Leta 1953 sta dva znanstvenika z imenom James Watson in Francis Crick rešila monumentalno uganko. Odkrili so strukturo molekule, imenovane deoksiribozna nukleinska kislina - ali kot jo pozna večina ljudi - DNA. Skoraj vsi živi organizmi, vključno z ljudmi, se pri pakiranju in kopiranju genov zanašajo na DNK. Medtem ko so znanstveniki to sumili že pred letom 1953, še niso vedeli, kako se je DNA kopirala ali pakirala podatke o dednosti. Ključ do sposobnosti DNA, da se deli in kopira, je bil tudi ključ do preboja Watsona in Cricka: odkritje baznih parov.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
James Watson in Francis Crick sta razvila modele z uporabo izrezov iz kartona, ki so jim pomagali, da so s poskusi in napakami naključno odkrili osnovne pare.
Struktura DNK
Predstavljajte si model dvojne vijačnice DNA kot zvito lestev z okvirjem iz spojine, imenovane sladkor-fosfat. Prečke lestve so sestavljene iz spojin, imenovanih nukleotidi ali baze. V molekuli DNA obstajajo štiri baze: adenin, citozin, gvanin in timin. V vsaki stopnici lestve se dva od štirih nukleotidov povežeta skupaj z vodikovo vezjo. To so osnovni pari. Posebno zaporedje baznih parov v molekuli DNA je tisto, kar predstavlja razlike v genetskih lastnostih.
Rosalind Franklin in dvojna vijačnica
Medtem ko sta Watson in Crick preučevala strukturo DNK, je znanstvenica po imenu Rosalind Franklin razvila uspešno metodo za rentgensko fotografiranje DNK. Njene slike so razkrile dve pravokotni črti, ki sta ustvarili križno obliko v središču molekule. Ko je Franklin zapustila položaj na King's Collegeu, je svoje fotografije pustila s kolegom po imenu Maurice Wilkins. Kmalu zatem je Wilkins te predmete dal Watsonu in Cricku. Takoj ko je Watson zagledal Franklinove fotografije, je razumel, da križasta oblika pomeni, da mora biti molekula DNA dvojna vijačnica. Toda njihov preboj še zdaleč ni bil popoln.
Nenavadno odkritje osnovnega seznanjanja
Watson in Crick sta vedela, da DNK vsebuje štiri baze in da se med seboj na nek način vežejo, da ustvarijo obliko dvojne vijačnice. Kljub temu so se trudili, da bi zasnovali model DNK, ki je bil gladek in brez sevov - tisti, ki je imel biokemičen smisel. Watson je zgradil kartonske izreze podstavkov in porabil čas, da jih je preuredil na mizo, da bi si lažje predstavljal možne strukture. Nekega jutra je, ko je premikal koščke, naletel na razporeditev baz, ki so bile smiselne. Leta pozneje je Crick ta ključni trenutek opisal kot "ne z logiko, ampak zaradi naključnosti".
Raziskovalci so ugotovili, da ko sta se adenin in timin povezala med seboj, sta oblikovala stopnico z natančno enako dolžino kot stopnica iz para citozin-gvanin. Če bi vse stopnice sestavljali eden od teh dveh parov, bi bile vse enake dolžine, kar bi preprečiti napetosti in izbokline v dvojni vijačnici, za katere sta Watson in Crick vedela, da v resnici ne morejo obstajati molekula.
Replikacija DNA
Watson in Crick sta sklepala, da če bi se lahko vsaka od štirih baz povezala le z eno drugo bazo, bi se molekula DNA med kopiranjem lahko hitro kopirala. V svoji publikaciji iz leta 1953 o svojih ugotovitvah v reviji Nature so zapisali: "… če je podano zaporedje osnov na eni verigi, potem je zaporedje na drugi verigi samodejno odločno. " Model dvojne vijačnice Watson in Crick je sprožil neprekinjeno revolucijo na področju znanosti o življenju in je odgovoren za nešteto napredkov na področjih preučevanja kot:
- genetike
- zdravilo
- evolucijska biologija