Ebook Matematyka życia. Jak równania pomagają odkrywać tajemnice natury mobi,epub

nego powszechnie jako DNA (od ang. deoxyribonucleic acid). Crick był brytyjskim fizykiem, który podczas pisania pracy doktorskiej niemal zanudził się na śmierć mierzeniem lepkości wody w wysokich temperaturach i w 1947 roku postanowił zająć się biochemią. Watson był Amerykaninem, który ukończył zoologię i zainteresował się pewnym rodzajem wirusów zarażających bakterie - wirusy takie określa się mianem bakteriofagów (czyli ,,pożeraczy bakterii"). Postawił przed sobą ambitny cel zrozumienia fizycznej natury genu takiego wirusa - poznania jego struktury cząsteczkowej. W tamtych czasach wiedziano już, że geny znajdują się w obszarach komórki zwanych chromosomami i że głównymi składnikami genów są białka i DNA. Wśród biologów panowało przekonanie, że organizmy mogą się rozmnażać dlatego, iż geny są białkami zdolnymi do samopowielania, natomiast DNA uważano powszechnie za ,,głupi tetranukleotyd", którego jedyną funkcją było tworzenie swego rodzaju rusztowania łączącego białka w odpowiedni sposób. Pojawiły się już jednak pierwsze dowody świadczące o tym, że geny powstają właśnie z cząsteczki DNA, i uczeni zaczęli się zastanawiać nad kluczową kwestią: jak właściwie wygląda cząsteczka DNA? Jak są ułożone tworzące ją atomy? Watson zajął się tym zagadnieniem wspólnie z Crickiem. Razem przeprowadzili analizę DNA opartą na kluczowych doświadczeniach z dyfrakcją promieni rentgenowskich przeprowadzonych przez innych naukowców (w szczególności Mauricea Wilkinsa i Rosalind Franklin), poprawnie odgadli kilka ważnych faktów i zaczęli budować modele w dosłownym tego słowa znaczeniu: łączyli ze sobą papierowe lub metalowe elementy w kształcie prostych cząsteczek, o których wiadomo było, że stanowią część DNA. Tym sposobem wpadli na hipotezę istnienia słynnej obecnie struktury podwójnej helisy - doszli do wniosku, że DNA tworzą dwie nici, niczym połączone ze sobą dwa ciągi spiralnych schodów. Każda z nici (pojedyncze schody) zawiera ciąg zasad azotowych występujących w czterech odmianach: adenina (A), cytozyna (C), guanina (G) i tymina (T). Cząsteczki te łączą się parami: adenina (A) w jednej nitce zawsze łączy się z tyminą (T), w drugiej zaś cytozyna (C) zawsze łączy się z guaniną (G). Crick i Watson opublikowali swoją hipotezę w czasopiśmie naukowym ,,Nature" w 1953 roku. Artykuł zaczyna się następująco: ,,Pragniemy przedstawić propozycję struktury soli deoksyrybozowego kwasu nukleinowego (). Struktura ta przejawia nowe cechy, które mają istotne znaczenie z punktu widzenia biologii". Pod koniec zaś zamieścili takie zdanie: ,,Nie umknęło naszej uwadze, że proponowane tu konkretne łączenie w pary [A z T, C z G] jednoznacznie sugeruje możliwość istnienia mechanizmu kopiowania materiału genetycznego"2. Podstawowa idea jest prosta: ciąg zasad w jednej z tych dwóch nici jednoznacznie określa całą strukturę cząsteczki. W drugiej nitce ciąg zasad musi być dopełnieniem tego z pierwszej nitki - wystarczy zamienić A z T oraz C z G. Gdyby się udało rozdzielić obie nici DNA, każda z nich będzie zawierała całą ,,informację" potrzebną do odtworzenia brakującej nitki. Aby uzyskać dwie dokładne kopie, wystarczy sporządzić dwa dopełniające łańcuchy zasad i ponownie połączyć ze sobą odpowiednie pary. Okazało się, że hipoteza Cricka i Watsona na temat struktury DNA, opierająca się w istocie na pewnych kluczowych wnioskach z doświadczeń i dużej liczbie sporządzonych modeli, jest poprawna. Podobnie jak wspomniany mechanizm kopiowania, który wydawał się tak spekulatywny, że nie opisali go jawnie w swoim artykule na wypadek, gdyby okazał się niepoprawny. Okazuje się, że nie można jednak tak po prostu rozdzielić dwóch splątanych nici podwójnej helisy i jej powielenie wymaga działania dość skomplikowanych mechanizmów. Dopiero w odległej przyszłości miało się okazać, jak przebiega ten proces. Niemal natychmiast biolodzy skupili uwagę na strukturze cząsteczkowej kluczowych substancji: DNA, białek i związanych z nimi cząsteczek. Na uniwersyteckich wydziałach biologii zwalniano lub wysyłano na emeryturę botaników, zoologów i specjalistów od systematyki - zajmowanie się całymi zwierzętami wyszło całkowicie z mody. Nastała epoka cząsteczek. Tylko one się liczyły. Po tym przewrocie biologia już nigdy nie była taka sama. Crick i Watson odkryli ,,tajemnicę życia", jak przechwalał się sam Crick w pubie Pod orłem (mieszczącym się przy Benet Street w Cambridge) kilka dni przed tym, zanim udało im się odkryć poprawną strukturę. Dokonanie Cricka i Watsona pociągnęło za sobą wiele kolejnych odkryć, które stały się możliwe często dzięki zastosowaniu najświeższych zdobyczy nauki. Niemniej nasz punkt widzenia w niewielkim tylko stopniu różni się od tego, jaki zaprezentowali Crick i Wa