У 1953 році двоє вчених на ім'я Джеймс Уотсон і Френсіс Крик розгадали монументальну головоломку. Вони виявили структуру молекули, яка називається нуклеїнова кислота дезоксирибози - або, як відомо більшості людей - ДНК. Майже всі живі організми, включаючи людей, покладаються на ДНК для упаковки та копіювання генів. Хоча вчені підозрювали це до 1953 року, вони ще не знали, як ДНК копіювала себе або упаковувала інформацію про спадковість. Ключ до здатності ДНК ділитися та копіювати себе також був ключем до прориву Уотсона та Крика: відкриття пар основ.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Джеймс Уотсон і Френсіс Крик розробили моделі, використовуючи вирізи з картону, які допомогли їм випадково виявити пари основ шляхом спроб і помилок.
Структура ДНК
Уявіть собі модель подвійної спіралі ДНК як виту драбину з каркасом із сполуки, яка називається цукрофосфат. Сходинки драбини складаються із сполук, які називаються нуклеотидами, або основами. У молекулі ДНК є чотири основи: аденін, цитозин, гуанін і тимін. У кожному ступені сходів два з чотирьох нуклеотидів зв’язуються разом з водневим зв’язком. Це пари основ. Особлива послідовність пар основ в молекулі ДНК - це те, що пояснює відмінності в генетичних ознаках.
Розалінда Франклін і Подвійна спіраль
Поки Уотсон і Крик вивчали структуру ДНК, вчений на ім'я Розалінд Франклін розробив успішний метод зйомки рентгенівських фотографій ДНК. На її зображеннях виявлені дві перпендикулярні лінії, що створюють хрестоподібну форму в центрі молекули. Коли Франклін залишив свою посаду в Кінгз-коледжі, вона залишила свої фотографії у колеги на ім'я Моріс Вілкінс. Незабаром після цього Вілкінс передав ці предмети Ватсону та Крику. Як тільки Ватсон побачив фотографії Франкліна, він зрозумів, що перехресна форма означає, що молекула ДНК має бути подвійною спіраллю. Але їх прорив був далеко не повним.
Безтурботне відкриття сполучення баз
Уотсон і Крик знали, що ДНК містить чотири основи і що вони якимось чином зв’язані між собою, щоб створити форму подвійної спіралі. Тим не менше, вони намагалися концептуалізувати модель ДНК, яка була гладкою і без штамів - та, яка мала біохімічний сенс. Уотсон побудував картонні вирізи підстав і витратив час на перестановку їх на столі, щоб допомогти йому уявити можливі конструкції. Одного ранку, пересуваючи шматки, він натрапив на розташування баз, які справді мали сенс. Роками пізніше Крик описав цей ключовий момент як "не за логікою, а через випадковість".
Дослідники зрозуміли, що коли аденін і тимін зв’язуються між собою, вони утворюють сходи, що мають однакову довжину, як сходинка з пари цитозин-гуанін. Якби всі ступені мали одну з цих двох пар, вони мали б однакову довжину запобігти деформаціям і опуклостям подвійної спіралі, про які Уотсон і Крик знали, що не можуть існувати в реальності молекула.
Реплікація ДНК
Уотсон і Крик міркували, що якщо кожна з чотирьох основ може зв'язуватися лише з однією іншою основою, то молекула ДНК може швидко скопіюватися під час реплікації. У своїй публікації 1953 року про свої висновки в журналі Nature вони писали: «… якщо вказана послідовність основ на одному ланцюгу, то послідовність на іншому ланцюгу автоматично рішуче ". Модель подвійної спіралі Уотсона і Крика розпочала триваючу революцію в науках про життя і відповідає за незліченні досягнення в таких областях дослідження, як як:
- генетика
- ліки
- еволюційна біологія