W 1953 roku dwóch naukowców, James Watson i Francis Crick, rozwiązało monumentalną zagadkę. Odkryli strukturę cząsteczki zwanej kwasem nukleinowym dezoksyrybozy - lub jak większość ludzi wie - DNA. Prawie wszystkie żywe organizmy, w tym ludzie, wykorzystują DNA do pakowania i kopiowania genów. Chociaż naukowcy podejrzewali to przed 1953 rokiem, nie wiedzieli jeszcze, w jaki sposób DNA kopiuje się lub pakuje informacje o dziedziczeniu. Klucz do zdolności DNA do dzielenia się i kopiowania samego siebie był również kluczem do przełomu Watsona i Cricka: odkrycia par zasad.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
James Watson i Francis Crick opracowali modele przy użyciu wycinanek z kartonu, które pomogły im przypadkowo odkryć pary zasad metodą prób i błędów.
Struktura DNA
Wyobraź sobie model podwójnej helisy DNA jako skręconą drabinę z ramą wykonaną ze związku zwanego fosforanem cukru. Szczeble drabiny składają się ze związków zwanych nukleotydami lub zasadami. W cząsteczce DNA znajdują się cztery zasady: adenina, cytozyna, guanina i tymina. Na każdym szczeblu drabiny dwa z czterech nukleotydów łączą się ze sobą wiązaniem wodorowym. To są pary zasad. Konkretna sekwencja par zasad w cząsteczce DNA odpowiada za różnice w cechach genetycznych.
Rosalind Franklin i podwójna helisa
Podczas gdy Watson i Crick badali strukturę DNA, naukowiec Rosalind Franklin opracował skuteczną metodę robienia zdjęć rentgenowskich DNA. Jej obrazy ujawniły dwie prostopadłe linie tworzące krzyżowy kształt w środku molekuły. Kiedy Franklin opuściła swoje stanowisko w King's College, zostawiła swoje zdjęcia koledze o nazwisku Maurice Wilkins. Wkrótce potem Wilkins przekazał te przedmioty Watsonowi i Crickowi. Gdy tylko Watson zobaczył zdjęcia Franklina, zrozumiał, że krzyżujący się kształt oznaczał, że cząsteczka DNA musi być podwójną helisą. Ale ich przełom był daleki od zakończenia.
Nieoczekiwane odkrycie parowania zasad
Watson i Crick wiedzieli, że DNA zawiera cztery zasady i że w jakiś sposób połączyły się ze sobą, tworząc kształt podwójnej helisy. Mimo to starali się skonceptualizować model DNA, który byłby gładki i pozbawiony szczepów – taki, który miałby sens biochemiczny. Watson zbudował tekturowe wycinanki z podstaw i poświęcił czas na przestawianie ich na stole, aby pomóc mu wyobrazić sobie możliwe konstrukcje. Pewnego ranka, przesuwając kawałki, natknął się na układ zasad, który miał sens. Wiele lat później Crick opisał ten kluczowy moment jako wydarzający się „nie logicznie, ale przypadkowo”.
Naukowcy zdali sobie sprawę, że gdy adenina i tymina związały się ze sobą, utworzyły szczebel drabiny o takiej samej długości, jak szczebel wykonany z pary cytozyna-guanina. Gdyby wszystkie szczeble składały się z jednej z tych dwóch par, wszystkie miałyby tę samą długość, co oznaczałoby: zapobiec naprężeniom i wybrzuszeniom w podwójnej spirali, o których Watson i Crick wiedzieli, że nie mogą istnieć w rzeczywistości cząsteczka.
Replikacja DNA
Watson i Crick doszli do wniosku, że gdyby każda z czterech zasad mogła wiązać się tylko z jedną inną zasadą, to cząsteczka DNA mogłaby się szybko kopiować podczas replikacji. W swojej publikacji z 1953 roku na temat swoich odkryć w czasopiśmie Nature napisali: „…jeśli podana jest sekwencja zasad na jednym łańcuchu, to sekwencja na drugim łańcuchu jest automatycznie ustalona." Model podwójnej helisy DNA Watsona i Cricka zapoczątkował trwającą rewolucję w naukach przyrodniczych i jest odpowiedzialny za niezliczone postępy w dziedzinach takich jak: tak jak:
- genetyka
- lekarstwo
- Biologia ewolucyjna
