28 februarie 1953

Watson și Crick descoperă structura moleculei de ADN

Caleidoscop Monica

De la atom la om

Care este legătura dintre om și euglena verde? S-ar zice că niciuna, dar, totuși, avem în comun mai multe decât ne imaginăm. Ceea ce ne unește pe toți este acidul dezoxiribonucleic, pe scurt ADN. Aceste molecule sunt cărămizile din care e construită viața și se regăsesc în celulele fiecărui organism viu. La 28 februarie 1953, James D. Watson și Frances H.C. Crick, de la Universitatea Cambridge, merg drept la esență și descoperă lanțul vieții pe Terra, sub forma structurii dublu elicoidale a moleculei de ADN. În aceste minuni spiralate se află baza noastră de date, întreaga informație genetică prin care ne definim ca ființe.

ADN - gena noastră unde e?

Deși ADN-ul fusese descoperit în 1869, rolul său crucial în transmiterea informațiilor genetice și în ereditate nu a fost stabilit până la mijlocul secolului XX. La începutul anilor 1950, Watson și Crick erau doar doi dintre numeroșii cercetători care încercau să afle structura moleculei de ADN. Chimistul american Linus Pauling sugerase deja un model, care se dovedise incorect, ceea ce i-a ambiționat pe cei doi britanici să tranșeze meciul în favoarea lor. În dimineața zilei de 28 februarie 1953, au reușit să demonstreze că molecula de ADN era un polimer cu structură dublu elicoidală, adică o spirală ca o scară răsucită, alcătuită din două benzi de ADN, conținând fiecare un lanț lung de nucleotide. Cei doi au descoperit că ADN-ul are capacitatea de a se replica în alte secvențe identice, adică cele două benzi se separă, devenind, la rândul lor șablonul unei alte structuri dublu elicoidale. În cartea sa, devenită best-seller și apărută în 1968, The Double Helix, Watson povestea cum colegul său, Crick, a anunțat descoperirea la barul din aproprierea universității,  Eagle Pub, când, în euforia momentului, a mărturisit că ”am descoperit secretul vieții”. Nu era departe de adevăr, având în vedere că ei au răspuns la una din întrebările fundamentale ale științei și anume cum era posibil ca instrucțiunile genetice să fie stocate în organism și transmise de la o generație la alta. În onoarea lor, cele două benzi laterale care constituie coloana vertebrală a structurii de ADN sunt numite și Watson & Crick.

Deschis în 1667, sub numele de ”Eagle and Child”, barul ”The Eagle” este unul din cele mai mari localuri din Cambridge și o destinație populară pentru personalul didactic al universității. Aici, James Watson a întrerupt masa de prânz pentru a anunța marea descoperire a ”secretului vieții”. Momentul este comemorat de placa albastră amplasată la intrarea în bar și de două plăcuțe, în interior, lângă masa unde cei doi savanți obișnuiau să dejuneze. [sursa imagine]

Rezultatele obținute de aceștia au fost ulterior publicate în revista Nature și au contribuit decisiv la cercetările din domeniul biologiei și medicinei. Printre realizările care li se datorează direct, se numără și screening-ul prenatal, în vederea depistării afecțiunilor genetice, identificarea rămășițelor umane, testele care dovedesc vinovăția sau nevinovăția suspecților, conceperea unor scheme raționale de tratament pentru boli precum SIDA etc.

Ca orice mare descoperire, și aceasta și-a luat porția de controverse. Se spunea că cei doi britanici ar fi avut acces la studiile efectuate de Rosalind Franklin, pe același subiect. Colegul acesteia, Maurice Wilkins le-a fi arătat radiografiile la care lucrau, înainte de a se anunța public descoperirea structurii ADN-ului. În 1962, când Crick și Watson au câștigat premiul Nobel, l-au împărțit cu Wilkins. (Rosalind Franklin, decedase în 1958, fără să afle ce rol important au jucat radiografiile făcute de ea).

Cercetătorii James Watson și Francis Crick și modelul tridimensional al ADN-ului. [sursa imagine]

Razele X, cu bune și releSavantul german Röntgen a descoperit întâmplător razele X, care s-au dovedit a avea multiple aplicații în diverse domenii științifice, de la medicină, la astronomie

ADN - cum, unde și de ce

Termenul acid dezoxiribonucleic sună ca un exercițiu de dicție, iar structura sa, poate fi considerată un exercițiu de imaginație (bogată). Deși pare extrem de complicat, de fapt, lanțul ADN e surprinzător de simplu în complexitatea lui. Părțile laterale ale scării din care e alcătuit sunt formate din șiruri de molecule de glucide și fosfați, iar treptele sunt compuse din baze care se unesc cu glucidele lanțurilor din lateral. O treaptă este compusă din 2 baze unite. Există 4 tipuri de baze: adenina (A), guanina (G), citozina (C) și timina (T).

În ADN, se practică fidelitatea, bazele având perechi specifice. O bază adenină se combină doar cu o bază timină, iar una guanină va avea mereu ca pereche o bază citozină. Acesta asociere a bazelor se numește împerechere complementară. Deși sunt doar patru, bazele se combină în 3,5 miliarde de perechi. Acestea dirijează întreaga viață de pe Terra, într-un proces uimitor. Cu toate că ADN-ul uman este format din peste 3 miliarde de baze, mai mult de 99% dintre ele sunt identice la toți oamenii. Modul în care sunt aranjate determină informația care stă la baza formării și evoluției organismului, la fel cum literele alfabetului pot fi aranjate în cuvinte și propoziții. Ceea ce face diferența dintre ADN-ul unui om și al unei plante este ordinea în care sunt aranjate bazele, succesiune care se numește cod genetic.

ADN este materialul genetic al corpului, fiind principalul constituent chimic al cromozomilor. ARN (acid ribonucleic) utilizează informația ereditară purtată de către acidul dezoxiribonucleic (ADN) pentru sinteza proteinelor. Molecula de ARN are o structură asemănătoare cu cea a ADN-ului. În nucleul celular, informația genetică purtată de către ADN este transmisă în ARN, apoi tradusă într-o proteină a citoplasmei. [sursa imagine]

Mai multe nucleotide la un loc, formează o genă, acestea fiind porțiunile de ADN care conțin informații vitale pentru funcționarea celulară. Majoritatea genelor sunt identice la toți oamenii, dar un mic procent din ele diferă de la individ la individ. Aceste gene diferite se numesc alele. Micile diferențe din secvența bazelor de ADN produc trăsăturile fizice unice ale fiecărui individ.

Dolly, oița din eprubetă care a devenit vedetăOaia care a revoluționat lumea științei, Dolly, a demonstrat că un proiect aparent imposibil, precum clonarea prin celule stem adulte, poate fi realizat

Procesul de copiere a ADN-ului se face prin despicarea pe lungime a moleculei, lăsând bazele prinse de benzile laterale, dar fără perechea opusă.  Rezultă două catene, care sunt copiate de un complex proteic numit ADN-polimerază. Deoarece fiecare bază de pe catena inițială nu se poate combina decât cu perechea ei predeterminată, rezultatul final constă în două secvențe ADN identice. Uneori, apar erori, care determină mutațiile genetice.

ADN - o lume într-o moleculă

Micuța moleculă de ADN are în ea întreaga lume și poate face lucruri cu adevărat uimitoare.

Dacă ar fi desfăcute și puse cap la cap, lanțurile de ADN din fiecare celulă, ar avea aproape doi metri lungime. Înmulțiți asta cu cele 100 de trilioane de celule din organism și rezultă o lungime totală care acoperă distanța de la Pământ la Soare de 600 de ori.

Ne place sau nu, suntem cu doar 1,2% diferiți genetic de cimpanzei. Peste 98% din ADN-ul nostru este identic cu al lor. Ultimul nostru strămoș comun a trăit acum 6 milioane de ani. Mai avem și alte rude apropiate, cum ar fi gorilele, iar de restul maimuțelor ne separă un firav procent de 7%. După miliarde de ani de evoluție, avem gene comune cu toate viețuitoarele de pe Terra, un motiv puternic să încercăm să ne purtăm mai frumos cu restul familiei.

Pentru că programele antivirus nu se inventaseră la începuturile evoluției, 8 procente din ADN-ul nostru provine din viruși. Acești viruși au rămas în organism, de-a lungul anilor în care oamenii au fost afectați de diverse boli. Sistemul nostru imunitar s-a întărit, iar majoritatea virușilor rămași au suferit mutații, devenind inofensivi. Uneori, ei se pot reactiva, în cazul unor boli precum SIDA sau cancerul. Când oamenii de știință au studiat ADN-ul unor bolnavi de SIDA, comparativ cu al celor sănătoși, au descoperit un virus numit K111, uneori intact, alteori nu. A fost identificat și în ADN-ul cimpanzeilor, ceea ce ne arată că această boală a afectat strămoșii noștri comuni.

În anii 2000, David Markovitz și colegii săi de la Universitatea Michigan au analizat mostre de sânge de la persoane infectate cu HIV. Se așteptau să găsească și alți viruși, deoarece HIV distruge sistemul imunitar al gazdei, însă nu se așteptau ca acești viruși să provină chiar din ADN-ul propriu al bolnavului. Studiul lor a relevat că există peste 100.000 de asemenea ”retroviruși”, transmiși în codul nostru genetic, de la strămoși. [sursa imagine]

Când aveți porniri pe care nu le puteți controla, le puteți pune pe seama celor 20 de procente din ADN pe care încă le avem moștenire de la Omul de Neanderthal. Exteriorul l-am cizelat, cu interiorul, merge mai încet... Acest ADN primordial se găsește mai ales în genele responsabile cu producerea cheratinei, care influențează părul și pielea. Gena Omului de Neanderthal, care dă culoarea pielii, se regăsește azi la 70% dintre europeni.

Homo habilis, primii dintre strămoșii noștri care au folosit unelte din piatrăStrămoșii noștri și-au dovedit inventivitatea în urmă cu milioane de ani, iar aceasta i-a ajutat să evolueze înspre ceea ce reprezintă azi specia umană

Iubirea trece prin... ADN! Studii efectuate pe teme importante precum sărutul, au descoperit că femeile sunt mai atrase de bărbați cu coduri genetice diferite de ale lor. O diferență de ADN crește șansele de a produce urmași sănătoși. Așadar, ce consideram a fi chimie este, de fapt, vocea ADN-ului.

Referințe:

ancestry.com history.com descopera.org

Lecturi suplimentare

Publimix folosește cookies-uri pentru personalizarea conținutului și altele. Continuând, acceptați folosirea acestora. Accept