I 1953 løste to forskere ved navn James Watson og Francis Crick et monumentalt puslespill. De oppdaget strukturen til et molekyl kalt deoksyribose nukleinsyre - eller som folk flest kjenner det - DNA. Nesten alle levende organismer, inkludert mennesker, er avhengige av DNA for å pakke og kopiere gener. Mens forskere mistenkte dette før 1953, visste de ennå ikke hvordan DNA kopierte seg selv eller pakket arvelighetsinformasjon. Nøkkelen til DNAs evne til å dele seg og kopiere seg selv var også nøkkelen til Watson og Cricks gjennombrudd: oppdagelsen av basepar.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
James Watson og Francis Crick utviklet modeller ved hjelp av papputskjæringer som hjalp dem med å oppdage basepar serendipitously gjennom prøving og feiling.
Strukturen av DNA
Tenk deg DNA-dobbel helix-modellen som en vridd stige med en ramme laget av en forbindelse kalt sukker-fosfat. Stegens trinn består av forbindelser som kalles nukleotider, eller baser. Det er fire baser i DNA-molekylet: adenin, cytosin, guanin og tymin. I hvert trinn på stigen binder to av de fire nukleotidene seg sammen med en hydrogenbinding. Dette er baseparene. Den spesifikke sekvensen av basepar i et DNA-molekyl er det som står for forskjeller i genetiske egenskaper.
Rosalind Franklin og Double Helix
Mens Watson og Crick studerte DNA-struktur, utviklet en forsker ved navn Rosalind Franklin en vellykket metode for å ta røntgenbilder av DNA. Bildene hennes avslørte to vinkelrette linjer som skaper en kryssform i sentrum av molekylet. Da Franklin forlot stillingen sin ved King’s College, la hun igjen fotografiene sine med en kollega ved navn Maurice Wilkins. Kort tid etter ga Wilkins disse varene til Watson og Crick. Så snart Watson så Franklins fotografier, forsto han at kryssformen betydde at DNA-molekylet måtte være en dobbel helix. Men gjennombruddet deres var langt fra fullført.
En serendipitous oppdagelse av baseparring
Watson og Crick visste at DNA inneholdt fire baser, og at de bundet seg til hverandre på en eller annen måte for å skape den dobbelte helixformen. Likevel slet de med å konseptualisere en modell av DNA som var glatt og uten stammer - en som ga biokjemisk mening. Watson bygde kartongutskjæringer av basene, og brukte tid på å omorganisere dem på et bord for å hjelpe ham å forestille seg mulige strukturer. En morgen, mens han flyttet bitene, snublet han over et arrangement av baser som var fornuftig. Flere år senere beskrev Crick dette sentrale øyeblikket som å skje "ikke av logikk, men av serendipity."
Forskerne innså at når adenin og tymin bundet til hverandre, dannet de en stige med samme nøyaktige lengde som et trinn laget av et cytosin-guaninpar. Hvis alle trinnene besto av ett av de to parene, ville de alle ha samme lengde, noe som ville gjort forhindre belastninger og buler i den dobbelte helixen som Watson og Crick visste ikke kunne eksistere i det virkelige molekyl.
DNA-replikering
Watson og Crick resonnerte at hvis hver av de fire basene bare kunne binde seg til en annen base, så kunne DNA-molekylet kopiere seg raskt under replikering. I sin 1953-publikasjon om funnene i bladet Nature skrev de “... hvis sekvensen av baser på en kjede er gitt, blir sekvensen på den andre kjeden automatisk fast bestemt." Watson og Crick's dobbel helix-modell av DNA lanserte en pågående revolusjon innen biovitenskap, og er ansvarlig for utallige fremskritt innen studieretninger som som:
- genetikk
- medisin
- evolusjonær biologi