V roku 1953 dvaja vedci menom James Watson a Francis Crick vyriešili monumentálnu hádanku. Objavili štruktúru molekuly nazývanej nukleová kyselina deoxyribóza - alebo ako ju väčšina ľudí vie - DNA. Takmer všetky živé organizmy vrátane ľudí sa spoliehajú na DNA pri balení a kopírovaní génov. Zatiaľ čo to vedci tušili pred rokom 1953, ešte nevedeli, ako sa DNA kopírovala alebo zbalila informácie o dedičnosti. Kľúč k schopnosti DNA deliť sa a kopírovať sa bol tiež kľúčom k prielomu Watsona a Cricka: objav bázových párov.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
James Watson a Francis Crick vyvinuli modely pomocou lepenkových výrezov, ktoré im pomohli náhodne objaviť páry párov báz metódou pokus-omyl.
Štruktúra DNA
Predstavte si model dvojitej špirály DNA ako skrútený rebrík s rámom vyrobeným zo zlúčeniny zvanej cukor-fosfát. Príčky rebríka pozostávajú zo zlúčenín nazývaných nukleotidy alebo bázy. V molekule DNA sú štyri bázy: adenín, cytozín, guanín a tymín. V každej priečke rebríka sa dva zo štyroch nukleotidov viažu spolu s vodíkovou väzbou. Toto sú základné páry. Rozdiel v genetických vlastnostiach predstavuje konkrétna sekvencia párov báz v molekule DNA.
Rosalind Franklin a dvojitá špirála
Zatiaľ čo Watson a Crick študovali štruktúru DNA, vedkyňa menom Rosalind Franklin vyvinula úspešnú metódu na zhotovovanie röntgenových fotografií DNA. Jej snímky odhalili dve kolmé čiary vytvárajúce krížom krážovaný tvar v strede molekuly. Keď Franklin opustil svoju pozíciu na King’s College, zanechala svoje fotografie s kolegom menom Maurice Wilkins. Krátko nato dal Wilkins tieto predmety Watsonovi a Crickovi. Hneď ako Watson uvidel Franklinove fotografie, pochopil, že krížový tvar znamená, že molekula DNA musí byť dvojzávitnica. Ich prielom však nebol ani zďaleka úplný.
Náhodný objav párovania základne
Watson a Crick vedeli, že DNA obsahuje štyri bázy a že sa navzájom nejakým spôsobom spojili, aby vytvorili tvar dvojzávitnice. Stále sa snažili konceptualizovať model DNA, ktorý bol hladký a bez kmeňov - taký, ktorý dával biochemický zmysel. Watson zostrojil lepenkové výrezy základní a čas strávil ich preusporiadaním na stôl, aby mu pomohol predstaviť si možné štruktúry. Jedného rána, keď kúsky posúval, narazil na usporiadanie základní, ktoré dávali zmysel. O niekoľko rokov neskôr Crick opísal tento rozhodujúci okamih, ktorý sa udial „nie logicky, ale náhodne“.
Vedci si uvedomili, že keď sa adenín a tymín navzájom spojili, vytvorili rebríkovú priečku rovnakej presnej dĺžky ako priečka vyrobená z páru cytozín-guanín. Keby všetky priečky pozostávali z jedného z týchto dvoch párov, boli by všetky rovnako dlhé, čo by bolo zabrániť napínaniu a vypuklinám v dvojzávitnici, o ktorých Watson a Crick vedeli, že v skutočnosti nemôžu existovať molekula.
Replikácia DNA
Watson a Crick usúdili, že ak by sa každá zo štyroch báz mohla viazať iba na jednu ďalšiu bázu, potom by sa molekula DNA mohla počas replikácie rýchlo skopírovať. Vo svojej publikácii z roku 1953 o svojich zisteniach v časopise Nature napísali „… ak je uvedená sekvencia báz na jednom reťazci, potom je sekvencia na druhom reťazci automaticky rozhodnuté. “ Watsonov a Crickov model dvojitej špirály DNA spustil prebiehajúcu revolúciu v biologických vedách a je zodpovedný za nespočetný pokrok v študijných odboroch, ako je napríklad ako:
- genetika
- medicína
- evolučná biológia