Hetven éve jelent meg a tanulmány, ami alapjaiban változtatta meg a tudományt

2023. április 25. – 19:19

Hetven éve jelent meg a tanulmány, ami alapjaiban változtatta meg a tudományt
Dr. Maurice Wilkins a DNS molekuláris szerkezetének modelljével – Fotó: Bettmann / Getty Images

Másolás

Vágólapra másolva

Az angliai kocsmák alighanem rengeteg fontos bejelentésnek adtak már otthont az évszázadok során, de kevés nagyobb horderejű volt annál, mint amikor 1953. február 28-án a brit Francis Crick és az amerikai James Watson besétáltak a Cambridge-i Eagle-be, és bejelentették, hogy „felfedezték az élet titkát”. Ez a kijelentés elsőre túlzónak tűnik (és lehet, hogy valójában el sem hangzott), a két kutató azonban nem mást fedezett fel, mint

a DNS kettőshélix-szerkezetét, amely alapjaiban változtatta meg a tudományt és az orvoslást, és amiért később Nobel-díjat is kaptak.

A felfedezésüket éppen hetven éve, 1953. április 25-én mutatták be a Nature szaklapban, ennek alkalmából idézzük most fel, hogy pontosan mit fedeztek fel, mit lehetett tudni ekkoriban a DNS-ről, mekkora volt a felfedezés jelentősége, miért romlott meg később Crick és Watson kapcsolata, és mi köze volt az egészhez a végül méltatlanul elfeledett Rosalind Franklinnek.

Miből lesz a DNS

A legtöbben nyilván kitalálták már, de a biztonság kedvéért rögtön érdemes leszögezni, hogy Crick és Watson nem magát a DNS-t azonosították 1953-ban, azt ugyanis már jóval korábban, 1869-ben megtette egy Friedrich Miescher nevű svájci kémikus. Miescher eredetileg a fehérvérsejtekben található fehérjéket akarta izolálni és leírni, amihez egyébként egy helyi sebészeti klinikáról kért el használt, gennyes kötszereket. A terv az volt, hogy ezekből szűri ki a fehérvérsejteket, menet közben azonban egy olyan anyagra talált rá a sejtmagban, melynek jóval magasabb volt a foszfortartalma a fehérjékénél, és a fehérjebomlással szemben is rezisztens volt.

Friedrich Miescher izolált nukleinsavat tartalmazó kémcsőve a Tübingeni Egyetem múzeumában – Fotó: Sebastian Gollnow / AFP
Friedrich Miescher izolált nukleinsavat tartalmazó kémcsőve a Tübingeni Egyetem múzeumában – Fotó: Sebastian Gollnow / AFP

Mieschernek így hamar egyértelművé vált, hogy valami újat fedezett fel, és azt is érezte, hogy ez elég fontos is lehet, mert akkoriban arról írt, hogy a fehérjékhez hasonlóan a nukleinnek nevezett molekula is külön kategóriát fog majd alkotni. 1878-ban a német Albrecht Kossel sikeresen izolálta a nukleinsavat, majd egy évvel később az öt fő nukleobázist is, a területen pedig a következő évtizedekben is folyamatosan érkeztek az újabb felfedezések.

Az orosz Phoebus Levine például azonosította a DNS összetevőit, és arra is rájött, hogy ezek milyen sorrendben kapcsolódnak össze, a brit Alexander Todd pedig még közelebb került a DNS-molekula felépítésének leírásához. Az osztrák Erwin Chargaff később bizonyította, hogy a DNS (és az RNS) szerkezeti egységei, a nukleotidok nem mindig ugyanabban a sorrendben követik egymást. Emellett 1950-ben arra is rájött, hogy ha a szerkezet nem is egyezik, a DNS-eknek vannak azonos tulajdonságaik – azt, hogy adeninből és timinből, illetve guaninból és citozinből mindig ugyanannyi van bennük, ma Chargaff-szabályként ismerjük.

Versenyfutás a szerkezetért

Chargaff idejében azt még nem lehetett megmagyarázni, hogy ennek mi az oka, és miért kapcsolódik az adenin a timinhez, a guanin pedig a citozinhez, az ötvenes évek elején azonban jelentősen felgyorsultak az események. Ekkoriban a DNS-sel foglalkozó kutatók már géneknek nevezték a genetika legkisebb egységét, azt azonban nem tudták, hogy egy génnek milyen az összetétele és a struktúrája, vagy hogy hogyan öröklődik hibátlanul generációról generációra. Oswald Avery ugyan 1944-ben megmutatta, hogy a pneumococcus baktériumban a DNS tárolja az örökítőanyagot, sok kutató azonban mégis úgy gondolta, hogy a DNS szerkezete túl egyszerű ahhoz, hogy összetett létformák genetikai adatait tárolja magában.

Crick és Watson azt már a karrierjük elején felismerték, hogy a molekuláris biológia központi problémája az, hogy senki nem tudja, hogy néz ki egy gén, e tudás nélkül ugyanis lehetetlen megérteni az öröklődést és a reprodukciót. Így nem volt meglepő, hogy első, 1951-es találkozásuk után másfél éven át erre az egyetlen problémára fókuszáltak, ahhoz azonban a leleményességük mellett egy jó nagy adag szerencse is kellett, hogy végül éppen ők jártak sikerrel. Az ötvenes évek tájékán ugyanis nem Crick és Watson voltak az egyetlenek, akik a DNS-szerkezetét próbálták meg leírni,

a versenytársaik munkájának pedig talán a korábbi felfedezéseknél is nagyobb szerepe volt abban, hogy 1953-ban le tudták írni a kettőshélix-szerkezetet.

Mindez rögtön egyértelművé is válik, ha gyorsan végigmegyünk a két másik kutatócsoport eredményein. Az egyiket a német származású amerikai kémikus, Linus Pauling vezette, aki 1951-ben fedezte fel a fehérjék alfa-hélix szerkezetét, és ő állt elő azzal a fehérjékre is kiterjesztett, csavart modellel is, amelyet végül Crick és Watson is használtak. A másik, Maurice Wilkins vezette brit csoportnak pedig tagja volt az a Rosalind Franklin, aki 1952-ben elkészítette a történetben kulcsszerepet játszó, 51-es felvétel néven ismert röntgendiffrakciós felvételt.

Linus Pauling és a spirális modell – Fotó: Ann Ronan Picture Library / Photo12 / AFP
Linus Pauling és a spirális modell – Fotó: Ann Ronan Picture Library / Photo12 / AFP

Ebből a kettőből természetesen utóbbi volt a fontosabb, főként azért, mert a felvétel bizonyította, hogy a molekula külsején található kettős hélixről van szó, amelynek két szála antiparallel, azaz ellentétes lefutású. Másrészt pedig mert Crick és Watson úgy jutottak hozzá Wilkinsen keresztül a felvételhez, hogy Franklin erről nem tudott, és bár az ide kattintva elérhető, hetven éve megjelent tanulmányban név szerint is említik őt, a későbbiekben többször felmerült, hogy a felvétel fontosságához képest nem ismerték el eléggé a munkáját. Maga Franklin egyébként nem neheztelt rájuk emiatt, később mindkettejükkel összebarátkozott, sőt, Cricknél még élt is, mielőtt 1958 tavaszán meghalt a kiújuló rákbetegsége miatt.

A 20. század legnagyobb felfedezése

Pauling végül kis híján így is megelőzte Cricket és Watsont, ő 1953 februárjában állt elő a maga elméletével a saját korábbi felfedezése és William Astbury korábbi röntgendiffrakciós felvételei alapján, de a háromláncos hélixszerkezettel és annak pontos felépítésével is mellélőtt. Watson viszont több kudarcos kísérlet után megtalálta azt a szerkezetet, amely minden ismert szabálynak és bizonyítéknak megfelelt, és bár a mindössze egyoldalas, illusztrációval is ellátott tanulmány fontossága csak az ötvenes évek végére lett világos a tudományos diskurzusban, mára egyértelműen a 20. század egyik legmeghatározóbb tanulmányának számít.

Crick egyébként saját bevallása szerint azonnal tudta, hogy rendkívül fontos felfedezést tettek, később azonban megkérdőjelezte Watson visszaemlékezését az Eagle-be való besétálásról – annyi biztos, hogy a feleségével megosztotta, hogy komoly áttörést értek el, majd évekkel később megtudta tőle, hogy a nő egy szavát sem hitte el, mert állandóan ilyeneket mondott. Crick azt is kifogásolta, ahogy Watson leírta kettejük együttműködését az 1968-as, The Double Helix című könyvében, miután azonban nem tudta megakadályozni annak a kiadását, megbékélt vele, és azt mondta, ha valakire, akkor inkább Watsonra vet rossz fényt a dolog.

AZ 1962-es Nobel-díjasok, bal szélen Maurice Wilkins – Fotó: Pressens Bild / AFP
AZ 1962-es Nobel-díjasok, bal szélen Maurice Wilkins – Fotó: Pressens Bild / AFP

Crick, Watson és a brit kutatócsoportot vezető Wilkins a felfedezésért 1962-ben megosztva kapták meg a fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat. Ekkoriban még nem volt szabály a posztumusz díjak ellen, ám Watson hiába javasolta, hogy Wilkinset és az ekkor már halott Franklint inkább kémiai Nobelre jelöljék, ez nem történt meg, így a DNS szerkezetének felfedezésében kulcsszerepet játszó nő nem kapta meg az elismerést.

A 2004-ben meghalt Francis Crick később a molekuláris biológia centrális dogmáját is leírta, és további elévülhetetlen érdemeket szerzett a terület felvirágoztatásában. A ma is élő James Watson pedig egyebek mellett a Humángenom-projektet is vezette, a kétezres években viszont egy rasszista megnyilvánulásával derékba törte a karrierjét, és bár azóta nagyrészt visszavonulva éli az életét, így is volt több olyan verbális ámokfutása, amellyel tovább rombolta a reputációját. Az ugyanakkor így is egyértelmű, hogy az általa és Crick által elért eredmények hatásai máig érezhetőek, többek közt emiatt sikerült tavaly teljesen feltérképezni az emberi génállományt.

Felhasznált források

Kedvenceink
Partnereinktől
Kövess minket Facebookon is!