Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Структура ДНК
- Розалинда Франклин и двойная спираль
- Случайное открытие парного соединения
- Репликация ДНК
В 1953 году два ученых по имени Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик решили монументальную головоломку. Они обнаружили структуру молекулы, называемой дезоксирибозной нуклеиновой кислотой - или, как большинство людей знают это - ДНК. Почти все живые организмы, включая людей, полагаются на ДНК для упаковки и копирования генов. В то время как ученые подозревали это до 1953 года, они еще не знали, как ДНК копировала или упаковывала информацию о наследственности. Ключ к способности ДНК делиться и копировать сам был также ключом к прорыву Уотсона и Крика: открытию пар оснований.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик разработали модели с использованием картонных вырезов, которые помогли им случайно обнаружить пары оснований методом проб и ошибок.
Структура ДНК
Представьте, что модель двойной спирали ДНК представляет собой витую лестницу с каркасом из соединения под названием сахар-фосфат. Ступени лестницы состоят из соединений, называемых нуклеотидами или основаниями. В молекуле ДНК есть четыре основания: аденин, цитозин, гуанин и тимин. В каждой ступени лестницы два из четырех нуклеотидов связаны водородной связью. Это базовые пары. Конкретная последовательность пар оснований в молекуле ДНК объясняет различия в генетических признаках.
Розалинда Франклин и двойная спираль
В то время как Уотсон и Крик изучали структуру ДНК, ученый по имени Розалинда Франклин разработала успешный метод получения рентгеновских снимков ДНК. Ее изображения выявили две перпендикулярные линии, создающие крестообразную форму в центре молекулы. Когда Франклин оставила свою должность в Королевском колледже, она оставила свои фотографии коллеге по имени Морис Уилкинс. Вскоре после этого Уилкинс передал эти предметы Уотсону и Крику. Как только Уотсон увидел фотографии Франклина, он понял, что форма креста означает, что молекула ДНК должна быть двойной спиралью. Но их прорыв был далеко не полным.
Случайное открытие парного соединения
Уотсон и Крик знали, что ДНК содержит четыре основания и что они каким-то образом связаны друг с другом, создавая форму двойной спирали. Тем не менее, они изо всех сил пытались концептуализировать модель ДНК, которая была бы гладкой и без деформаций - та, которая имела биохимический смысл. Уотсон строил картонные вырезы оснований и проводил время, расставляя их на столе, чтобы помочь ему представить возможные конструкции. Однажды утром, передвигая осколки, он наткнулся на расположение баз, которое имело смысл. Спустя годы Крик описал этот поворотный момент как «не по логике, а по счастливой случайности».
Исследователи поняли, что, когда аденин и тимин связаны друг с другом, они образуют лестничную ступеньку той же длины, что и ступенька из пары цитозин-гуанин. Если бы все ступени состояли из одной из этих двух пар, все они были бы одинаковой длины, что предотвратило бы деформации и выпуклости в двойной спирали, которые, как знал Уотсон и Крик, не могли существовать в реальной молекуле.
Репликация ДНК
Уотсон и Крик также поняли значение пар оснований для репликации ДНК. Во время репликации двойная спираль «расстегивается» на две отдельные нити, разделяя каждую пару оснований. Затем ДНК способна создавать новые нити для связи с каждой из исходных отдельных нитей, в результате чего образуются две молекулы, обе из которых идентичны исходной двойной спирали.
Уотсон и Крик рассуждали, что если каждое из четырех оснований может связываться только с одним другим основанием, то молекула ДНК может быстро копировать себя во время репликации. В своей публикации 1953 года о своих находках в журнале Nature они написали: «… если дана последовательность оснований в одной цепи, то последовательность в другой цепи определяется автоматически». Модель ДНК Уотсона и Крика с двойной спиралью начала непрерывную революцию в области наук о жизни и отвечает за бесчисленные достижения в таких областях, как генетика, медицина и эволюционная биология.