В 1953 году два ученых по имени Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик решили грандиозную головоломку. Они открыли структуру молекулы, называемой нуклеиновой кислотой дезоксирибозы, или, как ее знает большинство людей, ДНК. Почти все живые организмы, включая человека, полагаются на ДНК для упаковки и копирования генов. Хотя ученые подозревали это до 1953 года, они еще не знали, как ДНК копирует себя или упаковывает информацию о наследственности. Ключ к способности ДНК делиться и копировать себя также был ключом к прорыву Уотсона и Крика: открытию пар оснований.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик разработали модели с картонными вырезами, которые помогли им случайно обнаружить пары оснований методом проб и ошибок.
Структура ДНК
Представьте модель двойной спирали ДНК в виде витой лестницы с каркасом, сделанным из соединения, называемого сахарно-фосфатным. Ступени лестницы состоят из соединений, называемых нуклеотидами или основаниями. В молекуле ДНК четыре основания: аденин, цитозин, гуанин и тимин. На каждой ступеньке лестницы два из четырех нуклеотидов связаны водородной связью. Это пары оснований. Определенная последовательность пар оснований в молекуле ДНК - вот что объясняет различия в генетических признаках.
Розалинда Франклин и двойная спираль
Пока Уотсон и Крик изучали структуру ДНК, ученый по имени Розалинд Франклин разработал успешный метод получения рентгеновских снимков ДНК. На ее изображениях были обнаружены две перпендикулярные линии, образующие крестообразную форму в центре молекулы. Когда Франклин оставила свою должность в Королевском колледже, она оставила свои фотографии коллеге по имени Морис Уилкинс. Вскоре после этого Уилкинс передал эти предметы Уотсону и Крику. Как только Уотсон увидел фотографии Франклина, он понял, что перекрещивающаяся форма означает, что молекула ДНК должна быть двойной спиралью. Но их прорыв был далеко не полным.
Случайное открытие пары оснований
Уотсон и Крик знали, что ДНК содержит четыре основания и что они каким-то образом связаны друг с другом, создавая форму двойной спирали. Тем не менее, они изо всех сил пытались концептуализировать модель ДНК, которая была бы гладкой и без деформаций - такой, которая имела бы биохимический смысл. Ватсон построил картонные вырезы оснований и потратил время, переставляя их на столе, чтобы представить себе возможные конструкции. Однажды утром, перемещая части, он наткнулся на расположение баз, которое действительно имело смысл. Спустя годы Крик описал этот поворотный момент как произошедший «не по логике, а по интуиции».
Исследователи поняли, что когда аденин и тимин связываются друг с другом, они образуют ступеньку такой же длины, как ступенька из пары цитозин-гуанин. Если бы все перекладины состояли из одной из этих двух пар, все они были бы одинаковой длины, что предотвратить деформации и выпуклости двойной спирали, которые, как знали Уотсон и Крик, не могут существовать в реальной жизни. молекула.
Репликация ДНК
Уотсон и Крик рассудили, что если каждое из четырех оснований может связываться только с одним другим основанием, то молекула ДНК может быстро копировать себя во время репликации. В своей публикации 1953 года о своих открытиях в журнале Nature они писали: «… если дана последовательность оснований в одной цепи, то последовательность в другой цепи автоматически определяется. определенный." Модель двойной спирали ДНК Уотсона и Крика произвела революцию в науках о жизни и принесла бесчисленные достижения в таких областях исследований, как в виде:
- генетика
- медицина
- эволюционная биология