებაში. მიუხედავად იმისა, რომ 1953 წლამდე მეცნიერებს ეჭვი ეპარებოდათ, მათ ჯერ არ იცოდნენ, როგორ კოპირდა დნმ-ს თავად ან შეფუთავდა მემკვიდრეობის ინფორმაციას. თვით დნმ-ის გაყოფისა და კოპირების უნარის გასაღები ასევე იყო უოტსონისა და კრიკის მიღწევის გასაღები: ფუძის წყვილების აღმოჩენა.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ჯეიმს უოტსონმა და ფრენსის კრიკმა შეიმუშავეს მოდელები მუყაოს ჭრის გამოყენებით, რაც დაეხმარა მათ ცუდი და ცდომილების საშუალებით აღმოაჩინონ ბაზისური წყვილი.

წარმოიდგინეთ დნმ – ის ორმაგი სპირალის მოდელი, როგორც გადაუგრიხებელი კიბე, რომლის ჩარჩოთი დამზადებულია ნაერთი, რომელსაც შაქარი – ფოსფატი ეწოდება. კიბის საფეხურები შედგება ნაერთებისაგან, რომლებსაც ნუკლეოტიდებს ან ბაზებს უწოდებენ. დნმ-ის მოლეკულაში ოთხი ფუძეა: ადენინი, ციტოზინი, გუანინი და თიმინი. კიბის თითოეულ საფეხურზე ოთხი ნუკლეოტიდიდან ორი წყდება წყალბადის კავშირთან. ეს არის ფუძის წყვილი. ფუძის წყვილების განსაკუთრებული თანმიმდევრობა დნმ-ის მოლეკულაში არის ის, რაც განაპირობებს გენეტიკური თვისებების განსხვავებებს.

მიუხედავად იმისა, რომ უოტსონმა და კრიკმა შეისწავლეს დნმ-ის სტრუქტურა, მეცნიერმა სახელად როზალინდ ფრანკლინმა შეიმუშავა დნმ-ის რენტგენის ფოტოების გადაღების წარმატებული მეთოდი. მისმა სურათებმა გამოავლინა ორი პერპენდიკულარული ხაზი, რომელიც ქმნის ჯვაროსან ფორმას მოლეკულის ცენტრში. როდესაც ფრანკლინმა თანამდებობა დატოვა კინგსის კოლეჯში, მან მიატოვა თავისი ფოტოები კოლეგასთან, მორის უილკინსთან. ცოტა ხნის შემდეგ, ვილკინსმა ეს ნივთები უოტსონსა და კრიკს მისცა. როგორც კი უოტსონმა დაინახა ფრანკლინის ფოტოები, მიხვდა, რომ ჯვაროსნული ფორმა ნიშნავდა, რომ დნმ-ის მოლეკულა უნდა იყოს ორმაგი სპირალი. მაგრამ მათი მიღწევა სრულყოფილი არ იყო.

უოტსონმა და კრიკმა იცოდნენ, რომ დნმ შეიცავს ოთხ ფუძეს და ისინი ერთმანეთთან რაღაცნაირად იკავშირებენ, რათა შექმნან ორმაგი სპირალის ფორმა. მიუხედავად ამისა, ისინი ცდილობდნენ დნმ-ის მოდელის კონცეპტუალიზაციას, რომელიც იყო გლუვი და შტამების გარეშე - ისეთი, რამაც ბიოქიმიური აზრი მიიღო. უოტსონმა ააშენა ბაზის მუყაოს ჭრილები და დახარჯა დრო მაგიდაზე, რათა დაეხმარა მას წარმოედგინა შესაძლო სტრუქტურები. ერთ დილას, ნაჭრების გადაადგილებისას, წააწყდა ბაზების განლაგებას, რომლებსაც აზრი ჰქონდა. წლების შემდეგ, კრიკმა აღწერა ეს მნიშვნელოვანი მომენტი, როგორც ეს მოხდა "არა ლოგიკით, არამედ სიმშვიდით".

მკვლევარებმა გააცნობიერეს, რომ როდესაც ადენინი და თიმინი ერთმანეთთან შეერთდნენ, მათ შექმნეს ზუსტად იგივე სიგრძის კიბე, როგორც ციტოზინ-გუანინის წყვილისგან გაკეთებული საფეხური. თუ ყველა საფეხური იმ ორი წყვილიდან ერთისაგან შედგებოდა, ყველა მათგანი იგივე სიგრძისა იქნებოდა ხელი შეუშალოს ორმაგ სპირალს დაძაბულობასა და გამონაყარებზე, რაც უოტსონმა და კრიკმა იცოდნენ, რომ რეალურად ვერ არსებობდნენ მოლეკულა.

უოტსონმა და კრიკმა იფიქრეს, რომ თუ ოთხი ფუძიდან თითოეულს შეეძლო მხოლოდ ერთ სხვა ფუძესთან კავშირი, მაშინ დნმ-ის მოლეკულას შეეძლო სწრაფად გაეკოპირებინა გამრავლების დროს. 1953 წელს გამოქვეყნებულ ჟურნალში Nature- ში გამოქვეყნებულ გამოცემაში მათ დაწერა: ”... თუ მოცემულია ბაზების თანმიმდევრობა ერთ ჯაჭვზე, მაშინ მეორე ჯაჭვის მიმდევრობა ავტომატურად ხდება განსაზღვრული." უოტსონისა და კრიკის დნმ-ის ორმაგი სპირალის მოდელმა დაიწყო რევოლუცია ცხოვრებისეულ მეცნიერებებში და პასუხისმგებელია უთვალავი მიღწევების შესწავლაში, როგორიცაა როგორც:

• გენეტიკა
  
• წამალი
  
• ევოლუციური ბიოლოგია