Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Strukturen för DNA
- Rosalind Franklin och den dubbla helixen
- En serendipitös upptäckt av basparning
- DNA-replikation
1953 löste två forskare vid namn James Watson och Francis Crick ett monumentalt pussel. De upptäckte strukturen i en molekyl som kallas deoxyribosnukleinsyra - eller som de flesta känner till det - DNA. Nästan alla levande organismer, inklusive människor, förlitar sig på DNA för att paketera och kopiera gener. Medan forskare misstänkte detta före 1953, visste de ännu inte hur DNA kopierade sig själv eller paketerade arvelighetsinformation. Nyckeln till DNA: s förmåga att dela upp och kopiera sig själv var också nyckeln till Watson och Cricks genombrott: upptäckten av baspar.
TL; DR (för lång; läste inte)
James Watson och Francis Crick utvecklade modeller med kartongutskärningar som hjälpte dem att upptäcka baspar serendipitöst genom test och fel.
Strukturen för DNA
Föreställ dig DNA-helixmodellen som en vriden stege med en ram av en förening som kallas sockerfosfat. Stegens spår består av föreningar som kallas nukleotider eller baser. Det finns fyra baser i DNA-molekylen: adenin, cytosin, guanin och tymin. I varje steg på stegen binds två av de fyra nukleotiderna tillsammans med en vätebindning. Dessa är baspar. Den specifika sekvensen av baspar i en DNA-molekyl är vad som står för skillnader i genetiska egenskaper.
Rosalind Franklin och den dubbla helixen
Medan Watson och Crick studerade DNA-struktur, utvecklade en forskare vid namn Rosalind Franklin en framgångsrik metod för att ta röntgenfotografier av DNA. Hennes bilder avslöjade två vinkelräta linjer som skapade en korsform i mitten av molekylen. När Franklin lämnade sin position på King's College lämnade hon sina fotografier med en kollega vid namn Maurice Wilkins. Strax efter gav Wilkins dessa föremål till Watson och Crick. Så snart Watson såg Franklins fotografier, förstod han att crisscrossformen innebar att DNA-molekylen måste vara en dubbel spiral. Men deras genombrott var långt ifrån fullständigt.
En serendipitös upptäckt av basparning
Watson och Crick visste att DNA innehöll fyra baser, och att de band på varandra på något sätt för att skapa den dubbla spiralformen. Fortfarande kämpade de för att föreställa sig en modell av DNA som var smidig och utan stammar - en som gjorde biokemisk mening. Watson byggde kartongutskärningar av baserna och spenderade tid på att ordna dem på ett bord för att hjälpa honom att föreställa sig möjliga strukturer. En morgon, flyttade han på bitarna, snubblade han över ett arrangemang av baser som var vettigt. År senare beskrev Crick detta avgörande ögonblick som händer "inte genom logik utan genom serendipity."
Forskarna insåg att när adenin och tymin var bundna till varandra bildade de en stege som var lika exakt längd som en ring gjord av ett cytosin-guaninpar. Om alla spår bestod av ett av dessa två par, skulle de alla ha samma längd, vilket skulle förhindra att stammar och utbuktningar i den dubbla spiralen som Watson och Crick visste inte kunde existera i den verkliga molekylen.
DNA-replikation
Watson och Crick insåg också basparnas betydelse för DNA-replikation. Den dubbla helixen "lossar" i två separata strängar under replikering och delar varje baspar. DNA kan sedan bygga nya strängar för att binda till var och en av de ursprungliga separerade strängarna, vilket resulterar i två molekyler som båda är identiska med den ursprungliga dubbla spiralen.
Watson och Crick resonerade att om var och en av de fyra baserna bara kunde binda till en annan bas, så skulle DNA-molekylen snabbt kunna kopiera sig under replikering. I sin publikation 1953 om sina resultat i tidningen Nature skrev de "... om sekvensen av baser på en kedja ges, bestäms sekvensen på den andra kedjan automatiskt." Watson och Cricks dubbel spiralmodell av DNA startade en pågående revolution inom biovetenskap och ansvarar för otaliga framsteg inom studierområden som genetik, medicin och evolutionär biologi.