yacobchuk/iStock/GettyImages

Hoe Watson en Crick het baseparingsmysterie van DNA ontcijferden

In 1953 losten biologen James Watson en Francis Crick een centrale puzzel in de biologie op:de structuur van deoxyribonucleïnezuur (DNA). Hun doorbraak was afhankelijk van het ontdekken van de regels van baseparing, die verklaren hoe DNA genetische informatie opslaat en nauwkeurig repliceert.

De structuur van DNA

DNA is een ‘gedraaide ladder’ met een dubbele spiraal waarvan de ruggengraat bestaat uit suiker-fosfaatketens. De sporten van deze ladder zijn nucleotidebasen:adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). Het belangrijkste inzicht was dat de basen op een precieze manier paren (A met T en C met G) en waterstofgebonden ‘sporten’ van gelijke lengte vormen. Deze complementaire koppeling houdt de helix uniform en spanningsvrij, een noodzaak voor de stabiliteit van het molecuul.

Rosalind Franklin en de dubbele helix

Terwijl Watson en Crick modellen construeerden, gebruikte Rosalind Franklin van King's College röntgendiffractie om scherpe beelden van DNA-vezels vast te leggen. Haar foto's onthulden een opvallend gearceerd patroon dat een dubbele spiraalvormige geometrie aanduidde. Nadat Franklin King's had verlaten, werden haar afbeeldingen gedeeld met Maurice Wilkins, die ze doorgaf aan Watson en Crick. Het visuele bewijs bevestigde onmiddellijk de dubbele-helixhypothese.

Een toevallige ontdekking van baseparing

Om DNA zichtbaar te maken, maakte Watson kartonnen uitsnijdingen van de vier basissen en plaatste ze nauwgezet op een tafel. Met vallen en opstaan ​​vond hij een opstelling waarbij A en T, evenals C en G, sporten van identieke lengte vormden. Crick beschreef dit moment later als ‘niet door logica maar door serendipiteit’. De complementaire combinatie zorgde ervoor dat elke sport dezelfde maat had, waardoor uitstulpingen werden geëlimineerd die de helix zouden destabiliseren.

DNA-replicatie uitgelegd

Watson en Crick realiseerden zich dat de strikte regels voor baseparing het mogelijk maakten dat DNA zichzelf efficiënt kopieerde. In hun Nature-artikel uit 1953 schreven ze:“Als de volgorde van de basen van de ene keten wordt gegeven, wordt de volgorde van de andere keten automatisch bepaald.” Dit principe ligt ten grondslag aan DNA-replicatie en de getrouwe overdracht van genetische informatie.

Hun model leidde tot een revolutie in de levenswetenschappen en katalyseerde de vooruitgang op het gebied van de genetica, de geneeskunde en de evolutionaire biologie.

• Genetica
• Geneeskunde
• Evolutionaire biologie