I 1953 löste två forskare som heter James Watson och Francis Crick ett monumentala pussel. De upptäckte strukturen hos en molekyl som heter deoxyribosnukleinsyra - eller som de flesta vet det - DNA. Nästan alla levande organismer, inklusive människor, är beroende av DNA för att paketera och kopiera gener. Medan forskare misstänkte detta före 1953, visste de ännu inte hur DNA kopierade sig eller förpackade information om ärftlighet. Nyckeln till DNA: s förmåga att dela och kopiera sig var också nyckeln till Watson och Cricks genombrott: upptäckten av baspar.
TL; DR (för länge, läste inte)
James Watson och Francis Crick utvecklade modeller med kartongutskärningar som hjälpte dem att upptäcka baspar serendipitously genom försök och fel.
DNA-strukturen
Föreställ dig DNA-dubbelhelixmodellen som en snodd stege med en ram gjord av en förening som kallas sockerfosfat. Stegen i stegen består av föreningar som kallas nukleotider eller baser. Det finns fyra baser i DNA-molekylen: adenin, cytosin, guanin och tymin. I varje steg av stegen binder två av de fyra nukleotiderna tillsammans med en vätebindning. Dessa är basparen. Den specifika sekvensen av baspar i en DNA-molekyl är vad som står för skillnader i genetiska egenskaper.
Rosalind Franklin och Double Helix
Medan Watson och Crick studerade DNA-struktur, en forskare som heter Rosalind Franklin utvecklat en framgångsrik metod för att ta röntgenfotografier av DNA. Hennes bilder avslöjade två vinkelräta linjer som skapade en korsform i mitten av molekylen. När Franklin lämnade sin position vid King's College lämnade hon sina fotografier med en kollega med namnet Maurice Wilkins. Kort efter gav Wilkins dessa artiklar till Watson och Crick. Så snart Watson såg Franklins fotografier, förstod han att den korsformiga formen innebar att DNA-molekylen måste vara en dubbelhelikix. Men deras genombrott var långt ifrån fullständigt.
Watson och Crick visste att DNA innehöll fyra baser och att de bundet med varandra på något sätt för att skapa den dubbla helixform. Fortfarande kämpade de för att konceptualisera en modell av DNA som var jämn och utan stammar - en som gjorde biokemisk mening. Watson byggde kartongutskärningar på baserna och spenderade tid på att omplacera dem på ett bord för att hjälpa honom att föreställa sig möjliga strukturer. En morgon, rörde bitarna runt, snubblade han över ett arrangemang av baser som var meningsfullt. År senare beskrev Crick detta vridmoment som "inte av logik men av serendipity".
Forskarna insåg att när adenin och tymin bundet med varandra bildade de en stege som hade samma längd som en rung gjord av ett cytosin-guaninpar. Om alla spåren bestod av ett av de två paren, skulle de alla vara lika långa, vilket skulle förhindra stammar och utbuktningar i den dubbla spiralen som Watson och Crick visste inte kunde existera i den verkliga molekylen.
DNA-replikation
Watson och Crick insåg också betydelsen av basparen för DNA-replikation. Dubbelspiralen "unzips" i två separata strängar under replikering, vilket delar varje baspar. DNA kan sedan bygga nya strängar för att binda till var och en av de ursprungliga separerade strängarna, vilket resulterar i två molekyler som båda är identiska med den ursprungliga dubbelhelixen.
Watson och Crick motiverade att om var och en av de fyra baserna kunde bara binda med en annan bas, då DNA-molekylen kunde kopiera sig snabbt under replikation. I deras 1953-publikation om deras resultat i Nature magazine skrev de "... om sekvensen av baser på en kedja ges, så bestäms sekvensen på den andra kedjan automatiskt." Watson och Cricks dubbelhelixmodell av DNA lanserade en pågående revolution i biovetenskap och ansvarar för oräkneliga framsteg inom studier som genetik, medicin och evolutionär biologi.
