Η σημαντικότερη βιολογική ανακάλυψη του 20ου αιώνα έγινε τυχαία από μια έρευνα στα λευκά αιμοσφαίρια. Η δομή του DNA και το «επαναστατικό» μοντέλο της διπλής έλικας

Το 1953 οι επιστήμονες Τζέιμς Γουότσον και Φράνσις Κρικ παρουσίασαν ένα μοντέλο της δομής του DNA. Το μοντέλο ονομάστηκε «διπλή έλικα» και αποτελεί μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις στη Βιολογία. Οι δύο ερευνητές βραβεύτηκαν με Νόμπελ για την επαναστατική τους έρευνα.

Στην πραγματικότητα όμως, πρωτεργάτης της ανακάλυψης ήταν ένας αυστριακός βιολόγος του 19^ου αιώνα.

Επίδεσμοι καλυμμένοι με πύον και λευκά αιμοσφαίρια

Τη δεκαετία του 1860, ο Αυστριακός ιατρός και βιολόγος Φρίντριχ Μίσερ διεξήγαγε μια έρευνα για τα συστατικά στοιχεία των λευκών αιμοσφαιρίων.

Κύρια πηγή για την έρευνά του ήταν βαμβακεροί επίδεσμοι επικαλυμμένοι με πύον, τους οποίους ο βιολόγος συνέλεξε από μια κλινική.

Ο Μίσερ χρησιμοποίησε διαλύματα αλατιού για να κατανοήσει τη δομή των λευκών αιμοσφαιρίων, των κυττάρων του ανοσοποιητικού μας συστήματος.

Όταν προσέθεσε οξύ σε ένα διάλυμα των κυττάρων, παρατήρησε ότι μια ουσία διαχωρίστηκε από το διάλυμα.

Η ουσία αυτή διαχωρίστηκε εκ νέου, όταν προσέθεσε ένα αλκάλιο.

Ερευνώντας τη συγκεκριμένη ουσία, παρατήρησε ότι παρουσίαζε διαφορετική συμπεριφορά από άλλες πρωτεϊνικές ουσίες.

Ο Μίσερ ονόμασε αυτή την παράξενη ουσία νουκλεΐνη, που προέρχεται από τη λατινική λέξη nucleus, η οποία σημαίνει πυρήνας.

Ο Μίσερ, χωρίς να το γνωρίζει τότε, είχε ανακαλύψει τη μοριακή βάση ολόκληρης της ζωής.

Μερικά χρόνια αργότερα, ο μαθητής του Μίσερ, Ρίτσαρν Άλτμαν μετονόμασε την ουσία σε νουκλεϊκό οξύ.

Εκείνη την εποχή, οι επιστήμονες πίστευαν ότι όλες οι λειτουργίες του ανθρώπινου οργανισμού, καθώς και τα κληρονομικά του γνωρίσματα ήταν αποτέλεσμα των μακρομορίων, δηλαδή των πρωτεϊνών.

Στην πραγματικότητα όμως, τα νουκλεϊκά οξέα ήταν εκείνα που προσδιόριζαν τις λειτουργίες και το γενετικό υλικό των οργανισμών.

«Το πείραμα του Γκρίφιθ»

Μετά το τέλος του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου ξέσπασε μια επιδημία, η λεγόμενη «Ισπανική Γρίπη», η οποία  στοίχισε τη ζωή σε περισσότερους από 20 εκατομμύρια ανθρώπους. Ο θάνατος επερχόταν από πνευμονία με οξύ αιμορραγικό οίδημα.

Ο βρετανός ιατρός και γενετιστής Φρεντ Γκρίφιθ προσπαθούσε να παρασκευάσει ένα εμβόλιο για την πρόληψη της πνευμονίας.

Αντί γι΄ αυτό, ο Γκρίφιθ συνέβαλε στην πρώιμη ανακάλυψη του γενετικού ρόλου του DNA.

Το 1928 ο γενετιστής διεξήγαγε το λεγόμενο «Πείραμα Γκρίφιθ».

Χρησιμοποίησε δύο στελέχη από το βακτήριο του πνευμονιόκοκκου.

Το ένα ήταν παθογόνο και το άλλο όχι.

Με αυτά τα δύο στελέχη, ο Βρετανός μόλυνε ποντίκια.

Παρόλο που τα δύο στελέχη δεν είχαν τη δυνατότητα να σκοτώσουν τα ποντίκια, στην πραγματικότητα η ανάμειξή τους ήταν θανατηφόρα για τα πειραματόζωα.

Ο Γκρίφιθ συμπέρανε ότι το μη παθογόνο στέλεχος του βακτηρίου μετατράπηκε σε ένα άλλο νέο θανατηφόρο είδος.

Καθώς δεν ήταν σε θέση να κατανοήσει ακριβώς αυτές τις ανωμαλίες στις ιδιότητες των βακτηρίων, ονόμασε την περίεργη διαδικασία «αρχή μεταμόρφωσης».

Η επιστημονική έκρηξη της «διπλής έλικας»

Μετά το «Πείραμα Γκρίφιθ», πολλοί επιστήμονες συνέχισαν να ερευνούν τις ιδιότητες των νουκλεϊκών οξέων.

Το 1953 ήταν η χρονιά σταθμός για τις βιολογικές επιστήμες.

Ο αμερικανός Τζέιμς Γουότσον και ο Βρετανός Φράνσις Κρικ παρουσίασαν τη  δομή του DNA, χρησιμοποιώντας ένα τρισδιάστατο σχήμα της «διπλής έλικας», το οποίο είχε τέσσερα βασικά χαρακτηριστικά.

Αποτελούταν από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες με τη μορφή δύο αντικριστών κλώνων που δημιουργούσαν μία δεξιόστροφη διπλή έλικα. Οι δύο κλώνοι ήταν συμπληρωματικοί και αντιπαράλληλοι.

Οι αζωτούχες βάσεις κάθε κλώνου ήταν κάθετες προς τον άξονα του μορίου και

οι δύο κλώνοι συγκρατούνταν μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου.

Τα ζευγάρια των αζωτούχων βάσεων ήταν καθορισμένα, η αδενίνη με τη θυμίνη και η γουανίνη με την κυτοσίνη.

Για την ανακάλυψη της δομής του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέως, αλλιώς DNA, οι δύο επιστήμονες μοιράστηκαν το 1962 μαζί με τον φυσικό Μόρις Γουίλκινς το Νόμπελ Ιατρικής.

Η γέννηση ενός κόσμου

Η «διπλή έλικα» θεωρήθηκε αναμφισβήτητα η σημαντικότερη βιολογική ανακάλυψη.

Αν και αναγνωρίστηκε άμεσα από τον κόσμο της επιστήμης, το μοντέλο της διπλής έλικας αποδείχτηκε επιστημονικά τη δεκαετία του 1980.

Το έργο των δύο επιστημόνων έδωσε το έναυσμα για χιλιάδες πρωτοποριακές έρευνες στη Βιολογίας, τη Γενετική και την Ιατρική.

Οι επιστήμονες κατάφεραν να κατανοήσουν διεξοδικά την κληρονόμηση ορισμένων χαρακτηριστικών και νόσων.

Παρόλα αυτά, η «διπλή έλικα» δεν θα υπήρχε χωρίς τη συνεισφορά μεγάλων επιστημόνων που ασχολήθηκαν από τον 19^ο αιώνα με την μοριακή δομή, καθώς η ανακάλυψη των Γουότσον και Κρικ στηρίχθηκε εξ ολοκλήρου σε προγενέστερες επιστημονικές μελέτες και πειράματα.

Πηγή χαρακτηριστικής εικόνας: Pixabay

Διαβάστε στη “ΜτΧ” : Ο “κυνηγός μικροβίων” που ανακάλυψε το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης και τον βάκιλο της χολέρας. Με ποιον τρόπο ο Γερμανός νομπελίστας Ρόμπερτ Κοχ άνοιξε τον δρόμο για την παρασκευή εμβολίων και έσωσε εκατομμύρια ζωές