เนื้อหา
- TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
- โครงสร้างของดีเอ็นเอ
- Rosalind Franklin และ Double Helix
- การค้นพบโดยบังเอิญของการจับคู่ฐาน
- การจำลองดีเอ็นเอ
ในปี 1953 นักวิทยาศาสตร์สองคนชื่อเจมส์วัตสันและฟรานซิสคริคได้ไขปริศนาอันน่าทึ่ง พวกเขาค้นพบโครงสร้างของโมเลกุลที่เรียกว่ากรดนิวคลีอิก Deoxyribose - หรือที่คนส่วนใหญ่รู้จัก - DNA สิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดรวมถึงมนุษย์พึ่งพา DNA ในการบรรจุและคัดลอกยีน ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยก่อนหน้านี้ในปี 1953 พวกเขายังไม่ทราบว่า DNA คัดลอกตัวเองหรือบรรจุข้อมูลการถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้อย่างไร กุญแจสำคัญในความสามารถของ DNA ในการแบ่งและคัดลอกตัวเองยังเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาของวัตสันและ Crick: การค้นพบคู่ฐาน
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
James Watson และ Francis Crick พัฒนาแบบจำลองโดยใช้กระดาษแข็งที่ช่วยให้พวกเขาค้นพบคู่ฐานอย่างบังเอิญผ่านการลองผิดลองถูก
โครงสร้างของดีเอ็นเอ
ลองนึกภาพรูปแบบดีเอ็นเอเกลียวคู่ในฐานะบันไดบิดที่มีโครงทำจากสารประกอบที่เรียกว่าน้ำตาลฟอสเฟต ขั้นตอนของบันไดประกอบด้วยสารประกอบที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์หรือเบส มีสี่ฐานในโมเลกุล DNA: อะดีนีน, ไซโตซีน, กัวนีนและไทมีน ในแต่ละขั้นของบันไดนั้นนิวคลีโอไทด์สองในสี่จะจับพันธะกับพันธะไฮโดรเจน เหล่านี้เป็นคู่ฐาน ลำดับของคู่เบสในโมเลกุล DNA คือสิ่งที่อธิบายถึงความแตกต่างในลักษณะทางพันธุกรรม
Rosalind Franklin และ Double Helix
ในขณะที่วัตสันและคริคศึกษาโครงสร้างดีเอ็นเอนักวิทยาศาสตร์ชื่อโรซาลินด์แฟรงคลินได้พัฒนาวิธีที่ประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ของดีเอ็นเอ ภาพของเธอเผยให้เห็นเส้นตั้งฉากสองเส้นที่สร้างเป็นรูปกากบาทอยู่ตรงกลางของโมเลกุล เมื่อแฟรงคลินออกจากตำแหน่งที่คิงส์คอลเลจเธอออกจากรูปถ่ายกับเพื่อนร่วมงานชื่อมอริซวิลกินส์ หลังจากนั้นไม่นาน Wilkins ก็มอบสิ่งของเหล่านี้ให้ Watson and Crick ทันทีที่วัตสันเห็นรูปถ่ายของแฟรงคลินเขาเข้าใจว่ารูปกากบาทหมายความว่าโมเลกุลดีเอ็นเอจะต้องเป็นเกลียวคู่ แต่การพัฒนาของพวกเขายังห่างไกลจากความสมบูรณ์
การค้นพบโดยบังเอิญของการจับคู่ฐาน
Watson และ Crick รู้ว่า DNA มีฐานสี่ฐานและพวกมันผูกมัดซึ่งกันและกันในบางวิธีเพื่อสร้างรูปร่างเกลียวคู่ ถึงกระนั้นพวกเขาก็ยังพยายามที่จะสร้างรูปแบบของ DNA ที่ราบรื่นและไม่มีสายพันธุ์ - ซึ่งทำให้เกิดความรู้สึกทางชีวเคมี วัตสันสร้างกระดาษแข็งพิลึกและใช้เวลาในการจัดเรียงใหม่บนโต๊ะเพื่อช่วยให้เขาจินตนาการถึงโครงสร้างที่เป็นไปได้ เช้าวันหนึ่งเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนไปรอบ ๆ เขาสะดุดกับการจัดเรียงของฐานที่ทำให้รู้สึก หลายปีต่อมา Crick เล่าถึงช่วงเวลาที่สำคัญนี้ว่าเกิดขึ้น“ ไม่ได้เกิดจากตรรกะ แต่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ”
นักวิจัยตระหนักว่าเมื่ออะดีนีนและไทมีนผูกมัดกันพวกมันก็กลายเป็นบันไดขั้นที่มีความยาวเท่ากันเท่ากับที่ทำจากคู่ของไซโตโนซีน - กัวนีน หาก rungs ทั้งหมดประกอบด้วยหนึ่งในสองคู่เหล่านั้นพวกเขาทั้งหมดจะมีความยาวเท่ากันซึ่งจะป้องกันไม่ให้สายพันธุ์และ bulges ในเกลียวคู่ที่ Watson และ Crick รู้ไม่สามารถอยู่ในโมเลกุลที่แท้จริง
การจำลองดีเอ็นเอ
วัตสันและคริกได้ตระหนักถึงความสำคัญของคู่เบสสำหรับการจำลองดีเอ็นเอ เกลียวคู่“ คลายซิป” ออกเป็นสองเส้นที่แยกกันระหว่างการเรพลิเคทโดยแบ่งแต่ละคู่เบส จากนั้น DNA สามารถสร้างเส้นใหม่เพื่อผูกพันกับแต่ละเส้นที่แยกจากกันทำให้เกิดโมเลกุลสองอันที่เหมือนกันกับเกลียวคู่เดิม
วัตสันและคริกให้เหตุผลว่าหากแต่ละสี่ฐานสามารถผูกพันกับฐานอื่น ๆ ได้เพียงอย่างเดียวโมเลกุล DNA ก็สามารถคัดลอกตัวเองได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการจำลองแบบ ในการตีพิมพ์ผลการค้นพบในนิตยสาร Nature ของพวกเขาในปี 1953 พวกเขาเขียนว่า "... หากมีการให้ลำดับของเบสในเชนหนึ่งแล้วจะมีการกำหนดลำดับของเชนอื่นโดยอัตโนมัติ" DNA เกลียวคู่ของวัตสันและคริกเปิดตัวการปฏิวัติอย่างต่อเนื่อง ในวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตและมีหน้าที่รับผิดชอบความก้าวหน้าที่นับไม่ถ้วนในสาขาการศึกษาเช่นพันธุศาสตร์การแพทย์และชีววิทยาวิวัฒนาการ