Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Η Δομή του DNA
- Rosalind Franklin και το διπλό ελίκι
- Μια αναπάντεχη ανακάλυψη του ζεύγους βάσεων
- Αναπαραγωγή DNA
Το 1953, δύο επιστήμονες με το όνομα Τζέιμς Γουότσον και Francis Crick λύνουν ένα μνημειώδες παζλ. Ανακάλυψαν τη δομή ενός μορίου που ονομάζεται νουκλεϊνικό οξύ δεοξυριβόζης - ή όπως γνωρίζουν οι περισσότεροι - DNA. Σχεδόν όλοι οι ζώντες οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, βασίζονται στο DNA για τη συσκευασία και την αντιγραφή γονιδίων. Ενώ οι επιστήμονες υποψιάζονταν κάτι τέτοιο πριν από το 1953, δεν γνώριζαν ακόμα πόσο το DNA αντιγράφηκε ή πακετάλεσε πληροφορίες κληρονομικότητας. Το κλειδί για την ικανότητα του DNA να διαιρεί και να αντιγράφει το ίδιο ήταν επίσης το κλειδί για την ανακάλυψη του Watson και του Crick: την ανακάλυψη ζευγών βάσεων.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Ο James Watson και ο Francis Crick ανέπτυξαν μοντέλα χρησιμοποιώντας εγκοπές από χαρτόνι που τους βοήθησαν να ανακαλύψουν ζευγάρια βάσεων με δοκιμασία και λάθος.
Η Δομή του DNA
Φανταστείτε το μοντέλο διπλής έλικας DNA ως στριμμένη σκάλα με πλαίσιο κατασκευασμένο από μια ένωση που ονομάζεται φωσφορική ζάχαρη. Τα σκαλοπάτια της σκάλας αποτελούνται από ενώσεις που ονομάζονται νουκλεοτίδια ή βάσεις. Υπάρχουν τέσσερις βάσεις στο μόριο ϋΝΑ: αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη και θυμίνη. Σε κάθε στύλο της σκάλας, δύο από τα τέσσερα νουκλεοτίδια συνδέονται μαζί με έναν δεσμό υδρογόνου. Αυτά είναι τα ζεύγη βάσεων. Η συγκεκριμένη αλληλουχία ζευγών βάσεων σε ένα μόριο DNA είναι αυτό που εξηγεί τις διαφορές στα γενετικά χαρακτηριστικά.
Rosalind Franklin και το διπλό ελίκι
Ενώ ο Watson και ο Crick μελετούσαν τη δομή του DNA, ένας επιστήμονας με το όνομα Rosalind Franklin ανέπτυξε μια επιτυχημένη μέθοδο για τη λήψη φωτογραφιών με ακτίνες Χ του DNA. Οι εικόνες της αποκάλυψαν δύο κάθετες γραμμές που δημιουργούσαν μια διασταυρούμενη μορφή στο κέντρο του μορίου. Όταν ο Franklin εγκατέλειψε τη θέση της στο King's College, άφησε τις φωτογραφίες της με έναν συνάδελφο που ονομάστηκε Maurice Wilkins. Λίγο μετά, ο Wilkins έδωσε αυτά τα στοιχεία στον Watson και τον Crick. Μόλις ο Watson είδε τις φωτογραφίες του Φράνκλιν, κατάλαβε ότι η διασταυρούμενη μορφή σήμαινε ότι το μόριο DNA πρέπει να είναι διπλή έλικα. Αλλά η πρόοδό τους δεν ήταν τελείως ολοκληρωμένη.
Μια αναπάντεχη ανακάλυψη του ζεύγους βάσεων
Ο Watson και ο Crick ήξεραν ότι το DNA περιείχε τέσσερις βάσεις και ότι ένωσαν το ένα με το άλλο κατά κάποιο τρόπο για να δημιουργήσουν το σχήμα διπλής έλικας. Παρόλα αυτά, αγωνίστηκαν να αντιληφθούν ένα μοντέλο DNA που ήταν ομαλό και χωρίς στελέχη - αυτό που έκανε βιοχημική αίσθηση. Ο Watson έχτισε τις διακοσμήσεις από χαρτόνι των βάσεων και ξόδεψε το χρόνο τους αναδιοργανώνοντας σε ένα τραπέζι για να τον βοηθήσει να φανταστεί πιθανές δομές. Ένα πρωί, κινούμενος τα κομμάτια γύρω, σκόνταψε σε μια διάταξη βάσεων που είχαν νόημα. Χρόνια αργότερα, ο Crick περιέγραψε αυτήν την κεντρική στιγμή ως να συμβαίνει "όχι με λογική, αλλά με απόλαυση".
Οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι όταν η αδενίνη και η θυμίνη συνδεόταν μεταξύ τους, σχημάτιζαν μια σκάλα που έβγαινε το ίδιο ακριβώς μήκος με ένα κοίλωμα από ζεύγος κυτοσίνης-γουανίνης. Αν όλα τα σκαλοπάτια αποτελούσαν ένα από αυτά τα δύο ζεύγη, όλα θα είχαν το ίδιο μήκος, πράγμα που θα εμπόδιζε τα στελέχη και τις εξογκώσεις στη διπλή έλικα που γνώριζε ο Watson και ο Crick ότι δεν μπορούσαν να υπάρξουν στο πραγματικό μόριο.
Αναπαραγωγή DNA
Οι Watson και Crick συνειδητοποίησαν επίσης τη σημασία των ζευγών βάσεων για την αναπαραγωγή του DNA. Η διπλή έλικα "αποσυνδέεται" σε δύο χωριστές έλικες κατά την αναπαραγωγή, διαιρώντας κάθε ζεύγος βάσεων. Το DNA είναι στη συνέχεια σε θέση να κατασκευάσει νέους κρίκους για να συνδεθεί σε κάθε ένα από τα αρχικά χωρισμένα κλώσματα, καταλήγοντας σε δύο μόρια που είναι και τα δύο ταυτόσημα με την αρχική διπλή έλικα.
Οι Watson και Crick ισχυρίστηκαν ότι εάν κάθε μία από τις τέσσερις βάσεις μπορούσε να συνδεθεί μόνο με μία άλλη βάση, τότε το μόριο του DNA θα μπορούσε να αντιγραφεί γρήγορα κατά την αναπαραγωγή. Στη δημοσίευσή τους του 1953 σχετικά με τα ευρήματά τους στο περιοδικό Nature, έγραψαν ότι "... εάν η ακολουθία βάσεων σε μια αλυσίδα δίνεται, τότε η ακολουθία στην άλλη αλυσίδα καθορίζεται αυτόματα". Το μοντέλο διπλής έλικας του DNA του Watson και Crick ξεκίνησε μια συνεχιζόμενη επανάσταση στις βιοεπιστήμες και είναι υπεύθυνη για αμέτρητες προόδους σε τομείς σπουδών όπως η γενετική, η ιατρική και η εξελικτική βιολογία.