Lucru în biologie
Romanova Anastasia
Francis Creek
James Watson
„Descoperirea structurii secundare a ADN-ului”
Începutul acestei povești poate fi luat ca o glumă. „Și tocmai am descoperit secretul vieții!” – a spus unul dintre cei doi bărbați care au intrat în pub-ul Cambridge Eagle acum exact 57 de ani – pe 28 februarie 1953. Și acești oameni care lucrează într-un laborator din apropiere nu exagerau deloc. Unul dintre ei se numea Francis Creek, iar celălalt era James Watson.
Biografie:
Francis Creek
În anii de război, Crick a fost angajat în crearea de mine în laboratorul de cercetare al Marinei Britanice. Timp de doi ani de la sfârșitul războiului, a continuat să lucreze în acest minister și atunci a citit celebra carte a lui Erwin Schrödinger „Ce este viața? Aspecte fizice ale unei celule vii”, publicată în 1944. În carte, Schrödinger pune întrebarea: „Cum pot fi explicate evenimentele spațio-temporale care au loc într-un organism viu din punctul de vedere al fizicii și al chimiei?”
Ideile prezentate în carte l-au influențat atât de mult pe Crick încât, intenționând să studieze fizica particulelor, a trecut la biologie. Cu sprijinul lui Will Crick, a primit o bursă a Consiliului de Cercetare Medicală și în 1947 a început să lucreze la Laboratorul Strangway din Cambridge. Aici a studiat biologia, chimia organică și tehnicile de difracție cu raze X utilizate pentru a determina structura spațială a moleculelor.
James Deway Watson
În Chicago, a primit studiile primare și secundare. Curând a devenit evident că James era un copil neobișnuit de dotat și a fost invitat la radio pentru a participa la programul Kids Quiz. După doar doi ani de liceu, Watson a primit o bursă în 1943 pentru a studia la un colegiu experimental de patru ani de la Universitatea din Chicago, unde și-a arătat interesul pentru studiul ornitologiei. După ce a devenit licențiat în științe de la Universitatea din Chicago în 1947, și-a continuat studiile la Universitatea din Indiana Bloomington.
Până atunci, Watson devenise interesat de genetică și a început să se antreneze în Indiana sub îndrumarea lui Herman J. Möller, specialist în acest domeniu, și a lui Salvador Luria, bacteriolog. Watson a scris o disertație despre efectul razelor X asupra înmulțirii bacteriofagelor (virusuri care infectează bacteriile) și și-a luat doctoratul în 1950. Un grant de la Societatea Națională de Cercetare i-a permis să continue cercetările asupra bacteriofagelor la Universitatea din Copenhaga din Danemarca. Acolo a efectuat un studiu al proprietăților biochimice ale ADN-ului bacteriofag. Cu toate acestea, după cum și-a amintit mai târziu, experimentele cu fagul au început să cântărească asupra lui, a vrut să afle mai multe despre adevărata structură a moleculelor de ADN, despre care geneticienii au vorbit atât de entuziasmat.
În octombrie 1951 an, omul de știință a mers la Laboratorul Cavendish de la Universitatea din Cambridge pentru a studia structura spațială a proteinelor împreună cu Kendrew. Acolo l-a întâlnit pe Francis Crick, (un fizician interesat de biologie), care la acea vreme își scria teza de doctorat.
Ulterior, au stabilit contacte creative strânse. „A fost dragoste intelectuală la prima vedere”, spune un istoric al științei. În ciuda intereselor lor comune, a perspectivei asupra vieții și a stilului de gândire, Watson și Crick s-au criticat reciproc fără milă, deși politicos. Rolurile lor în acest duo intelectual au fost diferite. „Francis a fost creierul și eu am fost sentimentul”, spune Watson
Începând din 1952, pe baza cercetărilor timpurii efectuate de Chargaff, Wilkins și Franklin, Crick și Watson au decis să încerce să determine structura chimică a ADN-ului.
În anii cincizeci, se știa că ADN-ul este o moleculă mare constând din nucleotide interconectate într-o linie. Oamenii de știință știau, de asemenea, că ADN-ul este responsabil pentru stocarea și moștenirea informațiilor genetice. Structura spațială a acestei molecule și mecanismele prin care ADN-ul este moștenit de la celulă la celulă și de la organism la organism au rămas necunoscute.
V 1948 Linus Pauling a descoperit structura spațială a altor macromolecule - proteine. Pauling, țintuit la pat de jad, a petrecut câteva ore împăturind hârtie, pe care a folosit-o pentru a modela configurația unei molecule de proteine și a creat un model al unei structuri numită „helix alfa”.
După această descoperire, ipoteza ADN-ului în spirală a fost populară în laboratorul lor, a spus Watson. Watson și Crick au colaborat cu experți de top în analiza structurală cu raze X, iar Crick a reușit să detecteze aproape cu exactitate semnele unei spirale în imaginile obținute în acest fel.
De asemenea, Pauling credea că ADN-ul este o spirală, în plus, formată din trei fire. Cu toate acestea, el nu a putut explica nici natura unei astfel de structuri, nici mecanismele de auto-dublare a ADN-ului pentru transmiterea la celulele fiice.
Descoperirea structurii dublu catenare a venit după ce Maurice Wilkins le-a arătat în secret lui Watson și Crick o radiografie a unei molecule de ADN luată de colaboratorul său Rosalind Franklin. În această imagine, ei au recunoscut clar semnele unei spirale și au mers la laborator pentru a verifica totul pe modelul 3D.
În laborator, s-a dovedit că atelierul nu a furnizat plăcile metalice necesare pentru modelul stereo, iar Watson a tăiat patru tipuri de nucleotide din carton - guanină (G), citozină (C), timină (T) și adenină. (A) - și a început să le așeze pe masă... Și apoi a descoperit că adenina se combină cu timina, iar guanina cu citozina conform principiului „blocarea tastei”. Așa se conectează cele două catene ale helixului ADN-ului unul de celălalt, adică vizavi de timină dintr-o catenă va fi întotdeauna adenină din cealaltă și nimic altceva.
În următoarele opt luni, Watson și Crick și-au rezumat constatările cu cele deja disponibile, făcând un raport asupra structurii ADN-ului în februarie. 1953 al anului.
O lună mai târziu, au creat un model 3D al unei molecule de ADN făcute din bile, bucăți de carton și sârmă.
Conform modelului Crick-Watson, ADN-ul este un dublu helix alcătuit din două lanțuri de deoxiriboză fosfat legate prin perechi de baze într-un mod similar cu treptele unei scări. Prin legături de hidrogen, adenina se combină cu timina, iar guanina cu citozina.
Poate fi schimbat:
a) participanții acestei perechi;
b) orice pereche la o altă pereche, iar acest lucru nu va duce la o încălcare a structurii, deși va afecta decisiv activitatea sa biologică.
Structura ADN-ului, propusă de Watson și Crick, a satisfăcut perfect principalul criteriu, a cărui îndeplinire era necesară pentru o moleculă care se pretinde a fi un depozit de informații ereditare. „Coloana vertebrală a modelului nostru este foarte ordonată, iar secvența perechilor de baze este singura proprietate care poate asigura transferul de informații genetice”, au scris ei.
„Structura noastră”, au scris Watson și Crick, „constă astfel din două lanțuri, fiecare dintre ele complementare celuilalt”.
Watson i-a scris despre descoperire șefului său Delbrück, care i-a scris lui Niels Bohr: „În biologie se întâmplă lucruri uimitoare. Cred că Jim Watson a făcut o descoperire comparabilă cu ceea ce a făcut Rutherford în 1911.” Merită să ne amintim că în 1911 Rutherford a descoperit nucleul atomic.
Acest aranjament a făcut posibilă explicarea mecanismelor de copiere a ADN-ului: două fire ale helixului diverg, iar pentru fiecare dintre ele o copie exactă a fostului său „partener” de-a lungul spiralei este completată din nucleotide. După același principiu ca și pozitivul este imprimat din negativul din fotografie.
Deși Rosalind Franklin nu a susținut ipoteza structurii spiralate a ADN-ului, imaginile ei au jucat un rol decisiv în descoperirea lui Watson și Crick.
Mai târziu, a fost demonstrat modelul structurii ADN-ului propus de Watson și Crick. Si in 1962 munca lor a fost distinsă cu Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină „pentru descoperiri în domeniul structurii moleculare a acizilor nucleici și pentru determinarea rolului lor în transmiterea informațiilor în materia vie”. Rosalind Franklin, care murise până atunci (de cancer în 1958), nu s-a numărat printre laureați, deoarece premiul nu este acordat postum.
El de la Institutul Karolinska a spus la ceremonia de premiere: „Descoperirea structurii moleculare spațiale a ADN-ului este extrem de importantă, deoarece conturează posibilitățile de înțelegere în cel mai mic detaliu a caracteristicilor generale și individuale ale tuturor viețuitoarelor”. Engström a remarcat că „descifrarea structurii duble elicoidale a acidului dezoxiribonucleic cu o pereche specifică de baze azotate deschide posibilități fantastice pentru a dezvălui detaliile controlului și transmiterii informațiilor genetice”.
https://pandia.ru/text/78/209/images/image004_142.jpg "width =" 624 "height =" 631 src = ">
James Dewey Watson - biolog molecular, genetician și zoolog american; cel mai bine cunoscut pentru participarea sa la descoperirea structurii ADN-ului în 1953. Câștigător al Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină.
După ce a absolvit cu succes Universitatea din Chicago și Universitatea Indiana, Watson a petrecut ceva timp făcând cercetări în chimie cu biochimistul Herman Kalckar la Copenhaga. Mai târziu s-a mutat în laboratorul lui Cavendish de la Universitatea din Cambridge, unde l-a întâlnit pentru prima dată pe viitorul său coleg și tovarăș Francis Crick.
Watson și Crick au venit cu ideea unei duble helix ADN la mijlocul lunii martie 1953, studiind datele experimentale culese de Rosalind Franklin și Maurice Wilkins. Descoperirea a fost anunțată de Sir Lawrence Bragg, directorul laboratorului lui Cavendish; asta s-a întâmplat la o conferință științifică belgiană pe 8 aprilie 1953. Cu toate acestea, presa nu a observat de fapt o declarație importantă. La 25 aprilie 1953, un articol despre descoperire a fost publicat în revista științifică „Nature”. Alți biologi și o serie de laureați ai Premiului Nobel au apreciat rapid monumentalitatea descoperirii; unii chiar au numit-o cea mai mare descoperire științifică a secolului al XX-lea.
În 1962, Watson, Crick și Wilkins au primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină pentru descoperirea lor. Al patrulea participant la proiect, Rosalind Franklin, a murit în 1958 și, în consecință, nu a mai putut aplica pentru premiu. Watson a primit și un monument la Muzeul American de Istorie Naturală din New York pentru descoperirea sa; întrucât astfel de monumente sunt ridicate doar în onoarea oamenilor de știință americani, Crick și Wilkins au rămas fără monumente.
Watson este considerat până astăzi unul dintre cei mai mari oameni de știință din istorie; cu toate acestea, ca persoană, mulți l-au displacut în mod deschis. James Watson a devenit de mai multe ori inculpat în scandaluri destul de cunoscute; una dintre ele era direct legată de munca sa - adevărul este că în timpul lucrului la modelul ADN, Watson și Crick au folosit datele obținute de Rosalind Franklin, fără permisiunea ei. Cu partenerul lui Franklin, Wilkins, oamenii de știință au lucrat destul de activ; Rosalind ea însăși, foarte probabil, până la sfârșitul vieții și poate că nu știa cât de important au jucat experimentele ei în înțelegerea structurii ADN-ului.
Din 1956 până în 1976, Watson a lucrat la Departamentul de Biologie de la Harvard; în această perioadă a fost interesat în principal de biologia moleculară.
În 1968, Watson a fost numit director al laboratorului Cold Spring Harbor din Long Island, New York (Long Island, New York); Datorită eforturilor sale, nivelul calității muncii de cercetare în laborator a crescut semnificativ, iar finanțarea s-a îmbunătățit considerabil. Watson însuși în această perioadă a fost implicat în principal în cercetarea cancerului; pe parcurs, a făcut din laboratorul aflat sub controlul său unul dintre cele mai bune centre de biologie moleculară din lume.
În 1994, Watson a devenit președinte al centrului de cercetare, în 2004 - rector; în 2007, și-a părăsit postul după declarații destul de nepopulare despre existența unei legături între nivelul de inteligență și origine.
Cel mai bun de azi
| Când sânii îi stau în cale Vizitate: 253 |
Vocalul „A'Studio” Vizitat: 205 |
Șef al literaturii ruse |
Ultima actualizare: 23/05/2015
„Dă-mi o duzină de copii sănătoși, bine dezvoltați fizic, și garantez că dacă primesc condițiile exterioare pe care le-am definit pentru creșterea lor, atunci, alegând la întâmplare pe oricare dintre ei, voi face din el orice specialist la discreția mea. : un medic, un avocat, un artist, un negustor de succes și chiar un cerșetor și un hoț, indiferent de talentele sale, înclinațiile, dorințele, abilitățile, vocația, naționalitatea lui "
John B. Watson (1930)
John B. Watson a crescut în Carolina de Sud; la vârsta de 16 ani a intrat la Universitatea din Ferman și a absolvit cu o diplomă de master. Apoi a început să studieze psihologia la Universitatea din Chicago. În 1903, Watson și-a luat doctoratul în psihologie.
Carieră
În 1908, Watson a început să predea psihologia la Universitatea Johns Hopkins, iar în 1913 la Universitatea Columbia, a ținut o prelegere originală intitulată „Psychology from a Behaviorist Perspective”, în care a conturat o abordare comportamentală a studiului psihologiei. Potrivit lui John Watson, psihologia ar trebui să fie știința comportamentului observabil. " Psihologia, așa cum o văd comportamentaliștii, este o ramură experimentală obiectivă a științelor naturale. Scopul său teoretic este de a prezice și controla comportamentul. Nici introspecția nu este caracteristică pentru ea, nici valoarea științifică a datelor obținute în acest fel nu depinde de promptitudinea cu care sunt supuse interpretării din punct de vedere al conștientizării.„- a explicat el (1913).
Experimentul psihologic „Micul Albert”
În cel mai faimos și controversat experiment al său, cunoscut astăzi ca experimentul Micul Albert, John Watson, împreună cu o asistentă pe nume Rosalie Rayner, au făcut un copil să se teamă de șobolanul alb. Ei au reușit acest lucru afișând în mod repetat șobolani albi cu zgomote puternice și înspăimântătoare. De asemenea, au putut să demonstreze că această frică s-ar putea răspândi și la alte obiecte albe și blanoase.
Din punct de vedere al eticii, experimentul este adesea criticat astăzi: în primul rând, copilul nu a reușit niciodată să depășească această frică și, în al doilea rând, s-a dovedit că Watson a distorsionat cu bună știință datele experimentale.
Pensionarea și ultimii ani de viață
Watson a lucrat la Universitatea Johns Hopkins până în 1920. A avut o aventură cu Rayner, ceea ce l-a determinat să divorțeze de prima sa soție și a fost forțat să se pensioneze. Watson și Rainer s-au căsătorit și au rămas împreună până la moartea ei în 1935. După ce și-a părăsit funcția academică, Watson a început să lucreze pentru o agenție de publicitate, unde a lucrat până la pensionare, în 1945. În ultimii ani ai vieții, relația deja proastă a lui John Watson cu copiii s-a deteriorat. Și-a petrecut ultimii ani în înstrăinare, trăind la o fermă din Connecticut. Cu puțin timp înainte de moartea sa, John Watson a ars multe dintre documentele și scrisorile sale personale nepublicate.
Contribuție la dezvoltarea psihologiei
Watson a pus bazele a ceea ce a devenit în curând tendința dominantă în psihologie. Desigur, după 1950, behaviorismul a început să-și piardă influența, dar multe dintre concepte și principii sunt încă utilizate pe scară largă și astăzi. Condiționarea și modificarea comportamentului sunt încă folosite în terapie pentru a ajuta pacienții să schimbe comportamentele care cauzează probleme și să dezvolte noi abilități.
James Dewey Watson este un biochimist american. Născut pe 6 aprilie 1928 în Chicago (Illinois). A fost singurul copil al omului de afaceri James D. Watson și al lui Jean (Mitchell) Watson. În orașul natal, băiatul și-a făcut studiile primare și secundare. Curând a devenit evident că James era un copil neobișnuit de dotat și a fost invitat la radio pentru a participa la programul Kids Quiz. După doar doi ani de liceu, Watson a primit o bursă în 1943 pentru a studia la un colegiu experimental de patru ani de la Universitatea din Chicago, unde și-a arătat interesul pentru studiul ornitologiei. După ce a absolvit universitatea în 1947 cu o diplomă de licență în științe, și-a continuat apoi educația la Universitatea Indiana din Bloomington.
Născut în Chicago, Illinois. La vârsta de 15 ani, a intrat la Universitatea din Chicago, absolvind patru ani mai târziu. În 1950 și-au primit doctoratul de la Universitatea de Stat din Indiana pentru studiul virusurilor. Până atunci, Watson devenise interesat de genetică și a început să se antreneze în Indiana sub îndrumarea unui specialist în acest domeniu, G.D. Möller şi bacteriologul S. Luria. În 1950, tânărul om de știință și-a luat doctoratul pentru teza sa despre efectul razelor X asupra reproducerii bacteriofagelor (virusuri care infectează bacteriile). Un grant de la Societatea Națională de Cercetare i-a permis să continue cercetările asupra bacteriofagelor la Universitatea din Copenhaga din Danemarca. Acolo a efectuat un studiu al proprietăților biochimice ale ADN-ului bacteriofag. Cu toate acestea, după cum și-a amintit mai târziu, experimentele cu un bacteriofag au început să cântărească asupra lui, a vrut să afle mai multe despre adevărata structură a moleculelor de ADN, despre care geneticienii au vorbit atât de entuziasmat. Vizita sa la Laboratorul Cavendish în 1951 a dus la o colaborare cu Francis Crick, care a culminat cu descoperirea structurii ADN-ului.
În octombrie 1951, omul de știință a mers la Laboratorul Cavendish al Universității din Cambridge pentru a studia structura spațială a proteinelor împreună cu D.K. Kendrew. Acolo l-a cunoscut pe Crick, un fizician care era interesat de biologie și își scria teza de doctorat în acea vreme.
„A fost dragoste intelectuală la prima vedere”, spune un istoric al științei. „Opiniile și interesele lor științifice sunt cea mai importantă problemă care trebuie abordată dacă ești biolog”. În ciuda intereselor lor comune, a perspectivei asupra vieții și a stilului de gândire, Watson și Crick s-au criticat reciproc fără milă, deși politicos. Rolurile lor în acest duo intelectual au fost diferite. „Francis a fost creierul și eu am fost sentimentul”, spune Watson.
Începând din 1952, pe baza cercetărilor timpurii efectuate de Chargaff, Wilkins și Franklin, Crick și Watson au decis să încerce să determine structura chimică a ADN-ului.
Reamintind atitudinea față de ADN a majorității covârșitoare a biologilor din acele vremuri, Watson a scris: „După experimentele lui Avery, se părea că ADN-ul era principalul material genetic. Astfel, descoperirea structurii chimice a ADN-ului ar putea fi un pas important către înțelegerea modului în care se reproduc genele. Dar, spre deosebire de proteine, erau disponibile foarte puține informații chimice precise despre ADN. Doar câțiva chimiști au fost implicați în ea și, cu excepția faptului că acizii nucleici sunt molecule foarte mari construite din blocuri mai mici - nucleotide, nu se știa nimic despre chimia lor pe care un genetician ar putea înțelege. Mai mult decât atât, chimiștii organici care au lucrat cu ADN-ul nu au fost aproape niciodată interesați de genetică.”
Oamenii de știință americani au încercat să reunească toate informațiile disponibile până acum despre ADN, atât fizico-chimic, cât și biologic. Potrivit lui V.N. Soifer: „Watson și Crick au analizat datele analizei structurale cu raze X a ADN-ului, le-au comparat cu rezultatele studiilor chimice ale raportului nucleotidelor din ADN (regulile lui Chargaff) și au aplicat ADN-ului ideea lui L. Pauling despre posibilitatea existenței polimerilor elicoidal, exprimată de el în raport cu proteinele. Drept urmare, ei au putut propune o ipoteză despre structura ADN-ului, conform căreia ADN-ul a fost reprezentat ca fiind compus din două catene de polinucleotide legate prin legături de hidrogen și răsucite reciproc unul față de celălalt. Ipoteza lui Watson și Crick a explicat atât de simplu majoritatea misterelor despre funcționarea ADN-ului ca matrice genetică, încât a fost literalmente acceptată imediat de geneticieni și demonstrată experimental într-un timp scurt.”
Pe baza acestui fapt, Watson și Crick au propus următorul model ADN:
1. Două lanțuri din structura ADN-ului sunt răsucite unul în jurul celuilalt și formează o spirală dreaptă.
2. Fiecare lanț este compus din reziduuri de acid fosforic și zahăr dezoxiriboză care se repetă în mod regulat. Bazele de azot sunt atașate de reziduurile de zahăr (câte una pentru fiecare reziduu de zahăr).
3. Lanțurile sunt fixate unul față de celălalt prin legături de hidrogen care leagă baze azotate în perechi. Ca rezultat, se dovedește că reziduurile de fosfor și carbohidrați sunt situate pe partea exterioară a spiralei, iar bazele sunt închise în interiorul acesteia. Bazele sunt perpendiculare pe axa lanțurilor.
4. Există o regulă de selecție pentru bazele de pereche. O bază purinică se poate combina cu o bază pirimidină și, în plus, timina se poate combina numai cu adenina și guanina cu citozină ...
5. Puteți schimba: a) participanții perechii date; b) orice pereche la o altă pereche, iar acest lucru nu va duce la o încălcare a structurii, deși va afecta decisiv activitatea sa biologică.
„Structura noastră”, au scris Watson și Crick, „constă astfel din două lanțuri, fiecare dintre ele complementare celuilalt”.
În februarie 1953, Crick și Watson au făcut un raport asupra structurii ADN-ului. O lună mai târziu, au creat un model 3D al unei molecule de ADN făcute din bile, bucăți de carton și sârmă.
Watson i-a scris despre descoperire șefului său Delbrück, care i-a scris lui Niels Bohr: „În biologie se întâmplă lucruri uimitoare. Cred că Jim Watson a făcut o descoperire comparabilă cu ceea ce a făcut Rutherford în 1911.” Merită să ne amintim că în 1911 Rutherford a descoperit nucleul atomic.
Modelul a permis altor cercetători să vizualizeze în mod clar replicarea ADN-ului. Două lanțuri ale moleculei sunt separate în locurile legăturilor de hidrogen precum deschiderea unui fermoar, după care se sintetizează unul nou pe fiecare jumătate a moleculei vechi de ADN. Secvența de bază acționează ca un șablon, sau model, pentru o nouă moleculă.
Structura ADN-ului, propusă de Watson și Crick, a satisfăcut perfect principalul criteriu, a cărui îndeplinire era necesară pentru o moleculă care se pretinde a fi un depozit de informații ereditare. „Coloana vertebrală a modelului nostru este foarte ordonată, iar secvența perechilor de baze este singura proprietate care poate asigura transferul de informații genetice”, au scris ei.
Crick și Watson au finalizat crearea modelului ADN în 1953, iar nouă ani mai târziu, împreună cu Wilkins, au primit în 1962 Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină „pentru descoperirile privind structura moleculară a acizilor nucleici și importanța acestora pentru transmiterea informațiilor. în sistemele vii”. Wilkins (Maurice Wilkins), - experimentele sale cu difracția cu raze X au ajutat la stabilirea structurii dublu catenare a ADN-ului. Rosalind Franklin (1920–58), a cărei contribuție la descoperirea structurii ADN-ului, după mulți, a fost foarte semnificativă, nu a primit Premiul Nobel, deoarece nu a trăit până în acel moment.
Rezumând datele despre proprietățile fizice și chimice ale ADN-ului și analizând rezultatele lui M. Wilkins și R. Franklin privind împrăștierea cu raze X pe cristale de ADN, J. Watson și F. Crick au construit în 1953 un model al structurii tridimensionale. a acestei molecule. Principiul complementarității lanțurilor într-o moleculă dublu catenară, propus de aceștia, a fost de o importanță capitală. J. Watson deține ipoteza unui mecanism de replicare a ADN-ului semi-conservator. În 1958-1959 J. Watson și A. Tissier au efectuat studii asupra ribozomilor bacterieni, care au devenit clasici. De asemenea, sunt cunoscute lucrările omului de știință privind studiul structurii virușilor. În 1989-1992. J. Watson a condus programul științific internațional „Genomul uman”.
Watson și Crick au descoperit structura acidului dezoxiribonucleic (ADN), o substanță care conține toate informațiile ereditare.
În anii cincizeci, se știa că ADN-ul este o moleculă mare, care constă din mii de molecule mici de patru tipuri diferite, interconectate într-o linie, - nucleotide. Oamenii de știință știau, de asemenea, că ADN-ul este responsabil pentru stocarea și moștenirea informațiilor genetice, similar unui text scris cu un alfabet de patru litere. Structura spațială a acestei molecule și mecanismele prin care ADN-ul este moștenit de la celulă la celulă și de la organism la organism au rămas necunoscute.
În 1948, Linus Pauling a descoperit structura spațială a altor macromolecule - proteine și a creat un model al structurii numit „helix alfa”.
De asemenea, Pauling credea că ADN-ul este o spirală, în plus, formată din trei fire. Cu toate acestea, el nu a putut explica nici natura unei astfel de structuri, nici mecanismele de auto-dublare a ADN-ului pentru transmiterea la celulele fiice.
Descoperirea structurii dublu catenare a venit după ce Maurice Wilkins le-a arătat în secret lui Watson și Crick o radiografie a unei molecule de ADN luată de colaboratorul său Rosalind Franklin. În această imagine, ei au recunoscut clar semnele unei spirale și au mers la laborator pentru a verifica totul pe modelul 3D.
În laborator, s-a dovedit că atelierul nu a furnizat plăcile metalice necesare pentru modelul stereo, iar Watson a tăiat patru tipuri de nucleotide din carton - guanină (G), citozină (C), timină (T) și adenină. (A) - și a început să le așeze pe masă... Și apoi a descoperit că adenina se combină cu timina, iar guanina cu citozina conform principiului „blocarea tastei”. Așa se conectează cele două catene ale helixului ADN-ului unul de celălalt, adică vizavi de timină dintr-o catenă va fi întotdeauna adenină din cealaltă și nimic altceva.
Acest aranjament a făcut posibilă explicarea mecanismelor de copiere a ADN-ului: două fire ale helixului diverg, iar pentru fiecare dintre ele o copie exactă a fostului său „partener” de-a lungul spiralei este completată din nucleotide. După același principiu ca și pozitivul este imprimat din negativul din fotografie.
Deși Franklin nu a susținut ipoteza structurii spiralate a ADN-ului, imaginile ei au jucat un rol decisiv în descoperirea lui Watson și Crick. Rosalind nu a trăit ca să vadă premiul acordat lui Wilkins, Watson și Creek.
Este evident că descoperirea structurii spațiale a ADN-ului a făcut o revoluție în lumea științei și a presupus o serie de noi descoperiri, fără de care este imposibil să ne imaginăm nu numai știința modernă, ci și viața modernă în general.
În anii șaizeci ai secolului trecut, presupunerea lui Watson și Crick cu privire la mecanismul de replicare (dublare) ADN-ului a fost pe deplin confirmată. În plus, s-a demonstrat că o proteină specială, ADN polimeraza, este implicată în acest proces.
Cam în aceeași perioadă, a fost făcută o altă descoperire importantă - codul genetic. După cum am menționat mai sus, ADN-ul conține informații despre tot ceea ce este moștenit, inclusiv structura liniară a fiecărei proteine din organism. Proteinele, ca și ADN-ul, sunt lanțuri moleculare lungi de aminoacizi. Există 20 dintre acești aminoacizi. În consecință, nu a fost clar cum „limbajul” ADN, constând dintr-un alfabet de patru litere, este tradus într-un „limbaj” proteic în care sunt folosite 20 de „litere”.
S-a dovedit că combinația a trei nucleotide ADN corespunde în mod clar unuia dintre cei 20 de aminoacizi. Și astfel, ceea ce este „scris” pe ADN este tradus fără ambiguitate în proteine.
În anii șaptezeci au apărut două metode mai importante, bazate pe descoperirea lui Watson și Crick. Aceasta este secvențierea și producerea de ADN recombinant. Secvențierea vă permite să „citiți” secvența de nucleotide din ADN. Pe această metodă se bazează întregul program genom uman.
Producerea de ADN recombinat se mai numește și clonare moleculară. Esența acestei metode este că un fragment care conține o anumită genă este inserat într-o moleculă de ADN. În acest fel, de exemplu, se obțin bacterii care conțin gena insulinei umane. Insulina obtinuta in acest mod se numeste recombinanta. Toate „alimentele modificate genetic” sunt create prin aceeași metodă.
Paradoxal, clonarea reproductivă despre care vorbește toată lumea acum a apărut înainte ca structura ADN-ului să fie descoperită. Este clar că acum oamenii de știință care efectuează astfel de experimente folosesc în mod activ rezultatele descoperirii lui Watson și Crick. Dar, inițial, metoda nu s-a bazat pe ea.
Următorul pas important în știință a fost dezvoltarea reacției în lanț a polimerazei în anii optzeci. Această tehnologie este folosită pentru a „multiplica” rapid fragmentul de ADN dorit și a găsit deja multe aplicații în știință, medicină și tehnologie. În medicină, PCR este utilizată pentru a diagnostica rapid și precis bolile virale. Dacă masa de ADN obținută în urma analizei unui pacient conține gene aduse de virus chiar și într-o cantitate minimă, atunci folosind PCR este posibil să se realizeze „multiplicarea” acestora și apoi să fie ușor de identificat.
A.V. Engström de la Institutul Karolinska a declarat la ceremonia de premiere: „Descoperirea structurii moleculare spațiale... ADN-ul este extrem de importantă, deoarece conturează posibilitățile de înțelegere în cel mai mic detaliu a caracteristicilor generale și individuale ale tuturor ființelor vii”. Engstrom a remarcat că „descifrarea structurii duble elicoidale a acidului dezoxiribonucleic cu o pereche specifică de baze azotate deschide oportunități fantastice pentru dezvăluirea detaliilor de control și transmitere a informațiilor genetice”.
Nu sunt atât de puțini laureați ai Premiului Nobel în lume, dar doar câțiva dintre ei sunt cunoscuți pe scară largă. Legendarul James Dewey Watson este unul dintre ei. Fiecare elev știe despre structura spațială a moleculei de ADN pe care a descoperit-o. Cu toate acestea, Watson a devenit faimos nu numai pentru realizările sale științifice - printre oamenii de știință, el poartă pe bună dreptate titlul de luptator numărul unu.
Persoană neplăcută
De la bun început, James Watson și-a urmat propriul drum în știință. Poate că motivul este caracterul lui certăreț, absurd și, după unii, pur și simplu dezgustător. Colegul lui Watson la Harvard, celebrul zoolog Edward Wilson, a recunoscut odată: „Watson este cea mai neplăcută persoană pe care o cunosc”. Dar Watson a fost de mult obișnuit să ia un pumn - la urma urmei, el este din Chicago. În capitala crimei americane, în timpul Marii Depresiuni, în 1928, s-a născut viitorul geniu al lui James Dewey Watson. Adevărat, tânărul James nu s-a implicat niciodată în companii proaste. Nu era la înălțime. Tatăl său, un om de afaceri din clasa de mijloc, a iubit singurul său fiu și a făcut totul pentru a-i oferi fiului său o educație excelentă. Eforturile persistente ale părintelui au fost încununate de succes. Un absolvent de școală elementară a fost invitat să participe la programul radio „Quiz pentru copii”, unde au evoluat doar copii supradotați. Dar, spre deosebire de restul tinerelor talente, Watson a fost singurul care a obținut recunoașterea mondială...
Viraje strânse
După ce a terminat doi ani de liceu, James este trimis la facultate la Universitatea din Chicago. Cel mai mult, Watson este atras de biologie și visează să devină ornitolog - un specialist care studiază păsările. În 1947, la vârsta de numai 19 ani, Watson și-a primit diploma de licență. Luminiștii universității i-au prezis un viitor strălucit, dar tânărul și-a arătat brusc dispoziția sa încăpățânată și a decis să se reconstituie ca genetician. În acest domeniu, Watson a obținut și o recunoaștere: deja în 1950 și-a primit doctoratul pentru studiul său asupra efectului razelor X asupra reproducerii virusurilor care trăiesc în bacterii. Societatea Națională de Cercetare i-a alocat o subvenție considerabilă tânărului specialist, dar acesta a jucat din nou pentru stricăciuni - a părăsit America și s-a repezit în Europa.
Drum spre Olimp
În Lumea Veche, Watson se afundă cu capul cap în studiul proprietăților biochimice ale acidului dezoxiribonucleic - ADN. Omul de știință este dornic să știe cum funcționează, dar are o concurență serioasă - însuși Linus Pauling, câștigător a două premii Nobel, se confruntă de mult cu această problemă. Watson schimbă universitățile precum mănuși și se confruntă cu neînțelegeri și opoziție peste tot. Cu toate acestea, James - un tip de zece incomod - nu era obișnuit să se retragă. În toamna anului 1951, trece prima dată pragul Cambridge și acolo găsește o persoană care are o părere similară - Francis Crick. Țipătul a fost un meci pentru Watson - era cunoscut ca un excentric. Vorbea prea repede și prea mult, dar nu se putea lăuda cu mari realizări în știință. În ciuda diferenței de vârstă (James - 23, Francis - 35), ei găsesc rapid un limbaj comun și se apucă de inspirație.
Constructori de modele
La începutul anilor 1950, era clar că componentele ADN-ului formează un fel de structură unificată. Dar care? Nimeni nu știa asta încă. Adevărat, același Linus Pauling a reușit să presupună că ADN-ul arată ca o spirală. El a fost primul care a lansat ideea unui „constructor pentru copii” - un model spațial al unei molecule. Dar până acum nimeni, inclusiv Pauling însuși, nu a reușit să asambleze corect acest „constructor”.
Watson și Creek nu au făcut nimic zi de zi pentru a adăuga bile și fire. Văzându-i cum jongleau, colegii i-au numit în glumă clovni științifici. Inspirația a venit, ca întotdeauna, pe neașteptate. Într-o noapte rece de ianuarie din 1953, în timp ce era insomn, Watson citea un ziar. Dar în capul lui erau doar trei litere - ADN. Și deodată i-a apărut în fața ochilor o schemă, pentru care se luptaseră de atâta vreme! James a luat un pix și a schițat rapid o schiță pe marginea ziarului. Molecula de ADN a căpătat în cele din urmă aspectul unei scări de frânghie răsucite.
În 1962, James Watson, împreună cu Crick și Maurice Wilkins (cel din urmă a confirmat structura ADN-ului folosind cristalografia cu raze X), a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină. Așadar, era biologiei moleculare a început în știință, iar Watson a devenit simbolul ei.
Împotriva curentului
Între timp, „simbolul” s-a comportat într-un mod nepotrivit. Înainte nu se distingea prin corectitudinea politică, dar acum pare să-și fi pierdut mințile. Odată a spus că ar fi frumos, folosindu-se de descoperirea lui, să facă toate fetele frumoase. S-a iscat un scandal. Un altul în locul lui ar fi tras concluzii, dar nu așa a fost atacat! Watson părea să pună la încercare răbdarea publicului. Apoi a declarat public că ar fi bine să găsim o genă responsabilă de sexualitate. Atunci fiecare femeie ar putea decide singură dacă să-i lase un copil homosexual sau să scape de el în timp ce era încă în pântece. Ce a început aici! „Orice femeie își dorește nepoți”, a explicat mai târziu omul de știință. - Am dat doar argumente în favoarea dreptului ei de a alege. Nu am discutat dacă acest lucru este bun sau rău.” Nimeni nu a fost mulțumit de explicații.
Cu altă ocazie, Watson a recunoscut că prostia este o boală care ar trebui tratată, cel puțin prin inginerie genetică. Ei bine, biologul nu a arătat niciodată condescendență față de deficiențele umane, dar de data aceasta, se pare, nici măcar nu s-a cruțat, deoarece fiul său suferea de schizofrenie. Dar nici publicul nu a acceptat această afirmație. Totuși, acestea erau încă flori. În 2007, a izbucnit o adevărată furtună. Ziarul Times a publicat un interviu cu Watson, în care acesta a spus fără nicio ezitare: „Perspectivele pentru Africa sunt, după părerea mea, cele mai întunecate... Întreaga noastră politică socială se bazează pe faptul că ei sunt la fel de deștepți ca și noi. , în timp ce testele arată că nu este cazul.” Biologului nu i s-a iertat această frază, iar la vârsta de 79 de ani a fost nevoit să demisioneze din laboratorul științific de la Cold Spring Harbor. A fost o lovitură în stomac. Omul de știință însuși a creat acest laborator, a recrutat personal acolo, l-a condus mulți ani, datorită lui, s-a transformat într-una dintre cele mai prestigioase instituții academice din lume. Cât de mult a făcut Watson scuze! Spune, el a vrut să spună că oamenii din diferite regiuni au diferite abilități intelectuale înnăscute, ceea ce se datorează condițiilor de viață diferite. Watson nici măcar nu a fost ascultat.
Gene și prețuri
Deci, eroul a fost răsturnat de pe piedestal. Dar nu s-a rupt. În ciuda vârstei sale înaintate, Watson călătorește astăzi prin lume cu prelegeri. În august anul trecut, de exemplu, am vizitat Moscova. A dat o duzină de interviuri, a primit un doctorat onorific de la Universitatea de Stat din Moscova, a susținut două prelegeri. Sălile în care a jucat au fost luate cu asalt. Watson a fost dornic să vorbească despre studiile genomului uman, care ne vor permite să înțelegem cauza principală a multor boli grave. Acum, un astfel de studiu costă o sumă ordonată, dar în viitor, potrivit omului de știință, costul unei citiri complete a unui genom uman se va apropia de costul unei mașini. „Și o vei face pentru fiul sau fiica ta, pentru că cunoașterea secvenței tale ADN este la fel de importantă ca și a avea o mașină!” - Biologul este sigur. Apropo, genomul lui Watson însuși a fost descifrat recent de două companii americane cunoscute. A fost nevoie de două luni de muncă grea și aproape un milion de dolari pentru a-i face un asemenea cadou laureatului Nobel!
Lyubov DYAKOVA
Apropo:
1. Pentru majoritatea, Watson este în primul rând creatorul modelului spațial al moleculei de ADN. Dar omul de știință are un alt talent. Cartea sa „The Double Helix”, care descrie istoria descoperirii, este pe bună dreptate considerată cea mai bună care s-a scris despre știință.
2. Decodificarea primului genom uman, întreprinsă în 1988 (inclusiv cu participarea lui Watson), a costat trei miliarde de dolari și a durat mai mult de treisprezece ani.
Imagine de previzualizare: Matrice
