Prof. Duluman E.K.
Nobeli preemia laureaat Francis Crick ja ateism
(DNA avastamise 50. aastapäevaks)
Kui religioonid ilmutaksid
on midagi paljastanud
see on see, et nemad
on tavaliselt valed.
(Kui Ilmutusraamatu religioonid ,
seal avastatakse midagi,
siis need paljastused tavaliselt
petlikuks osutuda)
Francis Crick
Francis Creek
2003. aastal tähistas maailma teadusringkond DNA struktuuri avastamise 50. aastapäeva. Vene akadeemia Teadused pühendasid kogu 2003. aasta VENEMAA TEADUSTE AKADEEMIA bülletääni kuuenda numbri sellele olulisele sündmusele, nimetades seda pidulikult: DNA STRUKTUURI AVASTAMISE 50. AASTAPÄEVALE.
Meie juhtivad ja maailmakuulsad akadeemikud esitasid üksikasjalikke analüütilisi ja informatiivseid artikleid: L.L. Kiselev,"Kõige olulisema molekuli aastapäev"; E. D. Sverdlov,"Suur avastus: revolutsioon, kanoniseerimine, dogma ja ketserlus"; V. L. Karpov,"DNA, kromatiin, histooni kood". Nende artiklite pealkirjale klõpsates avaneb võimalus nendega tutvuda täistekste nende autorid.
Akadeemik L.L. Kiselev kirjutab:
Watson ja Crick said 1962. aastal Nobeli preemia DNA struktuuri avastamise eest.
Pärast akadeemilise ajakirja artiklite lugemist meenusid mulle varem loetud ateistlikud artiklid ja Francis Harry Compton Cricki avaldused ( Francis Harry Compton Crick) ja tema elulugu intrigeeriva, kui mitte kummalise pealkirja all: " Mis hullu jälitamine», mida saab tõlkida kui " Mida hull otsib?" Seda saab tõlkida erinevalt, kuna sõna "hull" võib tähendada "erapoolik", "isetu", "armunud" ja "hull" ning sõna "Pursuit" - "jälitama", "veenma", "jääma". otsides." Cricki autobiograafiat lugedes jääb aga mulje, et ta kasutas sõna “hull” vastuseks Piibli süüdistusele hullumeelsuses ateistile: “Loll ütleb oma südames: Jumalat pole” (Psalm 13:1; 53:2). Selles kohas Ingliskeelsed tõlked Hullu Piiblit nimetatakse "hulluks".
Tema autobiograafias" Mis hullu jälitamine» Seal on spetsiaalne peatükk, mida Crick nimetas: "Kuidas ma kaldusin ateismi poole." Meil ei ole võimalust ümber jutustada kõiki suure teadlase huvitavaid ja ainulaadseid mõtteid ateistlikust ja religioossest maailmavaatest. Anname ainult kolm meie arvates kõige esinduslikumat tsitaati sellelt suurimalt teadlaselt ja veendunud ateistilt.
« Ainuüksi teadmine maa tegelikust vanusest, mida veenvalt näitavad geoloogilised ladestused, taimede ja loomade fossiilid, ei võimalda intelligentsel meelel uskuda sõna otseses mõttes, nagu religioossed fundamentalistid, kõike, mis on kirjas Piiblis. Ja kui mõned Piibli sõnumid on selgelt valed, siis miks on teised piibli lood tuleb võtta tõena?»
« kristlane usulisi tõekspidamisi oma kujunemise ajal võisid nad vastata mitte ainult usklike kujutlusvõimele, vaid ka selle ajastu teadmiste tasemele. Kuid nii kahetsusväärne kui see ka polnud, ei lükanud hilisemad teaduslikud avastused kristlikke tõekspidamisi otsustavalt ümber, vaid asetasid need ka inetusse valgusesse. Mis saaks olla rumalam, kui rajada tänapäeva inimese eluviis täielikult ekslikele ideedele ainult selle põhjal, et neid, neid ideid, peeti kunagi tõeks? Ja mis võiks olla tähtsam kui leida oma tõeline koht universumis, kõrvaldades ükshaaval need varasemate uskumuste tigedad jäänused? Kuid ikkagi on selge, et mitmed saladused ootavad veel avastamist. teaduslik seletus. Kuni neid ei seletata, võivad neis peituda kõikvõimalikud usulised ebausud.
Minu jaoks oli ülimalt oluline soov tuvastada bioloogias veel tundmatuid teadmisi, et saavutada nende tõeline teaduslik arusaam. Ainult nii sai usulisi tõekspidamisi kinnitada või ümber lükata».
* * *
« Hämmastav hüpotees on see, et teie rõõmud ja mured, teie mälestused ja ambitsioonid, teie enesetunne ja vaba tahe pole tegelikult midagi muud kui tohutu närvirakkude ja nendega seotud molekulide kompleksi aktiivsuse ilming. Nagu Lewis Carrolli Alice ütleks, oled sa lihtsalt kott neuroneid. ».
"Ilmutuse religioonid" on judaism, kristlus ja islam, mis usuvad, et nende uskumuste sisu avaldab neile Jumal Piibli tekstis...
(Inglise) FranciscusCrick sündis, 8. juunil Inglismaal Northamptonis; suri 88-aastaselt
Selle loo algust võib võtta naljana. "Ja me just avastasime elu saladuse!" – ütles üks kahest mehest, kes sisenesid Cambridge Eagle’i pubisse täpselt 50 aastat tagasi – 28. veebruaril 1953. aastal. Ja need inimesed, kes töötasid lähedal asuvas laboris, ei liialdanud sugugi. Üks neist sai nimeks Francis Crick ja teine oli James Watson.
Watson ja Crick avastasid desoksüribonukleiinhappe (DNA) struktuuri – aine, mis sisaldab kogu pärilikku teavet. Mõni kuu pärast ajaloolist teadaannet pubis ilmus ajakirjas Nature ettevaatlik kahe teadlase töö avaldamine (Watson J.D., Crick F.H.C. Molecular structure of nucleic acids // Nature. 1953. V. 171. P. 738 -740). Artikkel lõppes ettepanekuga, et DNA struktuuri avastamine võib selgitada mehhanisme, mille abil geneetilist materjali kopeeritakse.
Viiekümnendateks oli teada, et DNA on suur molekul, mis koosneb tuhandetest väikestest molekulidest, mis on omavahel ühendatud nelja joonena. erinevad tüübid- nukleotiidid. Teadlased teadsid ka, et DNA oli see, mis vastutab geneetilise teabe säilitamise ja pärimise eest, sarnaselt neljatähelises tähestikus kirjutatud tekstiga. Selle molekuli ruumiline struktuur ja DNA rakust rakku ja organismist organismi pärandumise mehhanismid jäid teadmata.
1948. aastal avastas Linus Pauling teiste makromolekulide – valkude – ruumilise struktuuri. Jadeist voodihaige Pauling veetis mitu tundi paberit voltides, millega proovis modelleerida valgumolekuli konfiguratsiooni, ja lõi alfa-heeliksiks nimetatud struktuuri mudeli.
Watsoni sõnul muutus pärast seda avastust nende laboris populaarseks hüpotees DNA spiraalsest struktuurist. Watson ja Crick tegid koostööd juhtivate röntgendifraktsioonianalüüsi ekspertidega ning Crick suutis sel viisil saadud piltidelt peaaegu täpselt tuvastada spiraali märke.
Pauling uskus ka, et DNA on heeliks, mis koosneb kolmest ahelast. Siiski ei osanud ta seletada ei sellise struktuuri olemust ega ka DNA iseduplemise mehhanisme tütarrakkudele ülekandmiseks.
Kaheahelaline struktuur avastati pärast seda, kui Maurice Wilkins näitas Watsonile ja Crickile salaja tema kaastöötaja Rosalind Franklini tehtud DNA molekuli röntgenipilti. Sellel pildil tundsid nad selgelt ära spiraali märgid ja suundusid laborisse, et kontrollida kõike kolmemõõtmelisel mudelil.
Laboris selgus, et töökoda ei tarninud vajalikke stereomudeleid metallplaadid, ja Watson lõikas papist välja nelja tüüpi nukleotiidide mudeleid – guaniini (G), tsütosiini (C), tümiini (T) ja adeniini (A) – ning hakkas neid lauale laduma. Ja siis avastas ta, et adeniin ühineb tümiiniga ja guaniin tsütosiiniga vastavalt “klahviluku” põhimõttele. Täpselt nii on DNA heeliksi kaks ahelat üksteisega ühendatud, st ühest ahelast tümiini vastas on alati teisest ahelast adeniin ja ei midagi muud.
See paigutus võimaldas selgitada DNA kopeerimise mehhanisme: spiraali kaks ahelat lahknevad ja igaühele neist lisatakse nukleotiididest oma endise "partneri" täpne koopia spiraalis. Kasutades sama põhimõtet nagu fotol negatiivist positiivi printimine.
Rosalind Franklini saatus oli väga kurb. Wilkins nimetas oma alluvat eranditult "sinisukaks" ja oli temaga pidevas konfliktis. Kuigi Franklin ei toetanud hüpoteesi DNA spiraalse struktuuri kohta, mängisid tema fotod rolli otsustavat rolli Watsoni ja Cricki avastamisel. Ja võib-olla oleks Pauling saanud neljanda koha Nobeli preemia, kui ta vaid näeks neid pilte enne Briti teadlasi.
Rosalind ei näinud auhinda, mille Wilkins, Watson ja Crick said. Ta suri 1958. aastal vähki.
On ilmne, et DNA ruumilise struktuuri avastamine tegi teadusmaailmas revolutsiooni ja tõi kaasa terve rea uusi avastusi, ilma milleta on võimatu ette kujutada mitte ainult kaasaegne teadus, aga ka kaasaegne eluüldiselt
Eelmise sajandi kuuekümnendatel leidis Watsoni ja Cricki oletus DNA replikatsiooni (kahekordistumise) mehhanismi kohta täielikult kinnitust. Lisaks näidati, et selles protsessis osaleb spetsiaalne valk DNA polümeraas.
Umbes samal ajal tehti veel üks oluline avastus - geneetiline kood. Nagu eespool mainitud, sisaldab DNA teavet kõige kohta, mis on päritud, sealhulgas lineaarne struktuur iga valk kehas. Valgud, nagu DNA, on pikad aminohapete molekulaarsed ahelad. Neid aminohappeid on 20. Sellest tulenevalt jäi ebaselgeks, kuidas neljatähelisest tähestikust koosnev DNA “keel” tõlgitakse valkude “keeleks”, kus kasutatakse 20 “tähte”.
Selgus, et kolme DNA nukleotiidi kombinatsioon vastab selgelt ühele 20 aminohappest. Ja seega tõlgitakse DNA-le “kirjutatu” ühemõtteliselt valguks.
Seitsmekümnendatel ilmus Watsoni ja Cricki avastuse põhjal veel kaks olulisemat meetodit. See on rekombinantse DNA sekveneerimine ja saamine. Sekveneerimine võimaldab teil "lugeda" nukleotiidide järjestust DNA-s. Sellel meetodil põhineb kogu inimgenoomi programm.
Rekombinantse DNA saamist nimetatakse muidu molekulaarseks kloonimiseks. Selle meetodi olemus seisneb selles, et spetsiifilist geeni sisaldav fragment sisestatakse DNA molekuli. Nii saadakse näiteks baktereid, mis sisaldavad iniminsuliini geeni. Sel viisil saadud insuliini nimetatakse rekombinantseks. Kõik "geneetiliselt muundatud tooted" on loodud samal meetodil.
Paradoksaalne on see, et reproduktiivne kloonimine, millest kõik praegu räägivad, tekkis enne DNA struktuuri avastamist. On selge, et nüüd kasutavad selliseid katseid läbi viivad teadlased aktiivselt Watsoni ja Cricki avastamise tulemusi. Kuid algselt ei põhinenud meetod sellel.
Järgmine oluline samm teaduses oli polümeraasi ahelreaktsiooni väljatöötamine kaheksakümnendatel. Seda tehnoloogiat kasutatakse soovitud DNA fragmendi kiireks "reproduktsiooniks" ja see on juba leidnud palju rakendusi teaduses, meditsiinis ja tehnoloogias. Meditsiinis kasutatakse PCR-i kiireks ja täpseks diagnostikaks. viirushaigused. Kui patsiendi analüüsist saadud DNA mass sisaldab ka minimaalsetes kogustes viiruse poolt kaasa võetud geene, siis PCR-i abil on võimalik neid “korrutada” ja seejärel lihtsalt tuvastada.
Lisaks sellele, et Watsoni ja Cricki avastus sai aluseks paljudele teadusuuringutele, sealhulgas kuulsale inimgenoomi projektile, jättis DNA molekul oma jälje tänapäeva maalikunsti, kino ja arhitektuuri.
James Dewey Watson – Ameerika molekulaarbioloog, geneetik ja zooloog; Ta on enim tuntud oma osalemise poolest DNA struktuuri avastamisel 1953. aastal. Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna laureaat.
Pärast Chicago ülikooli ja Indiana ülikooli edukat lõpetamist veetis Watson mõnda aega keemiauuringuid koos biokeemiku Herman Kalckariga Kopenhaagenis. Hiljem kolis ta Cambridge'i ülikooli Cavendishi laboratooriumisse, kus kohtus esmakordselt oma tulevase kolleegi ja seltsimehe Francis Crickiga.
Watson ja Crick tulid DNA kaksikheeliksi ideele 1953. aasta märtsi keskel, uurides Rosalind Franklini ja Maurice Wilkinsi kogutud eksperimentaalseid andmeid. Avastusest teatas Cavendishi labori direktor Sir Lawrence Bragg; See juhtus Belgia teaduskonverentsil 8. aprillil 1953. aastal. Olulist väidet aga ajakirjandus tegelikult ei märganud. 25. aprillil 1953 avaldati avastusest artikkel aastal teadusajakiri"Loodus". Teised bioloogilised teadlased ja mitmed Nobeli preemia laureaadid hindas kiiresti avastuse monumentaalsust; mõned nimetasid seda isegi suurimaks teaduslik avastus 20. sajandil.
1962. aastal said Watson, Crick ja Wilkins avastuse eest Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna. Neljas projektis osaleja Rosalind Franklin suri 1958. aastal ja seetõttu ei saanud ta enam auhinnale kvalifitseeruda. Watson sai avastuse eest ka monumendi Ameerika loodusloomuuseumis New Yorgis; kuna selliseid monumente püstitatakse ainult Ameerika teadlaste auks, jäid Crick ja Wilkins monumentidest ilma.
Watsonit peetakse siiani üheks ajaloo suurimaks teadlaseks; paljudele inimestele ta kui isik aga avalikult ei meeldinud. James Watson on korduvalt olnud seotud üsna kõrgetasemeliste skandaalidega; üks neist oli otseselt seotud tema tööga – fakt on see, et DNA mudeli kallal töötades kasutasid Watson ja Crick andmeid, mille sai Rosalind Franklin ilma tema loata. Teadlased töötasid üsna aktiivselt Franklini partneri Wilkinsiga; Võimalik, et Rosalind ise ei teadnud oma elu lõpuni, kui olulist rolli mängisid tema katsed DNA struktuuri mõistmisel.
Aastatel 1956–1976 töötas Watson Harvardi bioloogiaosakonnas; Sel perioodil huvitas teda peamiselt molekulaarbioloogia.
1968. aastal sai Watson New Yorgi osariigis Long Islandil asuva Cold Spring Harbori labori direktori ametikoha; Tänu tema pingutustele on kvaliteeditase laboris oluliselt tõusnud uurimistöö ja rahastamine on märgatavalt paranenud. Watson ise tegeles sel perioodil peamiselt vähiuuringutega; Selle käigus muutis ta enda kontrolli all oleva labori üheks parimaks molekulaarbioloogia keskuseks maailmas.
1994. aastal sai Watsonist uurimiskeskuse president ja 2004. aastal rektor; 2007. aastal lahkus ta oma ametikohalt pärast üsna ebapopulaarseid avaldusi intelligentsuse taseme ja päritolu vahelise seose olemasolu kohta.
Päeva parim
Külastatud:6279 |
Igor Khiryak. Tšernobõli avarii must likvideerija Külastatud: 248 |
"Anne Franki päevik", mis taunib natse |
Dubleeritud DNA spiraali avastamine osutus bioloogias veelahelikuks hetkeks. Selle tegid inglane Francis Crick ja ameeriklane James Watson. 1962. aastal anti teadlastele Nobeli preemia.
Neid peetakse kõige populaarsemate hulka targad inimesed planeedil. Crick tegi palju avastusi erinevates valdkondades, mitte ainult geneetikaga. Watson pälvis endale tuntuse mitmete väljaütlemistega, kuid see iseloomustab teda rohkem kui erakordset inimest.
Lapsepõlv
Francis Crick sündis 1916. aastal Inglismaal Northamptonis. Tema isa oli edukas ärimees ja tal oli kingavabrik. Ta läks tavalisse Keskkool. Pärast sõda vähenes pere sissetulek oluliselt, pea otsustas pere kolida Londonisse. Francis lõpetas Mill Hilli kooli, kus teda huvitasid matemaatika, füüsika ja keemia. Hiljem õppis ta Londoni ülikooli kolledžis ja tunnistati bakalaureusekraadiks.
Siis sündis tema tulevane kolleeg James Watson teisel kontinendil. Lapsest saati erines ta tavalistest lastest; juba siis ennustati Jamesile helget tulevikku. Ta sündis Chicagos 1928. aastal. Tema vanemad ümbritsesid teda armastuse ja rõõmuga.
Esimese klassi õpetaja märkis, et tema intelligentsus ei vasta tema vanusele. Pärast 3. klassi osales ta raadios lastele mõeldud intellektuaalsel viktoriinil. Watson näitas hämmastavaid võimeid. Hiljem kutsuti ta nelja-aastasesse Chicago ülikooli, kus ta hakkas huvi tundma ornitoloogia vastu. Omades bakalaureusekraadi, otsustab noormees jätkata õpinguid Indiana osariigis Bloomingtoni ülikoolis.
Huvi teaduse vastu
Indiana ülikoolis õpib Watson geneetikat ning satub bioloog Salvador Lauria ja geniaalse geneetiku J. Moelleri tähelepanu alla. Koostöö tulemusena valmis doktoritöö röntgenikiirguse mõjust bakteritele ja viirustele. Pärast hiilgavat kaitsmist sai James Watsonist teaduste doktor.
Edasised bakteriofaagide uuringud toimuvad kauges Taanis – Kopenhaageni ülikoolis. Teadlane tegeleb aktiivselt DNA mudeli koostamise ja selle omaduste uurimisega. Tema kolleeg on andekas biokeemik Herman Kalkar. Saatuslik kohtumine Francis Crickiga toimub aga Cambridge’i ülikoolis. Teadlaseks pürgiv Watson, kes on vaid 23-aastane, kutsub Francise oma laborisse koos töötama.
Enne II maailmasõda uuris Crick vee viskoossust erinevates olekutes. Hiljem pidi ta töötama mereväe osakonnas – arendama miine. Pöördepunkt hakkab lugema E. Schrödingeri raamatut. Autori ideed tõukasid Franciscuse bioloogiat õppima. Alates 1947. aastast on ta töötanud Cambridge'i laboris, uurides röntgendifraktsiooni, orgaaniline keemia ja bioloogia. Selle juht oli Max Perutz, kes uurib valkude struktuuri. Crickis tekib huvi määratlemise vastu keemiline alus geneetiline kood.
DNA dekodeerimine
1951. aasta kevadel toimus Napolis sümpoosion, kus James kohtus inglise teadlase Maurice Wilkinsi ja teadlase Rosalyn Frankliniga, kes samuti DNA-analüüse tegid. Nad tegid kindlaks, et raku struktuur on sarnane keerdtrepp- Sellel on kahekordne vorm spiraalid. Nende eksperimentaalsed andmed ajendasid Watsonit ja Crickit edasisi uuringuid läbi viima. Nad otsustavad määrata nukleiinhapete koostise ja otsivad vajalikku rahastust – stipendiumi riiklikult infantiilse halvatuse uurimise ühingult.
James Watson 1953. aastal teavitasid nad maailma DNA struktuurist ja esitasid molekuli valmis mudeli.
Vaid 8 kuu pärast võtavad kaks hiilgavat teadlast olemasolevate andmetega kokku oma katsete tulemused. Kuu aja pärast valmib pallidest ja papist kolmemõõtmeline DNA mudel.
Avastusest teatas Cavendishi labori direktor Lawrence Bragg 8. aprillil Belgia konverentsil. Kuid avastuse tähtsust ei tunnistatud kohe. Alles 25. aprillil, pärast artikli avaldamist teadusajakirjas Nature, hindasid bioloogid ja teised laureaadid tõeliselt uute teadmiste väärtust. Sündmust peeti sajandi suurimaks avastuseks.
1962. aastal nimetati Nobeli meditsiiniauhinna kandidaadiks inglased Wilkins ja Crick ning ameeriklane Watson. Kahjuks suri Rosalind Franklin 4 aastat tagasi ega olnud kandidaatide hulgas. Sellega seoses tekkis tohutu skandaal, kuna modell kasutas Franklini katsete andmeid, kuigi ta ei andnud ametlikku luba. Crick ja Watson tegid tihedat koostööd oma elukaaslase Wilkinsiga ning Rosalind ise õppis oma katsete tähtsust meditsiinis alles oma elu lõpuni.
Watsonile püstitati tema avastuse eest New Yorgis monument. Wilkinsile ja Crickile seda au ei antud, kuna neil polnud Ameerika kodakondsust.
Karjäär
Pärast DNA struktuuri avastamist läksid Watson ja Crick lahku. Jamesist sai California ülikooli bioloogiaosakonna vanem liige ja hiljem professor. 1969. aastal tehti talle ettepanek asuda Long Islandi molekulaarbioloogia laboratooriumi juhiks. Teadlane keeldub töötamast Harvardis, kus ta on töötanud alates 1956. aastast. Ta pühendab oma ülejäänud elu neurobioloogiale, uurides viiruste ja DNA mõju vähile. Teadlase eestvedamisel jõudis labor teadustöö kvaliteedis uuele tasemele ning selle rahastamine kasvas oluliselt. Gold Spring Harborist on saanud maailma juhtiv molekulaarbioloogia uurimiskeskus. Aastatel 1988–1992 osales Watson aktiivselt mitmetes inimgenoomi uurimise projektides.
Pärast rahvusvahelist tunnustust sai Crickist Cambridge'i bioloogilise labori juhataja. 1977. aastal kolis ta Californiasse San Diegosse, et uurida unenägude ja nägemise mehhanisme.
Francis Creek 1983. aastal koos matemaatiku Gr. Mitchison soovitas: unenäod on aju võime vabaneda päeva jooksul kogunenud kasututest ja liigsetest assotsiatsioonidest. Teadlased on nimetanud unenägusid närvisüsteemi ülekoormuse vältimiseks.
1981. aastal ilmus Francis Cricki raamat “Life as It Is: Its Origin and Nature”, kus autor spekuleerib elu tekke üle Maal. Tema versiooni kohaselt olid planeedi esimesed asukad mikroorganismid teistest kosmoseobjektidest. See seletab kõigi elusobjektide geneetilise koodi sarnasust. Teadlane suri 2004. aastal onkoloogiasse. Ta tuhastati ja tema tuhk puistati laiali vaikne ookean.
Francis Creek 2004. aastal sai Watsonist rektor, kuid 2007. aastal pidi ta sellelt ametikohalt tagasi astuma, kuna rääkis päritolu (rassi) ja intelligentsuse taseme geneetilisest seosest. Teadlasele meeldib kolleegide töid provokatiivselt ja solvavalt kommenteerida ning Franklin polnud erand. Mõningaid avaldusi tajuti rünnakutena rasvunud inimeste ja homoseksuaalide vastu.
2007. aastal andis Watson välja oma autobiograafia Avoid Boring. 2008. aastal pidas ta avaliku loengu Moskva Riiklikus Ülikoolis. Watsonit nimetatakse esimeseks inimeseks, kellel on täielikult dešifreeritud genoom. Teadlane tegeleb praegu vaimuhaiguste eest vastutavate geenide leidmisega.
Crick ja Watson avasid uusi võimalusi meditsiini arendamiseks. Ülehinnake nende tähtsust teaduslik tegevus võimatu.
Meie jaoks on oluline teabe asjakohasus ja usaldusväärsus. Kui leiate vea või ebatäpsuse, andke meile sellest teada. Tõstke viga esile ja vajutage kiirklahvi Ctrl+Enter .
DNA kaksikheeliks on 50 aastat vana!
Laupäeval, 28. veebruaril 1953, kaks noort teadlast, J. Watson ja F. Crick, väikeses söögikohas Kotkas Cambridge'is teatasid lõunasöögile, et on avastanud elu saladuse. Palju aastaid hiljem ütles F. Cricki naine Odile, et ta muidugi ei uskunud teda: koju tulles väitis ta sageli midagi sellist, kuid siis selgus, et see oli viga. Seekord viga ei olnud ja selle väitega algas bioloogias revolutsioon, mis kestab tänaseni.
25. aprillil 1953 ajakirjas Loodus ilmus kolm artiklit nukleiinhapete struktuuri kohta. Ühes neist, mille kirjutasid J. Watson ja F. Crick, pakuti välja DNA molekuli struktuur kaksikheeliksi kujul. Ülejäänud kaks, mille on kirjutanud M. Wilkins, A. Stokes, G. Wilson, R. Franklin ja R. Gosling, esitasid eksperimentaalsed andmed, mis kinnitasid DNA molekulide spiraalset struktuuri. DNA kaksikheeliksi avastamise lugu meenutab seiklusromaani ja väärib vähemalt lühikest kokkuvõtet.
Kõige olulisemad ideed geenide keemilise olemuse ja nende paljunemise maatriksprintsiibi kohta sõnastas esmakordselt selgelt 1927. aastal N.K. Koltsov (1872–1940). Tema õpilane N.V. Timofejev-Resovski (1900–1981) võttis need ideed kasutusele ja arendas neid geneetilise materjali konvariantse replikatsiooni põhimõttena. Saksa füüsik Max Delbrück (1906–1981; Nobeli preemia 1969), tegutses 1930. aastate keskel. Berliinis Kaiser Wilhelmi keemiainstituudis hakkas Timofejev-Resovski mõjul bioloogia vastu nii suur huvi tundma, et jättis füüsika pooleli ja sai bioloogiks.
Pikka aega uskusid bioloogid täielikult Engelsi eludefinitsiooni järgi, et pärilik aine on mingid erilised valgud. Keegi ei arvanud, et nukleiinhapetel võib olla midagi pistmist geenidega – need tundusid liiga lihtsad. See jätkus kuni 1944. aastani, mil tehti avastus, mis muutis radikaalselt kogu bioloogia edasist arengut.
Sel aastal ilmus Oswald Avery, Colin McLeodi ja McLean McCarthy artikkel, mis näitab, et pneumokokkide puhul kanduvad pärilikud omadused ühelt bakterilt teisele puhta DNA abil, s.t. DNA on pärilikkuse aine. McCarthy ja Avery näitasid seejärel, et DNA töötlemine DNA-d seediva ensüümiga (DNaas) kaotas selle geeniomadused. Siiani on ebaselge, miks seda avastust Nobeli auhinda ei antud.
Vahetult enne, 1940. aastal, töötasid L. Pauling (1901–1994; Nobeli preemiad 1954 ja 1962) ja M. Delbrück välja antigeeni-antikeha reaktsioonide molekulaarse komplementaarsuse kontseptsiooni. Neil samadel aastatel näitasid Pauling ja R. Corey, et polüpeptiidahelad võivad moodustada spiraalseid struktuure ning mõnevõrra hiljem, 1951. aastal, töötas Pauling välja teooria, mis võimaldas ennustada erinevate spiraalsete struktuuride röntgenmustrite tüüpe.
Pärast Avery jt avastamist, kuigi see ei veennud valgu geeniteooria pooldajaid, sai selgeks, et vaja on määrata DNA struktuur. Nende seas, kes mõistsid DNA tähtsust bioloogias, algas võidujooks tulemuste nimel, mida saatis karm konkurents.
Röntgeniaparaat, mida kasutati 1940. aastatel. aminohapete ja peptiidide kristallstruktuuri uurimiseks
Aastatel 1947–1950 E. Chargaff kehtestas arvukate katsete põhjal DNA nukleotiidide vastavuse reegli: puriini ja pürimidiini aluste arv on sama, adeniini aluste arv on võrdne tümiini aluste arvuga ja guaniini aluste arvuga. on võrdne tsütosiini aluste arvuga.
Esimesed ehitustööd (S. Ferberg, 1949, 1952) näitasid, et DNA-l on spiraalne struktuur. Omades ulatuslikke kogemusi valkude struktuuri määramisel röntgendifraktsioonimustrite põhjal, oleks Pauling kahtlemata suutnud kiiresti lahendada DNA struktuuri probleemi, kui tal oleks olnud korralikud röntgendifraktsioonimustrid. Neid aga ei olnud ja nende hulgast, mis tal õnnestus hankida, ei suutnud ta teha selget valikut ühe võimaliku struktuuri kasuks. Tulemuse avaldamisega kiirustades valis Pauling seetõttu vale variandi: 1953. aasta alguses avaldatud artiklis pakkus ta välja kolmeahelalise spiraali kujulise struktuuri, milles fosfaadijäägid moodustavad jäiga südamiku, ja lämmastikku sisaldavad alused asuvad perifeerias.
Palju aastaid hiljem, meenutades DNA struktuuri avastamise lugu, märkis Watson, et "Linus [Pauling] ei väärinud arvamist. õige lahendus. Ta ei lugenud artikleid ega rääkinud kellegagi. Veelgi enam, ta unustas isegi oma Delbrücki paberi, mis räägib geenide replikatsiooni komplementaarsusest. Ta arvas, et suudab selle struktuuri välja mõelda lihtsalt sellepärast, et ta oli nii tark.
Kui Watson ja Crick alustasid tööd DNA struktuuri kallal, oli juba palju teada. Üle jäi usaldusväärsete röntgenstruktuuriandmete hankimine ja nende tõlgendamine tol ajal juba kättesaadava teabe põhjal. Kuidas see kõik juhtus, on hästi kirjeldatud J. Watsoni kuulsas raamatus “The Double Helix”, kuigi paljud selles sisalduvad faktid on esitatud väga subjektiivselt.
J. Watson ja F. Crick suure avastuse äärel
Muidugi oli topeltheeliksi mudeli ehitamiseks vaja laialdasi teadmisi ja intuitsiooni. Kuid ilma mitmete kokkusattumuste kokkulangemiseta oleks mudel võinud ilmuda mitu kuud hiljem ja selle autorid oleksid võinud olla teised teadlased. Siin on mõned näidised.
Rosalind Franklin (1920–1958), kes töötas koos M. Wilkinsiga (Nobeli preemia 1962) King's College'is (London), saavutas DNA kõrgeima kvaliteediga röntgendifraktsioonimustrid. Kuid see töö huvitas teda vähe, ta pidas seda rutiinseks ega kiirustanud järeldusi tegema. Seda soodustasid tema halvad suhted Wilkinsiga.
Üsna 1953. aasta alguses näitas Wilkins R. Franklini teadmata Watsonile tema röntgenülesvõtteid. Lisaks näitas Max Perutz sama aasta veebruaris Watsonile ja Crickile Meditsiiniuuringute Nõukogu aastaaruannet, kus tehti ülevaade kõigi juhtivate töötajate, sealhulgas R. Franklini tööst. Sellest piisas, et F. Crick ja J. Watson mõistaksid, kuidas DNA molekul peaks olema üles ehitatud.
R. Franklini saadud DNA röntgen
Wilkinsi jt artiklis, mis avaldati samas numbris Loodus Nagu Watsoni ja Cricki artikkel, on näidatud, et röntgendifraktsioonimustrite põhjal otsustades on erinevatest allikatest pärit DNA struktuur ligikaudu sama ja kujutab endast heeliksit, mille sees asuvad lämmastiku alused ja fosfaadijäägid väljastpoolt.
R. Franklini (koos õpilase R. Goslingiga) artikkel on kirjutatud veebruaris 1953. Juba artikli esialgses versioonis kirjeldas ta DNA struktuuri kahe koaksiaalse heeliksi kujul, mis on nihutatud üksteise suhtes piki telge mille sees on lämmastiku alused ja väljas fosfaadid. Tema andmetel oli DNA spiraali samm vormis B (s.o suhtelise õhuniiskuse juures >70%) 3,4 nm ja 10 nukleotiidi pöörde kohta. Erinevalt Watsonist ja Crickist ei ehitanud Franklin mudeleid. Tema DNA jaoks polnud midagi enamat huvitav objekt teadusuuringud kui kivisüsi ja süsinik, millega ta tegeles Prantsusmaal enne King's College'i tulekut.
Saanud teada Watson-Cricki mudelist, lisas ta artikli lõppversiooni käsitsi: "Seega ei ole meie üldised ideed vastuolus eelmises artiklis esitatud Watson-Cricki mudeliga." Mis pole üllatav, sest... see mudel põhines tema eksperimentaalsetel andmetel. Kuid ei Watson ega Crick, vaatamata kõige sõbralikumatele suhetele R. Frankliniga, ei öelnud talle kunagi seda, mida nad aastaid pärast tema surma avalikult mitu korda kordasid – et ilma tema andmeteta poleks nad kunagi saanud oma mudelit ehitada.
R. Franklin (äärmisel vasakul) kohtumisel kolleegidega Pariisis
R. Franklin suri vähki aastal 1958. Paljud usuvad, et kui ta oleks elanud 1962. aastani, oleks Nobeli komitee pidanud rikkuma oma rangeid reegleid ja andma preemia mitte kolmele, vaid neljale teadlasele. Tema ja Wilkinsi saavutuste tunnustamiseks nimetati üks King's College'i hoonetest Franklin-Wilkinsiks, sidudes igaveseks nende inimeste nimed, kes vaevu omavahel rääkisid.
Watsoni ja Cricki artiklit (allpool näidatud) lugedes üllatab selle väike maht ja lapidaarne stiil. Autorid olid oma avastuse olulisusest hästi teadlikud ja piirdusid siiski vaid mudeli kirjelduse ja põgusa viitega, et „postuleeritud ... spetsiifilisest paaride moodustumisest järgneb koheselt võimalik geneetilise materjali kopeerimise mehhanism. .” Mudel ise tundus justkui tühjast-tähjast võetud – pole mingit viidet, kuidas see saadi. Selle struktuuriomadusi ei ole antud, välja arvatud helikõrgus ja nukleotiidide arv heeliksi sammu kohta. Ka paaride teket pole selgelt kirjeldatud, sest Sel ajal kasutati pürimidiinide aatomite nummerdamiseks kahte süsteemi. Artiklit illustreerib ainult üks F. Cricki naise tehtud joonis. Tavaliste bioloogide jaoks olid Wilkinsi ja Franklini kristallograafiliste andmetega ülekoormatud artiklid aga raskesti mõistetavad, kuid Watsoni ja Cricki artiklist said kõik aru.
Hiljem tunnistasid nii Watson kui ka Crick, et nad lihtsalt kartsid esimeses artiklis kõiki üksikasju esitada. Seda tehti teises artiklis pealkirjaga "Genetic Consequences from the Structure of DNA" ja avaldati aastal Loodus Sama aasta 30. mail. See annab mudeli põhjenduse, DNA struktuuri kõik mõõtmed ja üksikasjad, ahela moodustumise ja aluste sidumise mustrid ning käsitleb erinevaid mõjusid geneetikale. Ettekande iseloom ja toon viitavad sellele, et autorid on üsna kindlad oma õigsuses ja avastamise olulisuses. Tõsi, nad ühendasid G-C paari vaid kahe vesiniksidemega, kuid aasta hiljem osutasid nad ühes metoodilises artiklis, et kolm sidet on võimalikud. Peagi kinnitas Pauling seda arvutustega.
Watsoni ja Cricki avastus näitas, et geneetiline informatsioon on kirjutatud DNA-sse neljatähelises tähestikus. Kuid selle lugemise õppimiseks kulus veel 20 aastat. Kohe tekkis küsimus, milline peaks olema geneetiline kood. Vastuse sellele küsimusele pakkus 1954. aastal välja teoreetiline füüsik G.A. Gamow*: DNA-s sisalduvat teavet kodeerivad nukleotiidide kolmikud – koodonid. Seda kinnitasid katseliselt 1961. aastal F. Crick ja S. Brenner. Seejärel 3–4 aasta jooksul M. Nirenbergi (Nobeli preemia 1965), S. Ochoa (Nobeli preemia 1959), H. Korana (Nobeli preemia 1965) jt töödes koodonite ja aminohapete vastavus.
1970. aastate keskel. F. Sanger (s. 1918; Nobeli preemiad 1958 ja 1980), kes töötas samuti Cambridge'is, töötas välja meetodi DNA nukleotiidjärjestuste määramiseks. Sanger kasutas seda bakteriofaagi jX174 genoomi moodustava 5386 aluse järjestuse määramiseks. Selle faagi genoom on aga haruldane erand: see on üheahelaline DNA.
Praegune genoomide ajastu algas 1995. aasta mais, kui J.K. Venter teatas üherakulise organismi – bakteri – esimese genoomi dešifreerimisest. Haemophilus influenzae. Nüüdseks on dešifreeritud umbes 100 erineva organismi genoom.
Kuni viimase ajani arvasid teadlased, et rakus olev kõik on määratud DNA aluste järjestusega, kuid elu on ilmselt palju keerulisem.
Nüüd on hästi teada, et DNA-l on sageli mõni muu kuju kui Watson-Cricki kaksikheeliks. Rohkem kui 20 aastat tagasi avastati laborikatsete käigus DNA nn Z-spiraalne struktuur. See on ka topeltspiraal, kuid klassikalise struktuuriga võrreldes vastupidises suunas. Veel hiljuti arvati, et Z-DNA-l pole elusorganismidega mingit pistmist, kuid hiljuti avastas rühm USA riikliku südame-, kopsu- ja vereinstituudi teadlasi, et üks immuunsüsteemi geene aktiveerub ainult kui osa selle regulatsioonijärjestusest läheb Z-kuju. Nüüd eeldatakse, et Z-vormi ajutine moodustumine võib olla vajalik lüli paljude geenide ekspressiooni reguleerimisel. Mõnel juhul on leitud, et viirusvalgud seonduvad Z-DNA-ga ja põhjustavad rakukahjustusi.
Lisaks spiraalsetele struktuuridele võib DNA moodustada prokarüootides ja mõnedes viirustes tuntud keerdunud rõngaid.
Eelmisel aastal avastas S. Nidle Vähiuuringute Instituudist (London), et kromosoomide ebakorrapärased otsad – telomeerid, mis on DNA üksikud ahelad – võivad voldida väga korrapärasteks struktuurideks, mis meenutavad propellerit. Sarnaseid struktuure leiti ka teistes kromosoomide piirkondades ja neid nimetati G-kvadrupleksideks, kuna need moodustuvad guaniinirikka DNA piirkondadest.
Ilmselt aitavad sellised struktuurid stabiliseerida DNA sektsioone, kus need moodustuvad. Üks G-kvadrupleksidest leiti otse geeni kõrvalt c-MYC, mille aktiveerumine põhjustab vähki. Sel juhul võib see takistada geeniaktivaatorvalkude seondumist DNA-ga ja teadlased on juba alustanud G-kvadrupleksi struktuuri stabiliseerivate ravimite otsimist, lootuses, et need aitavad võidelda vähiga.
IN viimased aastad avastati mitte ainult DNA molekulide võime moodustada muid struktuure peale klassikalise topeltheeliksi. Teadlaste üllatuseks on DNA molekulid raku tuumas pidevas liikumises, justkui "tantsides".
Juba ammu on teada, et DNA moodustab spermatosoidide protamiiniga tuumas komplekse histooni valkudega. Neid komplekse peeti aga tugevaks ja staatiliseks. Kaasaegset videotehnoloogiat kasutades oli võimalik nende komplekside dünaamikat reaalajas filmida. Selgub, et DNA molekulid moodustavad pidevalt põgusaid ühendusi üksteisega ja erinevate valkudega, mis hõljuvad DNA ümber nagu kärbsed. Mõned valgud liiguvad nii kiiresti, et liiguvad tuuma ühelt küljelt teisele 5 sekundiga. Isegi histoon H1, mis on DNA molekuliga kõige tihedamalt seotud, dissotsieerub ja ühendub sellega iga minut uuesti. Selline seoste ebaühtlus aitab rakul reguleerida oma geenide aktiivsust – DNA kontrollib pidevalt transkriptsioonifaktorite ja teiste regulatoorsete valkude olemasolu oma keskkonnas.
Tuum, mida peeti üsna staatiliseks moodustiseks – geneetilise informatsiooni hoidlaks – elab tegelikult elavat elu ning raku heaolu sõltub suuresti selle komponentide koreograafiast. Mõned inimeste haigused võivad olla põhjustatud nende molekulaarsete tantsude koordineerimise häiretest.
Ilmselgelt on tuuma elu sellise korralduse korral selle erinevad osad ebavõrdsed - kõige aktiivsemad "tantsijad" peaksid olema keskusele lähemal ja kõige vähem aktiivsed peaksid olema seintele lähemal. Ja nii selgus. Näiteks inimestel paikneb 18. kromosoom, millel on vaid mõned aktiivsed geenid, alati tuuma piiri lähedal ja aktiivseid geene täis kromosoom 19 on alati selle keskpunkti lähedal. Pealegi mõjutab kromatiini ja kromosoomide liikumine ning isegi lihtsalt kromosoomide suhteline asend ilmselt nende geenide aktiivsust. Seega peetakse 12., 14. ja 15. kromosoomide lähedast paiknemist hiire lümfoomirakkude tuumades teguriks, mis soodustab raku muundumist vähirakuks.
Möödunud pool sajandit bioloogias sai DNA ajastuks – 1960. aastatel. geneetiline kood dešifreeriti 1970. aastatel. Rekombinantne DNA saadi ja sekveneerimismeetodid töötati välja 1980. aastatel. Töötati välja polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) ja 1990. aastal käivitati inimgenoomi projekt. Üks Watsoni sõpru ja kolleege, W. Gilbert, usub, et traditsiooniline molekulaarbioloogia on surnud – nüüd saab genoome uurides kõike teada.
F. Crick Cambridge'i molekulaarbioloogia labori töötajate hulgas
Nüüd, vaadates läbi Watsoni ja Cricki 50 aasta taguseid pabereid, on üllatunud, kui paljud oletused osutusid tõeks või tõele lähedaseks – lõppude lõpuks polnud neil peaaegu mingeid katseandmeid. Autorite endi osas tähistavad mõlemad teadlased DNA struktuuri avastamise 50. aastapäeva, töötades nüüd aktiivselt bioloogia eri valdkondades. J. Watson oli üks inimgenoomi projekti algatajaid ja jätkab tööd molekulaarbioloogia vallas ning F. Crick avaldas 2003. aasta alguses artikli teadvuse olemusest.
J.D. Watson,
|
* Georgi Antonovitš Gamov (1904–1968, emigreerus 1933. aastal USA-sse) - üks 20. sajandi suurimaid teadlasi. Ta on teeta lagunemise teooria ja tunneliefekti autor kvantmehaanika; aatomituuma vedelik-piiskade mudel - tuuma lagunemise ja termotuumareaktsioonide teooriate alus; tähtede siseehituse teooria, mis näitas, et allikas päikeseenergia on termotuumareaktsioonid; "Suure Paugu" teooria universumi evolutsioonis; kosmilise mikrolaine taustkiirguse teooriad kosmoloogias. Tema populaarteaduslikud raamatud on hästi tuntud, näiteks raamatusari härra Tompkinsist (Hr. Tompkins Imedemaal, Mr. Tompkins Inside jne), Üks, kaks, kolm... Lõpmatus, planeet nimega Maa" ja jne.
