DNA double helix อายุ 50 ปี!
ในวันเสาร์ที่ 28 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2496 นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์สองคนคือ เจ วัตสัน และ เอฟ คริก ในร้านอาหารเล็กๆ อินทรีในเคมบริดจ์พวกเขาประกาศกับกลุ่มคนที่มาทานอาหารกลางวันว่าพวกเขาได้ค้นพบความลับของชีวิต หลายปีต่อมา Odile ภรรยาของ F. Crick กล่าวว่าแน่นอนว่าเธอไม่เชื่อเขา: เมื่อเขากลับมาถึงบ้านเขามักจะพูดแบบนั้น แต่กลับกลายเป็นว่านี่เป็นความผิดพลาด คราวนี้ไม่มีข้อผิดพลาด และด้วยคำกล่าวนี้ การปฏิวัติทางชีววิทยาจึงเริ่มต้นขึ้นและดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้
25 เมษายน 2496 ในนิตยสาร ธรรมชาติสามบทความเกี่ยวกับโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกปรากฏขึ้นพร้อมกัน หนึ่งในนั้นเขียนโดย J. Watson และ F. Crick โครงสร้างของโมเลกุล DNA ในรูปแบบของเกลียวคู่ถูกเสนอ ในอีกสองเรื่องที่เขียนโดย M. Wilkins, A. Stokes, G. Wilson, R. Franklin และ R. Gosling ข้อมูลการทดลองถูกนำเสนอเพื่อยืนยันโครงสร้างเกลียวของโมเลกุลดีเอ็นเอ เรื่องราวของการค้นพบเกลียวคู่ของ DNA นั้นคล้ายกับนวนิยายผจญภัยและสมควรได้รับบทสรุปสั้น ๆ อย่างน้อยที่สุด
N.K. โคลต์ซอฟ (2415-2483) นักเรียนของเขา N.V. Timofeev-Resovsky (1900–1981) นำแนวคิดเหล่านี้มาพัฒนาเป็นหลักการของการทำซ้ำแบบผันแปรของสารพันธุกรรม นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Max Delbrück (1906–1981; รางวัลโนเบลปี 1969) ใช้งานในช่วงกลางทศวรรษ 1930 ที่สถาบันเคมี Kaiser Wilhelm ในกรุงเบอร์ลิน ภายใต้อิทธิพลของ Timofeev-Ressovsky เขาสนใจชีววิทยามากจนเขาละทิ้งฟิสิกส์และกลายเป็นนักชีววิทยา
เป็นเวลานานตามคำจำกัดความของชีวิตที่กำหนดโดย Engels นักชีววิทยาเชื่อว่าโปรตีนพิเศษบางชนิดเป็นสารพันธุกรรม ไม่มีใครคิดว่ากรดนิวคลีอิกสามารถมีส่วนเกี่ยวข้องกับยีนได้ พวกมันดูง่ายเกินไป สิ่งนี้ดำเนินต่อไปจนถึงปีพ. ศ. 2487 เมื่อมีการค้นพบซึ่งเปลี่ยนแปลงการพัฒนาทางชีววิทยาเพิ่มเติมทั้งหมดอย่างสิ้นเชิง
ในปีนี้ Oswald Avery, Colin McLeod และ McLean McCarthy ได้ตีพิมพ์บทความที่ระบุว่าใน pneumococci คุณสมบัติที่สืบทอดมาจากแบคทีเรียตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งโดยใช้ DNA บริสุทธิ์นั่นคือ DNA เป็นสารของกรรมพันธุ์ McCarthy และ Avery แสดงให้เห็นว่าการรักษา DNA ด้วยเอนไซม์แยก DNA (DNase) ทำให้สูญเสียคุณสมบัติของยีนไป ยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใดการค้นพบนี้จึงไม่ได้รับรางวัลโนเบล
ก่อนหน้านั้นไม่นาน ในปี 1940 L. Pauling (1901–1994; Nobel Prizes in 1954 และ 1962) และ M. Delbrück ได้พัฒนาแนวคิดของการเสริมระดับโมเลกุลในปฏิกิริยาแอนติเจนและแอนติบอดี ในปีเดียวกัน Pauling และ R. Corey ได้แสดงให้เห็นว่าสายโซ่โพลีเปปไทด์สามารถสร้างโครงสร้างที่เป็นเกลียวได้ และต่อมาในปี 1951 Pauling ได้พัฒนาทฤษฎีที่ทำให้สามารถทำนายประเภทของรูปแบบเอ็กซ์เรย์สำหรับโครงสร้างที่เป็นเกลียวต่างๆ
หลังจากการค้นพบ Avery et al. แม้ว่าจะไม่ได้โน้มน้าวผู้สนับสนุนทฤษฎียีนโปรตีน แต่ก็เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องกำหนดโครงสร้างของดีเอ็นเอ ในบรรดาผู้ที่เข้าใจถึงความสำคัญของ DNA สำหรับชีววิทยา การแข่งขันเพื่อผลลัพธ์เริ่มต้นขึ้นพร้อมกับการแข่งขันที่ดุเดือด
เครื่องเอ็กซ์เรย์ที่ใช้ในปี 1940 เพื่อศึกษาโครงสร้างผลึกของกรดอะมิโนและเปปไทด์
ในปี พ.ศ. 2490-2593 E. Chargaff บนพื้นฐานของการทดลองจำนวนมากได้กำหนดกฎการติดต่อระหว่างนิวคลีโอไทด์ใน DNA: จำนวนของฐาน purine และ pyrimidine เท่ากันและจำนวนของฐาน adenine เท่ากับจำนวนของฐาน thymine และจำนวน ของเบสกวานีนเท่ากับจำนวนไซโตซีนเบส
งานโครงสร้างชิ้นแรก (S.Ferberg, 1949, 1952) แสดงให้เห็นว่า DNA มีโครงสร้างเป็นเกลียว ด้วยประสบการณ์มากมายในการกำหนดโครงสร้างของโปรตีนจากรังสีเอกซ์ Pauling สามารถแก้ปัญหาโครงสร้างของ DNA ได้อย่างรวดเร็วอย่างไม่ต้องสงสัย ถ้าเขาได้รับรังสีเอกซ์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ไม่มีเลย และจากสิ่งที่เขาได้รับมา เขาไม่สามารถตัดสินใจอย่างไม่คลุมเครือเพื่อสนับสนุนหนึ่งในโครงสร้างที่เป็นไปได้ เป็นผลให้ในความเร่งรีบในการเผยแพร่ผลลัพธ์ Pauling เลือกตัวเลือกที่ไม่ถูกต้อง: ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อต้นปี 2496 เขาเสนอโครงสร้างในรูปแบบของเกลียวสามเกลียวซึ่งฟอสเฟตตกค้างเป็นแกนแข็งและ ฐานไนโตรเจนตั้งอยู่บนขอบ
หลายปีต่อมา เมื่อนึกถึงเรื่องราวของการค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ วัตสันกล่าวว่า “ไลนัส [พอลลิง] ไม่สมควรที่จะเดาวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้อง เขาไม่ได้อ่านบทความและไม่ได้พูดคุยกับใคร ยิ่งกว่านั้น เขายังลืมบทความของเขาเองกับDelbrück ซึ่งพูดถึงความสมบูรณ์ของการจำลองแบบของยีน เขาคิดว่าเขาสามารถหาโครงสร้างได้เพียงเพราะเขาฉลาดมาก”
เมื่อวัตสันและคริกเริ่มทำงานเกี่ยวกับโครงสร้างของดีเอ็นเอ หลายคนก็ทราบกันดีอยู่แล้ว ยังคงต้องได้รับข้อมูลโครงสร้างเอ็กซ์เรย์ที่เชื่อถือได้และตีความข้อมูลเหล่านี้บนพื้นฐานของข้อมูลที่มีอยู่แล้วในขณะนั้น ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรได้รับการอธิบายไว้อย่างดีในหนังสือที่มีชื่อเสียงโดย J. Watson "Double Helix" แม้ว่าจะมีการนำเสนอข้อเท็จจริงหลายอย่างในลักษณะที่เป็นอัตนัย
J. Watson และ F. Crick ใกล้การค้นพบครั้งยิ่งใหญ่
แน่นอน เพื่อสร้างแบบจำลองเกลียวคู่ จำเป็นต้องมีความรู้และสัญชาตญาณที่กว้างขวาง แต่หากไม่มีเหตุบังเอิญหลายครั้ง แบบจำลองอาจปรากฏขึ้นในอีกหลายเดือนต่อมา และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อาจเป็นผู้เขียนแบบจำลองนี้ นี่คือตัวอย่างบางส่วน.
โรซาลินด์ แฟรงคลิน (ค.ศ. 1920–1958) ผู้ซึ่งทำงานร่วมกับเอ็ม. วิลกินส์ (รางวัลโนเบลในปี 2505) ที่คิงส์คอลเลจ (ลอนดอน) ได้รับการเอ็กซ์เรย์ดีเอ็นเอคุณภาพสูงที่สุด แต่งานนี้ไม่น่าสนใจสำหรับเธอ เธอคิดว่ามันเป็นงานประจำและไม่รีบร้อนที่จะสรุป สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยความสัมพันธ์ที่ไม่ดีของเธอกับวิลกินส์
ในตอนต้นของปี 2496 วิลกินส์โดยไม่รู้อาร์แฟรงคลินแสดงภาพรังสีของเธอให้วัตสัน นอกจากนี้ ในเดือนกุมภาพันธ์ของปีเดียวกัน Max Perutz ยังได้แสดงรายงานประจำปีของ Medical Research Council ให้กับ Watson และ Crick พร้อมภาพรวมของงานของพนักงานชั้นนำทั้งหมด รวมถึง R. Franklin นั่นก็เพียงพอแล้วสำหรับ F. Crick และ J. Watson ที่จะเข้าใจว่าโมเลกุล DNA ควรจัดเรียงอย่างไร
X-ray ของ DNA ที่ได้จาก R. Franklin
ในบทความโดย Wilkins et al. ตีพิมพ์ในฉบับเดียวกัน ธรรมชาติซึ่งเหมือนกับบทความของวัตสันและคริก แสดงให้เห็นว่า เมื่อพิจารณาจากรูปแบบเอกซเรย์แล้ว โครงสร้างของดีเอ็นเอจากแหล่งต่างๆ จะใกล้เคียงกัน และเป็นเกลียวซึ่งมีฐานไนโตรเจนอยู่ภายใน และมีฟอสเฟตตกค้างอยู่ภายนอก
บทความโดย R. Franklin (กับนักเรียนของเธอ R. Gosling) เขียนขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2496 ในบทความฉบับแรกเธอได้อธิบายโครงสร้างของ DNA ในรูปแบบของโคแอกเซียลสองตัวและเลื่อนสัมพันธ์กันตามแนวแกน เกลียวที่มีฐานไนโตรเจนอยู่ภายในและฟอสเฟตภายนอก ตามที่เธอกล่าว ระยะพิทช์ของเกลียวดีเอ็นเอในรูปแบบ B (กล่าวคือ ที่ความชื้นสัมพัทธ์ >70%) คือ 3.4 นาโนเมตร และมีนิวคลีโอไทด์ 10 ตัวต่อเทิร์น แฟรงคลินไม่ได้สร้างแบบจำลองต่างจากวัตสันและคริก สำหรับเธอ ดีเอ็นเอไม่น่าสนใจที่จะศึกษามากไปกว่าถ่านหินและคาร์บอน ซึ่งเธอเคยศึกษาในฝรั่งเศสก่อนที่จะมาที่ King's College
เมื่อเธอเรียนรู้เกี่ยวกับโมเดล Watson-Crick เธอจึงเพิ่มด้วยมือในบทความเวอร์ชันสุดท้าย: "ดังนั้น แนวคิดทั่วไปของเราจึงไม่ขัดแย้งกับโมเดล Watson และ Crick ที่ให้ไว้ในบทความที่แล้ว" ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจเพราะ โมเดลนี้ใช้ข้อมูลการทดลองของเธอ แต่ทั้งวัตสันและคริก ทั้งที่มีความสัมพันธ์ฉันมิตรมากที่สุดกับอาร์ แฟรงคลิน ก็ไม่เคยบอกเธอว่าหลายปีหลังจากที่เธอเสียชีวิต พวกเขาพูดซ้ำในที่สาธารณะหลายครั้ง - ว่าหากไม่มีข้อมูลของเธอ พวกเขาก็จะไม่สามารถสร้างแบบจำลองได้
R. Franklin (ซ้ายสุด) ในการประชุมกับเพื่อนร่วมงานในปารีส
อาร์. แฟรงคลินเสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งในปี 2501 หลายคนเชื่อว่าหากเธอมีชีวิตอยู่จนถึงปี 2505 คณะกรรมการโนเบลจะต้องฝ่าฝืนกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดและให้รางวัลนักวิทยาศาสตร์ไม่ใช่สามคน แต่เป็นสี่คน ในการรับรู้ถึงความสำเร็จของเธอและวิลกินส์ อาคารหลังหนึ่งที่ King's College ได้รับการตั้งชื่อว่า "Franklin-Wilkins" ซึ่งเชื่อมโยงชื่อของคนที่แทบไม่คุยกันเลย
เมื่อคุ้นเคยกับบทความของวัตสันและคริกแล้ว (ดูด้านล่าง) ทุกคนต้องประหลาดใจกับหนังสือที่มีปริมาณน้อยและสไตล์ที่ลื่นไหล ผู้เขียนเข้าใจดีถึงความสำคัญของการค้นพบนี้อย่างสมบูรณ์ และถึงกระนั้นก็จำกัดตัวเองไว้ที่คำอธิบายของแบบจำลองและข้อบ่งชี้สั้น ๆ ว่า "จากการจับคู่ที่สันนิษฐาน ... กลไกที่เป็นไปได้สำหรับการคัดลอกสารพันธุกรรมจะตามมาในทันที" ตัวแบบนั้นถ่ายราวกับว่า "จากเพดาน" - ไม่มีข้อบ่งชี้ว่าได้รับอย่างไร ไม่ได้ระบุลักษณะโครงสร้างของมัน ยกเว้นระยะพิทช์และจำนวนนิวคลีโอไทด์ต่อระยะพิทช์เกลียว การก่อตัวของคู่ยังไม่ชัดเจนเพราะ ในเวลานั้นมีการใช้ระบบการนับอะตอมสองระบบในไพริมิดีน บทความนี้ประกอบด้วยภาพวาดเพียงภาพเดียวโดยภรรยาของ F. Crick อย่างไรก็ตาม สำหรับนักชีววิทยาทั่วไป เอกสารของวิลกินส์และแฟรงคลินที่มีผลึกล้นเกินนั้นอ่านยาก ในขณะที่ทุกคนเข้าใจกระดาษของวัตสันและคริก
ต่อมา ทั้งวัตสันและคริกยอมรับว่าพวกเขากลัวที่จะระบุรายละเอียดทั้งหมดในบทความแรก นี้ทำในบทความที่สองเรื่อง "Genetic Implications from the Structure of DNA" และตีพิมพ์ใน ธรรมชาติวันที่ 30 พฤษภาคม ปีเดียวกัน โดยให้เหตุผลสำหรับแบบจำลอง มิติและรายละเอียดทั้งหมดของโครงสร้างดีเอ็นเอ วงจรของการสร้างลูกโซ่และการจับคู่เบส และอภิปรายความหมายที่หลากหลายสำหรับพันธุกรรม ลักษณะและน้ำเสียงของการนำเสนอแสดงให้เห็นว่าผู้เขียนค่อนข้างมั่นใจในความถูกต้องและความสำคัญของการค้นพบ จริงอยู่ พวกเขาเชื่อมต่อคู่ G–C ด้วยพันธะไฮโดรเจนเพียงสองพันธะ แต่อีกหนึ่งปีต่อมาพวกเขาระบุในบทความเกี่ยวกับระเบียบวิธีวิจัยว่าสามารถเกิดพันธะสามพันธะได้ ในไม่ช้า Pauling ก็ยืนยันสิ่งนี้ด้วยการคำนวณ
การค้นพบของวัตสันและคริกแสดงให้เห็นว่าข้อมูลทางพันธุกรรมเขียนด้วยดีเอ็นเอด้วยตัวอักษรสี่ตัว แต่ต้องใช้เวลาอีก 20 ปีในการเรียนรู้วิธีการอ่าน ทันทีที่เกิดคำถามว่ารหัสพันธุกรรมควรเป็นอย่างไร คำตอบนี้ถูกเสนอในปี 1954 โดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี G.A. Gamow *: ข้อมูลใน DNA ถูกเข้ารหัสโดยทริปเปิ้ลของนิวคลีโอไทด์ - codons สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองในปี 2504 โดย F. Crick และ S. Brenner จากนั้นภายใน 3-4 ปีในผลงานของ M. Nirenberg (รางวัลโนเบลปี 1965), S. Ochoa (รางวัลโนเบลปี 1959), H. Korana (รางวัลโนเบลปี 1965) และอื่น ๆ การติดต่อระหว่าง codons และกรดอะมิโน
ในช่วงกลางทศวรรษ 1970 F. Sanger (เกิดปี 1918; รางวัลโนเบลในปี 1958 และ 1980) ซึ่งทำงานที่เคมบริดจ์ด้วย ได้พัฒนาวิธีการกำหนดลำดับนิวคลีโอไทด์ใน DNA แซงเจอร์ใช้มันเพื่อจัดลำดับเบส 5386 ที่ประกอบเป็นจีโนมของแบคเทอริโอฟาจ jX174 อย่างไรก็ตาม จีโนมของฟาจนี้เป็นข้อยกเว้นที่พบได้ยาก: เป็นดีเอ็นเอสายเดี่ยว
ยุคที่แท้จริงของจีโนมเริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม 2538 เมื่อ J.K. Venter ประกาศการถอดรหัสจีโนมแรกของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว - แบคทีเรีย ฮีโมฟีลัส อินฟลูเอนเซ. จีโนมของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ประมาณ 100 ชนิดได้รับการถอดรหัสแล้ว
จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าทุกอย่างในเซลล์ถูกกำหนดโดยลำดับของเบสใน DNA แต่ดูเหมือนว่าชีวิตจะซับซ้อนกว่ามาก
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า DNA มักมีรูปร่างอื่นที่ไม่ใช่เกลียวคู่ของวัตสัน-คริก กว่า 20 ปีที่แล้ว มีการค้นพบโครงสร้างที่เรียกว่า Z-helix ของ DNA ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ นี่เป็นเกลียวคู่ แต่บิดไปในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อเทียบกับโครงสร้างแบบคลาสสิก จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ เชื่อกันว่า Z-DNA ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต แต่ล่าสุด กลุ่มนักวิจัยจาก National Institutes of Heart, Lung and Blood (USA) พบว่ายีนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันจะทำงานก็ต่อเมื่อ ส่วนหนึ่งของลำดับการควบคุมจะส่งผ่านเป็นรูปตัว Z ตอนนี้สันนิษฐานว่าการก่อตัวชั่วคราวของรูปแบบ Z อาจเป็นความเชื่อมโยงที่จำเป็นในการควบคุมการแสดงออกของยีนจำนวนมาก ในบางกรณี พบว่าโปรตีนจากไวรัสจับกับ Z-DNA และทำให้เซลล์เสียหาย
นอกจากโครงสร้างที่เป็นเกลียวแล้ว DNA ยังสามารถสร้างวงแหวนบิดที่รู้จักกันดีในโปรคาริโอตและไวรัสบางชนิด
ปีที่แล้ว S. Nidle จากสถาบันวิจัยมะเร็ง (ลอนดอน) ค้นพบว่าปลายโครโมโซมที่ไม่สม่ำเสมอ - เทโลเมียร์ซึ่งเป็น DNA สายเดี่ยว - สามารถพับเป็นโครงสร้างปกติที่คล้ายกับใบพัด) โครงสร้างที่คล้ายกันนี้พบได้ในส่วนอื่น ๆ ของโครโมโซมและเรียกว่า G-quadruplexes เนื่องจากพวกมันถูกสร้างขึ้นจากบริเวณ DNA ที่อุดมไปด้วย guanine
เห็นได้ชัดว่าโครงสร้างดังกล่าวมีส่วนทำให้ส่วนดีเอ็นเอที่ก่อตัวขึ้นมีเสถียรภาพ G-quadruplexes ตัวหนึ่งอยู่ติดกับยีน c-MYCการกระตุ้นให้เกิดมะเร็ง ในกรณีนี้ มันสามารถป้องกันโปรตีนกระตุ้นยีนจากการผูกมัดกับ DNA และนักวิจัยได้เริ่มค้นหายาที่ทำให้โครงสร้างของ G-quadruplexes เสถียรแล้ว ด้วยความหวังว่าจะช่วยในการต่อสู้กับโรคมะเร็ง
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไม่เพียงแต่มีการค้นพบความสามารถของโมเลกุลดีเอ็นเอในการสร้างโครงสร้างอื่นๆ นอกเหนือจากเกลียวคู่แบบคลาสสิกเท่านั้น ที่น่าแปลกใจของนักวิทยาศาสตร์ ในนิวเคลียสของเซลล์ โมเลกุลของดีเอ็นเอมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง ราวกับว่า "กำลังเต้น"
เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่า DNA ก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่มีโปรตีนฮิสโตนในนิวเคลียสที่มีโปรทามีนในตัวอสุจิ อย่างไรก็ตาม คอมเพล็กซ์เหล่านี้ถือว่าทนทานและคงที่ ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีวิดีโอที่ทันสมัย ทำให้สามารถจับภาพไดนามิกของคอมเพล็กซ์เหล่านี้ได้แบบเรียลไทม์ ปรากฎว่าโมเลกุลของดีเอ็นเอสร้างพันธะชั่วขณะหนึ่งอย่างต่อเนื่อง และมีโปรตีนหลายชนิดที่วนเวียนอยู่รอบๆ DNA เหมือนกับแมลงวัน โปรตีนบางชนิดเคลื่อนที่เร็วมากจนเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งของนิวเคลียสไปยังอีกด้านหนึ่งภายใน 5 วินาที แม้แต่ฮิสโตน H1 ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับโมเลกุลดีเอ็นเอ จะแยกตัวออกจากทุกนาทีและจับกับโมเลกุลอีกครั้ง ความแปรปรวนของการเชื่อมต่อนี้ช่วยให้เซลล์ควบคุมการทำงานของยีนได้ - DNA จะตรวจสอบการมีอยู่ของปัจจัยการถอดรหัสและโปรตีนควบคุมอื่นๆ ในสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง
นิวเคลียสซึ่งถือว่าเป็นการก่อตัวค่อนข้างคงที่ ซึ่งเป็นที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรม แท้จริงแล้วมีชีวิตที่มีพายุ และความเป็นอยู่ที่ดีของเซลล์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบท่าเต้นของส่วนประกอบต่างๆ โรคบางอย่างของมนุษย์อาจเกิดจากความไม่สมดุลในการประสานงานของการเต้นรำระดับโมเลกุลเหล่านี้
เห็นได้ชัดว่าด้วยการจัดระเบียบชีวิตของนิวเคลียสส่วนต่าง ๆ ของมันไม่เท่ากัน - "นักเต้น" ที่กระตือรือร้นที่สุดควรอยู่ใกล้กับศูนย์กลางและเคลื่อนไหวน้อยที่สุด - กับผนัง และมันก็เปิดออก ตัวอย่างเช่น ในมนุษย์ โครโมโซม 18 ซึ่งมียีนที่ทำงานอยู่เพียงไม่กี่ตัว มักจะอยู่ใกล้กับเส้นขอบของนิวเคลียส และโครโมโซม 19 ที่เต็มไปด้วยยีนที่ออกฤทธิ์จะอยู่ใกล้ศูนย์กลางเสมอ นอกจากนี้ การเคลื่อนไหวของโครมาตินและโครโมโซม และแม้แต่ตำแหน่งสัมพัทธ์ของโครโมโซม ดูเหมือนว่าจะส่งผลต่อการทำงานของยีนของพวกมัน ดังนั้นความใกล้ชิดของโครโมโซม 12, 14 และ 15 ในนิวเคลียสของเซลล์มะเร็งต่อมน้ำเหลืองของหนูจึงถือเป็นปัจจัยที่เอื้อต่อการเปลี่ยนแปลงของเซลล์เป็นมะเร็ง
ครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาในด้านชีววิทยาได้กลายเป็นยุคของ DNA - ในทศวรรษที่ 1960 ถอดรหัสรหัสพันธุกรรมในทศวรรษ 1970 ได้รับ DNA รีคอมบิแนนท์และมีการพัฒนาวิธีการจัดลำดับในทศวรรษ 1980 ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ได้รับการพัฒนา ในปี 1990 โครงการจีโนมมนุษย์ได้เปิดตัวขึ้น W. Gilbert หนึ่งในเพื่อนและเพื่อนร่วมงานของ Watson เชื่อว่าอณูชีววิทยาแบบดั้งเดิมนั้นตายไปแล้ว ตอนนี้ทุกสิ่งสามารถค้นพบได้ด้วยการศึกษาจีโนม
F. Crick ในหมู่เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการอณูชีววิทยาในเคมบริดจ์
เมื่อดูเอกสารของวัตสันและคริกเมื่อ 50 ปีที่แล้ว มีคนแปลกใจที่ข้อสันนิษฐานหลายข้อกลายเป็นจริงหรือใกล้เคียงกับความจริง แทบไม่มีข้อมูลการทดลองเลย สำหรับตัวผู้เขียนเอง นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองกำลังฉลองครบรอบ 50 ปีของการค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ ซึ่งขณะนี้กำลังทำงานอย่างแข็งขันในด้านชีววิทยาต่างๆ เจ. วัตสันเป็นหนึ่งในผู้ริเริ่มโครงการ "จีโนมมนุษย์" และยังคงทำงานด้านชีววิทยาระดับโมเลกุลต่อไป และในช่วงต้นปี พ.ศ. 2546 เอฟ. คริกได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับธรรมชาติของจิตสำนึก
เจ.ดี. วัตสัน
|
* Georgy Antonovich Gamov (1904–1968 อพยพไปยังสหรัฐอเมริกาในปี 1933) เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดแห่งศตวรรษที่ 20 เขาเป็นผู้เขียนทฤษฎีการสลายตัวของทีต้าและผลกระทบของอุโมงค์ในกลศาสตร์ควอนตัม แบบจำลองการหยดของเหลวของนิวเคลียสอะตอม - พื้นฐานของทฤษฎีการสลายตัวของนิวเคลียร์และปฏิกิริยาทางความร้อนนิวเคลียร์ ทฤษฎีโครงสร้างภายในของดาวซึ่งแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ ทฤษฎีบิ๊กแบงในวิวัฒนาการของจักรวาล ทฤษฎีการแผ่รังสีวัตถุในจักรวาลวิทยา หนังสือสารคดีของเขาเป็นที่รู้จักกันดี เช่น หนังสือชุดเกี่ยวกับนายทอมป์กินส์ ("มิสเตอร์ทอมป์กินส์ในแดนมหัศจรรย์", "นายทอมป์กินส์ในตัวเอง" เป็นต้น), "หนึ่ง สอง สาม ... อินฟินิตี้ "," ดาวเคราะห์ที่เรียกว่าโลก " และอื่นๆ
นักชีววิทยาโมเลกุลชาวอังกฤษ ฟรานซิส แฮร์รี่ คอมป์ตัน คริก เกิดที่เมืองนอร์แทมป์ตัน เป็นลูกชายคนโตของลูกชายสองคนของแฮร์รี่ คอมป์ตัน คริก ผู้ผลิตรองเท้าผู้มั่งคั่ง และแอนนา เอลิซาเบธ (วิลกินส์) คริก หลังจากใช้ชีวิตในวัยเด็กของเขาใน Northampton เขาเข้าเรียนในโรงเรียนมัธยมปลาย ในช่วงวิกฤตเศรษฐกิจหลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง กิจการการค้าของครอบครัวทรุดโทรม และพ่อแม่ของคริกย้ายไปลอนดอน ในฐานะนักเรียนที่โรงเรียน Mill Hill คริกแสดงความสนใจอย่างมากในด้านฟิสิกส์ เคมี และคณิตศาสตร์ ในปีพ.ศ. 2477 เขาเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนเพื่อเรียนฟิสิกส์ และสำเร็จการศึกษาในอีกสามปีต่อมาด้วยปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต จบการศึกษาจากมหาวิทยาลัยคอลเลจ คริกพิจารณาความหนืดของน้ำที่อุณหภูมิสูง งานนี้ถูกขัดจังหวะในปี 1939 โดยการระบาดของสงครามโลกครั้งที่สอง
ในช่วงสงครามปี ครีกมีส่วนร่วมในการสร้างทุ่นระเบิดในห้องปฏิบัติการวิจัยของกระทรวงทหารเรือแห่งบริเตนใหญ่ สองปีหลังจากสิ้นสุดสงคราม เขายังคงทำงานในพันธกิจนี้ และในตอนนั้นเองที่เขาอ่านหนังสือชื่อดังของเออร์วิน ชโรดิงเงอร์ What is Life? ลักษณะทางกายภาพของเซลล์ที่มีชีวิต” (“What Is Life? The Physical Aspects of the Living Cell”) จัดพิมพ์ในปี ค.ศ. 1944 ในหนังสือชโรดิงเงอร์ถามคำถามว่า “เหตุการณ์เชิงพื้นที่-ชั่วขณะที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตจะอธิบายได้อย่างไร จากตำแหน่งฟิสิกส์และเคมี?
แนวคิดที่นำเสนอในหนังสือมีอิทธิพลต่อ Crick มากจนเขาตั้งใจจะศึกษาฟิสิกส์ของอนุภาคและเปลี่ยนไปใช้วิชาชีววิทยา ด้วยการสนับสนุนจากอาร์ชิบัลด์ ดับเบิลยู. ฮิลล์ คริกได้รับทุนสมาคมวิจัยทางการแพทย์ และในปี พ.ศ. 2490 เริ่มทำงานที่ห้องปฏิบัติการสเตรนจ์เวย์ในเคมบริดจ์ ที่นี่เขาศึกษาชีววิทยา เคมีอินทรีย์ และเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่ใช้ในการกำหนดโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล ความรู้ด้านชีววิทยาของเขาขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญหลังจากย้ายมาที่ Cavendish Laboratory ในเคมบริดจ์ในปี 2492 ซึ่งเป็นหนึ่งในศูนย์กลางทางชีววิทยาระดับโมเลกุลของโลก
ภายใต้การแนะนำของ Max Perutz คริกได้สำรวจโครงสร้างโมเลกุลของโปรตีน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการที่เขาพัฒนาความสนใจในรหัสพันธุกรรมสำหรับลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีน กรดอะมิโนจำเป็นประมาณ 20 ชนิดทำหน้าที่เป็นหน่วยโมโนเมอร์ที่สร้างโปรตีนทั้งหมด จากการศึกษาสิ่งที่เขากำหนดว่าเป็น "เส้นแบ่งระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต" คริกพยายามค้นหาพื้นฐานทางเคมีของพันธุกรรม ซึ่งเขาแนะนำว่าสามารถใส่ลงในกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ได้
พันธุศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2409 เมื่อเกรเกอร์ เมนเดลกำหนดตำแหน่งว่า "องค์ประกอบ" ซึ่งต่อมาเรียกว่ายีน เป็นตัวกำหนดมรดกของคุณสมบัติทางกายภาพ สามปีต่อมา นักชีวเคมีชาวสวิส ฟรีดริช มีเชอร์ ค้นพบกรดนิวคลีอิกและแสดงให้เห็นว่ามีกรดนี้อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ บนธรณีประตูของศตวรรษใหม่ นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่ายีนอยู่ในโครโมโซม ซึ่งเป็นองค์ประกอบโครงสร้างของนิวเคลียสของเซลล์ ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ XX นักชีวเคมีกำหนดลักษณะทางเคมีของกรดนิวคลีอิกและในยุค 40 นักวิจัยพบว่ายีนเกิดจากกรด DNA ชนิดหนึ่ง มีการพิสูจน์แล้วว่ายีนหรือ DNA ควบคุมการสังเคราะห์ทางชีวภาพ (หรือการสร้าง) ของโปรตีนในเซลล์ที่เรียกว่าเอ็นไซม์ และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมกระบวนการทางชีวเคมีในเซลล์
เมื่อคริกเริ่มทำงานวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาที่เคมบริดจ์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ากรดนิวคลีอิกประกอบด้วยดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ (กรดไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งแต่ละส่วนประกอบด้วยโมเลกุลของกลุ่มโมโนแซ็กคาไรด์ของเพนโทส (ดีออกซีไรโบสหรือไรโบส) ฟอสเฟตและ เบสไนโตรเจนสี่ชนิด - อะดีนีน ไทมีน กัวนีน และไซโตซีน (RNA ประกอบด้วยยูราซิลแทนไทมีน) ในปี 1950 Erwin Chargaff จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียแสดงให้เห็นว่า DNA มีฐานไนโตรเจนเหล่านี้ในปริมาณที่เท่ากัน มอริซ เอช.เอฟ. Wilkins และเพื่อนร่วมงานของเขา Rosalind Franklin จาก King's College London ได้ทำการศึกษา X-ray diffraction ของโมเลกุล DNA และได้ข้อสรุปว่า DNA มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่ซึ่งคล้ายกับบันไดเวียน
ในปี 1951 James D. Watson นักชีววิทยาชาวอเมริกันวัย 23 ปี ได้เชิญ Crick มาทำงานที่ Cavendish Laboratory ต่อจากนั้นก็สร้างการติดต่อที่สร้างสรรค์อย่างใกล้ชิด จากการวิจัยเบื้องต้นโดย Chargaff, Wilkins และ Franklin, Crick และ Watson ได้กำหนดโครงสร้างทางเคมีของ DNA ภายในเวลาสองปี พวกเขาพัฒนาโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลดีเอ็นเอโดยสร้างแบบจำลองจากลูกบอล ชิ้นส่วนของลวด และกระดาษแข็ง ตามแบบจำลอง DNA เป็นเกลียวคู่ที่ประกอบด้วยสองสายของโมโนแซ็กคาไรด์และฟอสเฟต (ดีออกซีไรโบส ฟอสเฟต) ที่เชื่อมต่อกันด้วยคู่เบสภายในเกลียว โดยมีอะดีนีนเชื่อมต่อกับไทมีน และกวานีนกับไซโตซีน และเบสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน .
แบบจำลองนี้ทำให้นักวิจัยคนอื่นๆ เห็นภาพการจำลองดีเอ็นเอได้อย่างชัดเจน สายโซ่สองสายของโมเลกุลนั้นแยกจากกันที่พันธะไฮโดรเจน เหมือนกับการเปิดซิป หลังจากนั้นสายใหม่จะถูกสังเคราะห์ขึ้นบนแต่ละครึ่งหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอเก่า ลำดับเบสทำหน้าที่เป็นแม่แบบหรือพิมพ์เขียวสำหรับโมเลกุลใหม่
ในปี 1953 คริกและวัตสันได้สร้างแบบจำลองดีเอ็นเอ ในปีเดียวกันนั้น Crick ได้รับปริญญาเอกจาก Cambridge ด้วยวิทยานิพนธ์เกี่ยวกับการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของโครงสร้างโปรตีน ในปีถัดมา เขาศึกษาโครงสร้างโปรตีนที่สถาบันบรูคลินโพลีเทคนิคในนิวยอร์ก และบรรยายในมหาวิทยาลัยหลายแห่งในสหรัฐ เมื่อกลับมาถึงเคมบริดจ์ในปี 2497 เขายังคงค้นคว้าวิจัยต่อที่ห้องปฏิบัติการคาเวนดิช โดยเน้นที่การถอดรหัสรหัสพันธุกรรม ในขั้นต้นนักทฤษฎี Crick เริ่มศึกษาการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในแบคทีเรีย (ไวรัสที่ติดเซลล์แบคทีเรีย) กับซิดนีย์ เบรนเนอร์
ในปี 1961 มีการค้นพบ RNA สามประเภท: ผู้ส่งสาร, ไรโบโซมและการขนส่ง Crick และเพื่อนร่วมงานของเขาเสนอวิธีการอ่านรหัสพันธุกรรม ตามทฤษฎีของ Crick RNA ของผู้ส่งสารได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ในนิวเคลียสของเซลล์และถ่ายโอนไปยังไรโบโซม (ตำแหน่งของการสังเคราะห์โปรตีน) ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ โอน RNA นำกรดอะมิโนไปเป็นไรโบโซม
RNA ที่ให้ข้อมูลและไรโบโซมซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดการรวมกันของกรดอะมิโนเพื่อสร้างโมเลกุลโปรตีนในลำดับที่ถูกต้อง รหัสพันธุกรรมประกอบด้วยสามเท่าของเบสไนโตรเจนของ DNA และ RNA สำหรับกรดอะมิโน 20 ตัวแต่ละชนิด ยีนประกอบด้วยแฝดสามพื้นฐานจำนวนมาก ซึ่งคริกเรียกว่าโคดอน codons เหมือนกันในสายพันธุ์ต่างๆ
Crick, Wilkins และ Watson ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 1962 "สำหรับการค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกและความสำคัญของการถ่ายทอดข้อมูลในระบบสิ่งมีชีวิต" A.V. Engström จากสถาบัน Karolinska กล่าวในพิธีมอบรางวัลว่า “การค้นพบโครงสร้างโมเลกุลเชิงพื้นที่ ... DNA มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะมันแสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการทำความเข้าใจรายละเอียดลักษณะทั่วไปและลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด” Engström ตั้งข้อสังเกตว่า "การถอดรหัสโครงสร้างเกลียวคู่ของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกด้วยการจับคู่เฉพาะของเบสไนโตรเจนนั้นเปิดโอกาสอันยอดเยี่ยมในการไขรายละเอียดของการควบคุมและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม"
ในปีที่ได้รับรางวัลโนเบล คริกกลายเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการทางชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และเป็นสมาชิกต่างประเทศของสภาสถาบันซอล์คในซานดิเอโก (แคลิฟอร์เนีย) ในปี 1977 เขาย้ายไปซานดิเอโก หลังจากได้รับเชิญให้เป็นศาสตราจารย์ ที่สถาบัน Salkovo Crick ได้ทำการวิจัยด้านประสาทวิทยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเขาศึกษากลไกของการมองเห็นและความฝัน ในปี 1983 กับ Graham Mitchison นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ เขาเสนอว่าความฝันเป็นผลข้างเคียงของกระบวนการที่สมองของมนุษย์หลุดพ้นจากความสัมพันธ์ที่มากเกินไปหรือไร้ประโยชน์ที่สะสมไว้ในระหว่างการตื่นตัว นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งสมมติฐานว่ารูปแบบของ "การเรียนรู้ย้อนกลับ" นี้มีไว้เพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลดของระบบประสาท
In Life Itself: Its Origin and Nature (1981) คริกตั้งข้อสังเกตถึงความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งของสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ "ยกเว้นไมโทคอนเดรีย" เขาเขียน "รหัสพันธุกรรมเหมือนกันในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ศึกษาอยู่ในปัจจุบัน" อ้างถึงการค้นพบทางอณูชีววิทยา ซากดึกดำบรรพ์ และจักรวาลวิทยา เขาเสนอว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกอาจมีต้นกำเนิดมาจากจุลินทรีย์ที่กระจัดกระจายไปทั่วอวกาศจากดาวเคราะห์ดวงอื่น ทฤษฎีนี้เขาและเพื่อนร่วมงานของเขา Leslie Orgel เรียกว่า "panspermia ทันที"
ในปี 1940 Crick แต่งงานกับ Ruth Doreen Dodd; พวกเขามีลูกชายคนหนึ่ง พวกเขาหย่าร้างกันในปี 2490 และอีกสองปีต่อมาคริกก็แต่งงานกับโอไดล์สปีด พวกเขามีลูกสาวสองคน
รางวัลมากมายของ Crick ได้แก่ รางวัล Charles Leopold Mayer ของ French Academy of Sciences (1961) รางวัล Science Prize of American Exploring Society (1962) เหรียญ King's (1972) เหรียญ Copley ของ Royal Society (1976) Crick เป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ของ Royal Society of London, Royal Society of Edinburgh, Royal Irish Academy, American Association for the Advancement of Sciences, American Academy of Arts and Sciences และ American National Academy of Sciences
, นักสรีรวิทยา , แพทย์
ฟรานซิส แฮร์รี่ คอมป์ตัน คริก เป็นนักชีววิทยาโมเลกุลและนักพันธุศาสตร์ชาวอังกฤษ รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ (1962 ร่วมกับ James Dewey Watson และ Maurice Wilkinson)
ฟรานซิส คริก ถือกำเนิด 8 มิถุนายน 2459 นอร์แทมป์ตัน บริเตนใหญ่ ในครอบครัวของผู้ผลิตรองเท้าที่ประสบความสำเร็จ หลังจากที่ครอบครัวย้ายไปลอนดอน เขาเรียนที่ Mill Hill School ซึ่งเขาแสดงความสามารถของเขาในด้านฟิสิกส์ เคมี และคณิตศาสตร์ ในปี ค.ศ. 1937 หลังจากสำเร็จการศึกษาจาก University College Oxford คริกได้รับปริญญาตรีด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติด้วยวิทยานิพนธ์เรื่องความหนืดของน้ำที่อุณหภูมิสูง
ทุกครั้งที่ฉันเขียนบทความเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต ฉันตัดสินใจว่าจะไม่เขียนอีกเลย...
ครีก ฟรานซิส แฮร์รี่ คอมป์ตัน
ในปี ค.ศ. 1939 ระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง ฟรานซิส คริกเริ่มทำงานในห้องปฏิบัติการวิจัยของกรมทหารเรือ เพื่อจัดการกับทุ่นระเบิดในทะเลลึก เมื่อสิ้นสุดสงคราม ขณะยังคงทำงานในแผนกนี้ต่อไป เขาได้คุ้นเคยกับหนังสือของเออร์วิน ชโรดิงเงอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียผู้มีชื่อเสียงว่า “ชีวิตคืออะไร? ลักษณะทางกายภาพของเซลล์ที่มีชีวิต (1944) ซึ่งอธิบายเหตุการณ์เชิงพื้นที่และเวลาที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตจากมุมมองของฟิสิกส์และเคมี แนวคิดที่นำเสนอในหนังสือเล่มนี้มีอิทธิพลต่อ Crick มากจนเขาตั้งใจจะศึกษาฟิสิกส์ของอนุภาคและเปลี่ยนไปใช้วิชาชีววิทยา
ในการคบหาสมาคมจาก Medical Research Council คริกเริ่มทำงานที่ Strangeway Laboratory ในเคมบริดจ์ในปี 1947 ซึ่งเขาศึกษาชีววิทยา เคมีอินทรีย์ และเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่ใช้ในการกำหนดโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล ความรู้ด้านชีววิทยาของเขาขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญหลังจากย้ายไปยัง Cavendish Laboratory ที่มีชื่อเสียงในเคมบริดจ์ในปี 2492 ซึ่งเป็นหนึ่งในศูนย์กลางของชีววิทยาระดับโมเลกุลของโลกที่อยู่ภายใต้การแนะนำของนักชีวเคมีชื่อดัง Max Ferdinand Perutz ฟรานซิสคริกศึกษาโครงสร้างโมเลกุลของโปรตีน เขาพยายามค้นหาพื้นฐานทางเคมีของพันธุกรรม ซึ่งเขาแนะนำว่าสามารถพบได้ในกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA)
กระบวนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มีความใกล้ชิดอย่างลึกซึ้ง: บางครั้งเราเองก็ไม่รู้ว่าเรากำลังทำอะไรอยู่
ครีก ฟรานซิส แฮร์รี่ คอมป์ตัน
ในช่วงเวลาเดียวกันพร้อมกับคริก นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ก็ทำงานในพื้นที่เดียวกัน ในปี 1950 นักชีววิทยาชาวอเมริกัน Erwin Chargaff จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้ข้อสรุปว่า DNA มีไนโตรเจนอยู่ 4 เบสเท่ากัน ได้แก่ อะดีนีน ไทมีน กัวนีน และไซโตซีน เพื่อนร่วมงานชาวอังกฤษของ Crick M. Wilkins และ R. Franklin จาก King's College, University of London ได้ทำการศึกษาการเลี้ยวเบนของโมเลกุลดีเอ็นเอด้วยรังสีเอกซ์
ในปีพ.ศ. 2494 เอฟ. คริกเริ่มการวิจัยร่วมกับนักชีววิทยาชาวอเมริกัน เจ. วัตสันที่ห้องปฏิบัติการคาเวนดิช จากผลงานช่วงแรกๆ ของ Chargaff, Wilkins และ Franklin, Crick และ Watson ใช้เวลาสองปีในการพัฒนาโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล DNA และสร้างแบบจำลองจากลูกบอล ชิ้นส่วนของลวด และกระดาษแข็ง ตามแบบจำลอง DNA ของพวกเขา
ในลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกบันทึก (เข้ารหัส) เกี่ยวกับคุณสมบัติทั้งหมดของสปีชีส์และลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล (บุคคล) - จีโนไทป์ของมัน ดีเอ็นเอควบคุมการสังเคราะห์ส่วนประกอบของเซลล์และเนื้อเยื่อกำหนดกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตตลอดชีวิต เป็นเกลียวคู่ที่ประกอบด้วยสองสายของโมโนแซ็กคาไรด์และฟอสเฟตที่เชื่อมต่อกันด้วยคู่เบสภายในเกลียว โดยมีอะดีนีนเชื่อมต่อกับไทมีน และกวานีนกับไซโตซีน และเบสต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน โมเดล Watson-Crick ช่วยให้นักวิจัยคนอื่นๆ เห็นภาพกระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอได้อย่างชัดเจน สายโซ่สองสายของโมเลกุลนั้นแยกจากกันที่พันธะไฮโดรเจน เหมือนกับการเปิดซิป หลังจากนั้นสายใหม่จะถูกสังเคราะห์ขึ้นบนแต่ละครึ่งหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอเก่า ลำดับฐานทำหน้าที่เป็นแม่แบบหรือพิมพ์เขียวสำหรับโมเลกุลใหม่
ในปีพ.ศ. 2496 พวกเขาสร้างแบบจำลองดีเอ็นเอเสร็จสิ้น และฟรานซิส คริกได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตจากเคมบริดจ์ด้วยวิทยานิพนธ์เกี่ยวกับการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของโครงสร้างโปรตีนด้วยรังสีเอกซ์ ในปี 1954 เขามีส่วนร่วมในการถอดรหัสรหัสพันธุกรรม ในขั้นต้นนักทฤษฎี Crick เริ่มต้นร่วมกับ S. Brenner การศึกษาการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในแบคทีเรียไวรัสที่ติดเชื้อในเซลล์แบคทีเรีย
ฉันสามารถบอกชื่อวิทยาศาสตร์ได้สามด้านซึ่งมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วมาก ประการแรก มันคืออณูชีววิทยาและธรณีวิทยา ซึ่งได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วง 15-20 ปีที่ผ่านมา พื้นที่ที่สามคือดาราศาสตร์ ซึ่งการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุเป็นพัฒนาการที่สำคัญที่สุด ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาที่ทำให้สามารถค้นพบปรากฏการณ์ที่ไม่คาดฝันและสำคัญมากมายในจักรวาล เช่น พัลซาร์ ควาซาร์ และ "หลุมดำ"
ครีก ฟรานซิส แฮร์รี่ คอมป์ตัน
ภายในปี 2504 มีการค้นพบกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) สามประเภท ได้แก่ สารส่งผ่าน ไรโบโซม และการขนส่ง Crick และเพื่อนร่วมงานของเขาเสนอวิธีการอ่านรหัสพันธุกรรม ตามทฤษฎีของ Crick RNA ของผู้ส่งสารได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ในนิวเคลียสของเซลล์และถ่ายโอนไปยังไรโบโซม ซึ่งเป็นตำแหน่งของการสังเคราะห์โปรตีนในไซโตพลาสซึมของเซลล์ โอน RNA นำกรดอะมิโนไปเป็นไรโบโซม RNA ที่ให้ข้อมูลและไรโบโซมซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดการรวมกันของกรดอะมิโนเพื่อสร้างโมเลกุลโปรตีนในลำดับที่ถูกต้อง รหัสพันธุกรรมประกอบด้วยสามเท่าของเบสไนโตรเจนของ DNA และ RNA สำหรับกรดอะมิโน 20 ตัวแต่ละชนิด ยีนประกอบด้วยแฝดสามพื้นฐานจำนวนมาก ซึ่งคริกเรียกว่าโคดอน และพวกมันเหมือนกันในสปีชีส์ต่างๆ
ในปีพ.ศ. 2505 คริก วิลกินส์ และวัตสันได้รับรางวัลโนเบล "สำหรับการค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกและความสำคัญของการถ่ายทอดข้อมูลในระบบสิ่งมีชีวิต" ในปีที่ได้รับรางวัลโนเบล คริกกลายเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการทางชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และเป็นสมาชิกต่างประเทศของสภาสถาบันซอล์คในซานดิเอโก (แคลิฟอร์เนีย) ในปี 1977 หลังจากย้ายไปซานดิเอโก ฟรานซิสครีกหันไปศึกษาด้านประสาทวิทยาโดยเฉพาะกลไกการมองเห็นและความฝัน
ในหนังสือของเขา "ชีวิตตามที่เป็น: ต้นกำเนิดและธรรมชาติ" (1981) นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันที่น่าอัศจรรย์ของทุกรูปแบบชีวิต อ้างถึงการค้นพบทางอณูชีววิทยา ซากดึกดำบรรพ์ และจักรวาลวิทยา เขาแนะนำว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกอาจมีต้นกำเนิดมาจากจุลินทรีย์ที่กระจัดกระจายไปทั่วอวกาศจากดาวเคราะห์ดวงอื่น เขาและเพื่อนร่วมงานของเขา L. Orgel เรียกทฤษฎีนี้ว่า "panspermia โดยตรง"
ครีกฟรานซิสมีชีวิตที่ยืนยาว เขาถึงแก่กรรมเมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2547 ที่ซานดิเอโก สหรัฐอเมริกา ตอนอายุ 88 ปี
ในช่วงชีวิตของเขา Crick ได้รับรางวัลและรางวัลมากมาย (Sch. L. Mayer Prize of the French Academy of Sciences, 1961; Scientific Prize of the American Research Society, 1962; Royal Medal, 1972; John Singleton Copley Medal of the Royal Society , 1976).
ฟรานซิส คริก - คำคม
ทุกครั้งที่ฉันเขียนบทความเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต ฉันตัดสินใจว่าจะไม่เขียนอีกเลย... 
กระบวนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มีความใกล้ชิดอย่างลึกซึ้ง: บางครั้งเราเองก็ไม่รู้ว่าเรากำลังทำอะไรอยู่
ฉันสามารถบอกชื่อวิทยาศาสตร์ได้สามด้านซึ่งมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วมาก ประการแรก มันคืออณูชีววิทยาและธรณีวิทยา ซึ่งได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วง 15-20 ปีที่ผ่านมา พื้นที่ที่สามคือดาราศาสตร์ ซึ่งการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุถือเป็นพัฒนาการที่สำคัญที่สุด ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาที่ทำให้สามารถค้นพบปรากฏการณ์ที่ไม่คาดฝันและสำคัญมากมายในจักรวาล เช่น พัลซาร์ ควาซาร์ และ "หลุมดำ"
James Dewey Watson เป็นนักชีวเคมีชาวอเมริกัน เกิดเมื่อวันที่ 6 เมษายน พ.ศ. 2471 ที่เมืองชิคาโก รัฐอิลลินอยส์ เขาเป็นลูกคนเดียวของนักธุรกิจ James D. Watson และ Jean (Mitchell) Watson ในบ้านเกิดของเขา เด็กชายได้รับการศึกษาระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา ในไม่ช้าก็เห็นได้ชัดว่าเจมส์เป็นเด็กที่มีพรสวรรค์อย่างผิดปกติ และเขาได้รับเชิญให้เข้าร่วมรายการวิทยุเพื่อเข้าร่วมในรายการ Quiz for Kids หลังจากเรียนมัธยมได้เพียงสองปี วัตสันได้รับทุนการศึกษาในปี พ.ศ. 2486 เพื่อศึกษาในวิทยาลัยทดลองสี่ปีที่มหาวิทยาลัยชิคาโก ซึ่งเขาเริ่มสนใจในการศึกษาวิทยา หลังจบการศึกษาจากมหาวิทยาลัยในปี พ.ศ. 2490 ด้วยปริญญาตรีสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ เขาก็ศึกษาต่อที่มหาวิทยาลัยอินเดียน่า บลูมิงตัน
เกิดที่เมืองชิคาโก รัฐอิลลินอยส์ ตอนอายุ 15 เขาเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยชิคาโก และสำเร็จการศึกษาในอีกสี่ปีต่อมา ในปี 1950 เขาได้รับปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยอินเดียน่าเพื่อศึกษาไวรัส ในเวลานี้ วัตสันเริ่มสนใจในพันธุศาสตร์และเริ่มศึกษาในรัฐอินเดียน่าภายใต้การแนะนำของผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้ G.D. เมลเลอร์และนักแบคทีเรียวิทยาเอส. ลูเรีย ในปี 1950 นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตสำหรับวิทยานิพนธ์เกี่ยวกับผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อการสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย ทุนจากสมาคมวิจัยแห่งชาติทำให้เขาสามารถดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับแบคทีเรียที่มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนในเดนมาร์กต่อไปได้ ที่นั่นเขาได้ศึกษาคุณสมบัติทางชีวเคมีของ DNA ของแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เขาจำได้ในเวลาต่อมา การทดลองกับแบคทีเรียเริ่มชั่งน้ำหนักเขาลง เขาต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างที่แท้จริงของโมเลกุลดีเอ็นเอ ซึ่งนักพันธุศาสตร์พูดถึงอย่างกระตือรือร้น การเยี่ยมชมห้องปฏิบัติการคาเวนดิชของเขาในปี 1951 ทำให้เกิดความร่วมมือกับฟรานซิส คริก ซึ่งนำไปสู่การค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ
ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2494 นักวิทยาศาสตร์ได้ไปที่ห้องปฏิบัติการคาเวนดิชของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เพื่อศึกษาโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนร่วมกับดี.เค. เคนดรูว์ ที่นั่นเขาได้พบกับคริก นักฟิสิกส์ผู้สนใจชีววิทยาและกำลังเขียนวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาในขณะนั้น
“มันเป็นความรักทางปัญญาตั้งแต่แรกเห็น” นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์คนหนึ่งให้เหตุผล “มุมมองทางวิทยาศาสตร์และความสนใจของพวกเขาคือปัญหาที่สำคัญที่สุดในการแก้ไข หากคุณเป็นนักชีววิทยา” แม้จะมีความสนใจร่วมกัน มุมมองเกี่ยวกับชีวิตและรูปแบบการคิด วัตสันและคริกวิพากษ์วิจารณ์ซึ่งกันและกันอย่างไร้ความปราณี แม้ว่าจะสุภาพ บทบาทของพวกเขาในคู่หูทางปัญญานี้แตกต่างกัน “ฟรานซิสคือสมอง ส่วนฉันคือความรู้สึก” วัตสันกล่าว
เริ่มต้นในปี 1952 โดยอิงจากผลงานช่วงแรกๆ ของ Chargaff, Wilkins และ Franklin, Crick และ Watson พยายามที่จะกำหนดโครงสร้างทางเคมีของ DNA
เมื่อระลึกถึงทัศนคติต่อ DNA ของนักชีววิทยาส่วนใหญ่ในสมัยนั้น วัตสันเขียนว่า “หลังจากการทดลองของเอเวอรี่ ดูเหมือนว่าดีเอ็นเอจะเป็นสารพันธุกรรมหลัก ดังนั้น การอธิบายโครงสร้างทางเคมีของ DNA ให้ชัดเจนอาจเป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจว่ายีนมีการสืบพันธุ์อย่างไร แต่แตกต่างจากโปรตีน มีความรู้ทางเคมีน้อยมากเกี่ยวกับดีเอ็นเอ มีนักเคมีเพียงไม่กี่คนที่ทำสิ่งนี้ และนอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่ากรดนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่มากที่สร้างขึ้นจากหน่วยการสร้างขนาดเล็กที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ ยังไม่มีใครรู้เกี่ยวกับเคมีของกรดนิวคลีอิกที่นักพันธุศาสตร์สามารถเข้าใจได้ ยิ่งกว่านั้นนักเคมีอินทรีย์ที่ทำงานกับ DNA แทบไม่เคยสนใจเรื่องพันธุศาสตร์เลย”
นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้พยายามรวบรวมข้อมูลทั้งหมดที่มีเกี่ยวกับ DNA ทั้งทางเคมีกายภาพและชีวภาพ อย่าง V.N. Soifer: “วัตสันและคริกวิเคราะห์ข้อมูลการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของ DNA เปรียบเทียบกับผลการศึกษาทางเคมีของอัตราส่วนของนิวคลีโอไทด์ใน DNA (กฎของ Chargaff) และนำไปใช้กับแนวคิดของ DNA กับ DNA Pauling เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของเฮลิคอลโพลีเมอร์ซึ่งแสดงโดยเขาเกี่ยวกับโปรตีน เป็นผลให้พวกเขาสามารถเสนอสมมติฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของ DNA ตามที่ DNA ถูกแสดงโดยสายพอลินิวคลีโอไทด์สองเส้นที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนและบิดสัมพันธ์กันโดยสัมพันธ์กัน สมมติฐานของวัตสันและคริกได้อธิบายความลึกลับส่วนใหญ่เกี่ยวกับการทำงานของดีเอ็นเอในฐานะเมทริกซ์ทางพันธุกรรม ดังนั้นมันจึงเป็นที่ยอมรับโดยนักพันธุศาสตร์อย่างแท้จริงในทันที และได้รับการพิสูจน์จากการทดลองในเวลาอันสั้น
จากสิ่งนี้ Watson และ Crick ได้เสนอแบบจำลอง DNA ต่อไปนี้:
1. เกลียวสองเส้นในโครงสร้าง DNA บิดเป็นเกลียวเข้าด้วยกันและก่อตัวเป็นเกลียวขวา
2. แต่ละสายประกอบด้วยกรดฟอสฟอริกและน้ำตาลดีออกซีไรโบสที่ตกค้างอยู่เป็นประจำ เบสไนโตรเจนติดอยู่กับกากน้ำตาล (อย่างละอันต่อกากน้ำตาล)
3. โซ่ถูกตรึงโดยสัมพันธ์กันโดยพันธะไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อฐานไนโตรเจนเป็นคู่ เป็นผลให้ปรากฎว่าฟอสฟอรัสและคาร์โบไฮเดรตตกค้างอยู่ที่ด้านนอกของเกลียวและมีฐานอยู่ภายใน ฐานตั้งฉากกับแกนของโซ่
4. มีกฎการเลือกฐานจับคู่ เบส purine สามารถรวมกับ pyrimidine และ thymine สามารถรวมกับ adenine และ guanine กับ cytosine ...
5. คุณสามารถสลับ: ก) ผู้เข้าร่วมของคู่นี้; b) คู่ใดคู่หนึ่งไปยังอีกคู่หนึ่งและสิ่งนี้จะไม่นำไปสู่การละเมิดโครงสร้างแม้ว่าจะส่งผลกระทบอย่างเด็ดขาดต่อกิจกรรมทางชีวภาพ
"โครงสร้างของเรา" วัตสันและคริกเขียน "ด้วยเหตุนี้จึงประกอบด้วยสองโซ่ซึ่งแต่ละอันประกอบเข้าด้วยกัน"
ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2496 คริกและวัตสันรายงานเกี่ยวกับโครงสร้างของดีเอ็นเอ หนึ่งเดือนต่อมา พวกเขาสร้างแบบจำลองสามมิติของโมเลกุลดีเอ็นเอ ซึ่งทำจากลูกโป่ง ชิ้นส่วนของกระดาษแข็งและลวด
วัตสันเขียนเกี่ยวกับการค้นพบนี้ถึงเดลบรึค เจ้านายของเขา ซึ่งเขียนถึงนีลส์ โบร์ว่า “สิ่งมหัศจรรย์กำลังเกิดขึ้นในชีววิทยา สำหรับฉันดูเหมือนว่าจิม วัตสันได้ค้นพบสิ่งที่เทียบได้กับสิ่งที่รัทเทอร์ฟอร์ดทำในปี 1911" เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การระลึกว่าในปี 1911 รัทเทอร์ฟอร์ดได้ค้นพบนิวเคลียสของอะตอม
แบบจำลองนี้ทำให้นักวิจัยคนอื่นๆ เห็นภาพการจำลองดีเอ็นเอได้อย่างชัดเจน สายโซ่สองสายของโมเลกุลนั้นแยกจากกันที่พันธะไฮโดรเจน เหมือนกับการเปิดซิป หลังจากนั้นสายใหม่จะถูกสังเคราะห์ขึ้นบนแต่ละครึ่งหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอเก่า ลำดับเบสทำหน้าที่เป็นแม่แบบหรือพิมพ์เขียวสำหรับโมเลกุลใหม่
โครงสร้างของ DNA ที่วัตสันและคริกเสนอนั้นสอดคล้องกับเกณฑ์หลักที่จำเป็นสำหรับโมเลกุลที่จะเป็นที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างสมบูรณ์ "กระดูกสันหลังของแบบจำลองของเรามีลำดับสูง และลำดับของคู่เบสเป็นคุณสมบัติเดียวที่สามารถให้การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรม" พวกเขาเขียน
คริกและวัตสันสร้างแบบจำลองดีเอ็นเอเสร็จในปี พ.ศ. 2496 และเก้าปีต่อมาร่วมกับวิลกินส์ พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี พ.ศ. 2505 "สำหรับการค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกและความสำคัญต่อการถ่ายทอดข้อมูลในสิ่งมีชีวิต ระบบ” Wilkins (Maurice Wilkins) - การทดลองของเขากับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ช่วยสร้างโครงสร้างดีเอ็นเอสองสาย โรซาลินด์ แฟรงคลิน (พ.ศ. 2463-2558) ซึ่งมีส่วนช่วยในการค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ หลายคนบอกว่ามีความสำคัญมาก ไม่ได้รับรางวัลโนเบลเพราะเธอไม่ได้มีชีวิตอยู่เพื่อดูเวลานี้
สรุปข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของ DNA และการวิเคราะห์ผลของ M. Wilkins และ R. Franklin เกี่ยวกับการกระเจิงของรังสีเอกซ์บนผลึก DNA, J. Watson และ F. Crick ในปี 1953 ได้สร้างแบบจำลองของโครงสร้างสามมิติ ของโมเลกุลนี้ หลักการของการเติมเต็มของสายโซ่ในโมเลกุลที่มีเกลียวสองเส้นที่เสนอโดยพวกเขามีความสำคัญยิ่ง เจวัตสันเป็นเจ้าของสมมติฐานของกลไกกึ่งอนุรักษ์นิยมของการจำลองดีเอ็นเอ ในปี พ.ศ. 2501-2502 J. Watson และ A. Tisier ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับไรโบโซมของแบคทีเรียที่กลายเป็นสิ่งคลาสสิก ผลงานของนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาโครงสร้างของไวรัสก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน ในปี 1989-1992 เจ. วัตสันเป็นหัวหน้าโครงการวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ "จีโนมมนุษย์"
วัตสันและคริกค้นพบโครงสร้างของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ซึ่งเป็นสารที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมด
ในช่วงทศวรรษ 1950 เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า DNA เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็กหลายพันชนิดที่มีสี่ประเภทที่แตกต่างกันซึ่งเชื่อมต่อกันเป็นเส้น - นิวคลีโอไทด์ นักวิทยาศาสตร์ทราบด้วยว่า DNA มีหน้าที่ในการจัดเก็บและสืบทอดข้อมูลทางพันธุกรรม คล้ายกับข้อความที่เขียนด้วยตัวอักษรสี่ตัว โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลนี้และกลไกการถ่ายทอด DNA จากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่งและจากสิ่งมีชีวิตสู่สิ่งมีชีวิตยังไม่ทราบ
ในปี 1948 Linus Pauling ค้นพบโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลขนาดใหญ่อื่น ๆ - โปรตีนและสร้างแบบจำลองของโครงสร้างที่เรียกว่า "alpha helix"
Pauling ยังเชื่อว่า DNA เป็นเกลียว ยิ่งไปกว่านั้น ประกอบด้วยสามสาย อย่างไรก็ตาม เขาไม่สามารถอธิบายทั้งธรรมชาติของโครงสร้างดังกล่าวหรือกลไกของการทำสำเนาดีเอ็นเอด้วยตนเองเพื่อส่งต่อไปยังเซลล์ลูกสาว
โครงสร้างแบบสองเกลียวนี้ถูกค้นพบหลังจากมอริซ วิลกินส์แอบแอบดูวัตสันและคริกจากการเอ็กซ์เรย์ของโมเลกุลดีเอ็นเอที่ถ่ายโดยโรซาลินด์ แฟรงคลิน ผู้ร่วมงานของเขา ในภาพนี้ พวกเขาจำสัญญาณของเกลียวได้อย่างชัดเจนและไปที่ห้องปฏิบัติการเพื่อตรวจสอบทุกอย่างในแบบจำลองสามมิติ
ในห้องปฏิบัติการ ปรากฎว่าการประชุมเชิงปฏิบัติการไม่ได้จัดหาแผ่นโลหะที่จำเป็นสำหรับแบบจำลองสเตอริโอและวัตสันได้ตัดการจำลองนิวคลีโอไทด์สี่ประเภทออกจากกระดาษแข็ง - guanine (G), cytosine (C), thymine (T ) และ adenine (A) - และเริ่มจัดวางบนโต๊ะ จากนั้นเขาก็ค้นพบว่าอะดีนีนรวมกับไทมีนและกัวนีนกับไซโตซีนตามหลักการ "กุญแจล็อค" ด้วยเหตุนี้เกลียวดีเอ็นเอสองสายจึงเชื่อมต่อกัน นั่นคือ ตรงข้ามกับไทมีนจากสายหนึ่งจะมีอะดีนีนจากอีกเส้นหนึ่งเสมอ และไม่มีอย่างอื่นอีก
การจัดเรียงนี้ทำให้สามารถอธิบายกลไกของการคัดลอกดีเอ็นเอได้: เกลียวสองเส้นแยกจากกัน และสำเนาที่ถูกต้องของ "คู่หู" เดิมในเกลียวนั้นเสร็จสิ้นจากนิวคลีโอไทด์ไปยังแต่ละอัน โดยหลักการเดียวกับค่าบวกจะพิมพ์จากค่าลบในรูปถ่าย
แม้ว่าแฟรงคลินไม่สนับสนุนสมมติฐานของโครงสร้างเกลียวของดีเอ็นเอ แต่ภาพของเธอมีบทบาทสำคัญในการค้นพบวัตสันและคริก โรซาลินด์ไม่ได้มีชีวิตอยู่เพื่อดูรางวัลที่วิลกินส์ วัตสัน และคริกได้รับ
เห็นได้ชัดว่าการค้นพบโครงสร้างเชิงพื้นที่ของ DNA ได้ปฏิวัติโลกแห่งวิทยาศาสตร์และนำไปสู่การค้นพบใหม่จำนวนหนึ่ง โดยที่เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงไม่เพียงแต่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงชีวิตสมัยใหม่โดยทั่วไปด้วย
ในช่วงอายุหกสิบเศษของศตวรรษที่ผ่านมา สมมติฐานของวัตสันและคริกเกี่ยวกับกลไกการจำลองดีเอ็นเอ (การทวีคูณ) ได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าโปรตีนพิเศษ DNA polymerase มีส่วนร่วมในกระบวนการนี้
ในช่วงเวลาเดียวกัน ก็มีการค้นพบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือ รหัสพันธุกรรม ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว DNA มีข้อมูลเกี่ยวกับทุกสิ่งที่สืบทอดมา รวมถึงโครงสร้างเชิงเส้นของโปรตีนทุกตัวในร่างกาย โปรตีน เช่น ดีเอ็นเอ เป็นกรดอะมิโนสายยาว มีกรดอะมิโนเหล่านี้อยู่ 20 ชนิด ดังนั้นจึงไม่ชัดเจนว่า "ภาษา" ของ DNA ซึ่งประกอบด้วยตัวอักษรสี่ตัว ถูกแปลเป็น "ภาษา" ของโปรตีนซึ่งใช้ "ตัวอักษร" 20 ตัวอย่างไร
ปรากฎว่าการรวมกันของนิวคลีโอไทด์ของ DNA สามตัวสอดคล้องกันอย่างชัดเจนกับกรดอะมิโนหนึ่งใน 20 ตัว และด้วยเหตุนี้ "การเขียน" บน DNA จึงถูกแปลเป็นโปรตีนอย่างไม่น่าสงสัย
ในทศวรรษที่ 70 มีวิธีการที่สำคัญอีกสองวิธีปรากฏขึ้นตามการค้นพบวัตสันและคริก นี่คือการจัดลำดับและรับดีเอ็นเอลูกผสม การจัดลำดับทำให้คุณสามารถ "อ่าน" ลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน DNA ได้ วิธีนี้ใช้โปรแกรม "Human Genome" ทั้งหมด
การได้รับ DNA รีคอมบิแนนท์นั้นเรียกว่าการโคลนโมเลกุล สาระสำคัญของวิธีนี้คือการแทรกชิ้นส่วนที่มียีนเฉพาะเข้าไปในโมเลกุลดีเอ็นเอ ด้วยวิธีนี้ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียจะได้รับซึ่งมียีนสำหรับอินซูลินของมนุษย์ อินซูลินที่ได้รับในลักษณะนี้เรียกว่ารีคอมบิแนนท์ "อาหารดัดแปลงพันธุกรรม" ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นด้วยวิธีเดียวกัน
การโคลนนิ่งการสืบพันธุ์ที่ทุกคนกำลังพูดถึงนั้นขัดแย้งกัน ได้ปรากฏขึ้นก่อนที่โครงสร้างของดีเอ็นเอจะถูกค้นพบ เป็นที่ชัดเจนว่าขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองดังกล่าวกำลังใช้ผลการค้นพบวัตสันและคริกอย่างแข็งขัน แต่ในขั้นต้น วิธีการไม่ได้ขึ้นอยู่กับมัน
ขั้นตอนต่อไปที่สำคัญในวิทยาศาสตร์คือการพัฒนาในทศวรรษที่แปดของปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส เทคโนโลยีนี้ใช้เพื่อ "จำลอง" ชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่ต้องการอย่างรวดเร็ว และพบการใช้งานมากมายในด้านวิทยาศาสตร์ การแพทย์ และเทคโนโลยีแล้ว ในทางการแพทย์ PCR ใช้เพื่อวินิจฉัยโรคไวรัสอย่างรวดเร็วและแม่นยำ หากในมวลของ DNA ที่ได้รับจากการวิเคราะห์ของผู้ป่วย แม้ว่าจะมียีนที่นำโดยไวรัสในปริมาณเพียงเล็กน้อยก็ตาม ดังนั้นการใช้ PCR จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุ "การคูณ" ของพวกมัน และจากนั้นจึงระบุได้ง่าย
เอ.วี. Engström แห่งสถาบัน Karolinska กล่าวในพิธีมอบรางวัลว่า "การค้นพบโครงสร้างโมเลกุลเชิงพื้นที่ ... DNA มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะมันสรุปความเป็นไปได้ในการทำความเข้าใจรายละเอียดลักษณะทั่วไปและลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด" Engstrom ตั้งข้อสังเกตว่า "การถอดรหัสโครงสร้างเกลียวคู่ของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกด้วยการจับคู่เฉพาะของเบสไนโตรเจนจะเปิดโอกาสอันยอดเยี่ยมในการไขรายละเอียดของการควบคุมและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม"