In 1953 hebben twee wetenschappers genaamd James Watson en Francis Crick een gigantische puzzel opgelost. Ze ontdekten de structuur van een molecuul genaamd deoxyribose nucleïnezuur - of zoals de meeste mensen het kennen - DNA. Bijna alle levende organismen, inclusief de mens, vertrouwen op DNA om genen te verpakken en te kopiëren. Terwijl wetenschappers dit vóór 1953 vermoedden, wisten ze nog niet hoe DNA zichzelf heeft gekopieerd of erfelijkheidsinformatie heeft ingepakt. De sleutel tot het vermogen van DNA om zichzelf te delen en te kopiëren was ook de sleutel tot Watson en Crick's doorbraak: de ontdekking van basenparen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

James Watson en Francis Crick ontwikkelden modellen met behulp van kartonnen uitsparingen waarmee ze basenparen ontdekten door proefondervindelijk.

De structuur van DNA

Stel je het DNA-model met dubbele helix voor als een verwrongen ladder met een frame gemaakt van een samenstelling genaamd suiker-fosfaat. De sporten van de ladder bestaan ​​uit verbindingen die nucleotiden of basen worden genoemd. Er zijn vier basen in het DNA-molecuul: adenine, cytosine, guanine en thymine. In elke trede van de ladder binden twee van de vier nucleotiden samen met een waterstofbrug. Dit zijn de basenparen. De specifieke sequentie van basenparen in een DNA-molecuul is wat de oorzaak is van verschillen in genetische eigenschappen.

Rosalind Franklin en de dubbele helix-versie

Terwijl Watson en Crick DNA-structuur bestudeerden, een wetenschapper genaamd Rosalind Franklin ontwikkelde een succesvolle methode voor het maken van röntgenfoto's van DNA. Haar beelden onthulden twee loodrechte lijnen die een kriskras vorm in het midden van het molecuul creëerden. Toen Franklin haar positie aan King's College verliet, liet ze haar foto's achter met een collega genaamd Maurice Wilkins. Kort daarna gaf Wilkins deze items aan Watson en Crick. Zodra Watson de foto's van Franklin zag, begreep hij dat de kriskrasvorm betekende dat het DNA-molecuul een dubbele helix moest zijn. Maar hun doorbraak was verre van compleet.

Een serendipitous ontdekking van basenparen

Watson en Crick wisten dat DNA vier basen bevatte en dat ze op de een of andere manier met elkaar verbonden waren om de dubbele helix vorm. Toch worstelden ze om een ​​DNA-model te conceptualiseren dat soepel en zonder spanningen was - een model dat biochemisch zinvol was. Watson bouwde kartonnen uitsparingen van de bases en bracht tijd door met het herschikken op een tafel om hem te helpen mogelijke structuren te bedenken. Op een ochtend strompelde hij de stukken rond en struikelde over een rangschikking van bases die logisch waren. Jaren later beschreef Crick dit cruciale moment als gebeurt "niet door logica, maar door serendipiteit."

De onderzoekers beseften dat wanneer adenine en thymine aan elkaar hechtten, ze een laddertrede vormden die exact dezelfde lengte had als een sport gemaakt van een cytosine-guanine paar. Als alle sporten uit een van die twee paren zouden bestaan, zouden ze allemaal dezelfde lengte hebben, wat zou voorkomen dat de spanningen en uitstulpingen in de dubbele helix die Watson en Crick wisten niet in het echte molecuul konden bestaan.

DNA-replicatie

Watson en Crick realiseerden zich ook het belang van de basenparen voor DNA-replicatie. De dubbele helix "unzipt" in twee afzonderlijke strengen tijdens replicatie, waarbij elk basenpaar wordt gedeeld. Het DNA is dan in staat nieuwe strengen te bouwen om zich te binden aan elk van de oorspronkelijke gescheiden strengen, resulterend in twee moleculen die allebei identiek zijn aan de originele dubbele helix.

Watson en Crick redeneerden dat als elk van de vier basen. kon alleen binden met een andere base, waarna het DNA-molecuul zichzelf tijdens replicatie snel kon kopiëren. In hun publicatie van 1953 over hun bevindingen in het tijdschrift Nature, schreven ze: "... als de volgorde van basen in een keten wordt gegeven, dan wordt de volgorde in de andere keten automatisch bepaald." Watson en Crick's model met dubbele helix van DNA lanceerde een voortdurende revolutie in de levenswetenschappen, en is verantwoordelijk voor ontelbare vorderingen in vakgebieden zoals genetica, geneeskunde en evolutionaire biologie.