انتشار این مقاله


دستاوردهای عظیم (۶۰): ساختار مارپیچی DNA، اساس زیست‌شناسی مولکولی

این چها دانشمند-واتسون، کریک، فرانکلین و ویلکینز- ساختار مارپیج دوگانه‌ DNA را کشف کردند که اساس بیوتکنولوژی مدرن می‌باشد.

در کالج کینگز لندن، روزالین فرانکلین با استفاده از کریستالوگرافی اشعه X، تصاویری از DNA را بدست آورد،که ایده‌‌ی آن اولین بار توسط ماریس ویلکینز مطرح شد. تصاویر فرانکلین به جیمز واتسون و و فرانسیس کریک این امکان را داد تا نظریه مشهور مارپیج دوگانه را مطرح کنند.

در سال ۱۹۶۲، واتسون، کریک و ویلکینز به خاطر تعیین ساختار دئوکسی نوکلئوییک اسید(DNA) به طور مشترک برنده نوبل پزشکی شدند.اما از فرانکلین که همکار ویلکینز بود و در ۳۷ سالگی بر اثر سرطان درگذشته‌بود، تقدیر نشد. الته هنوز دلایل برکناری او  جای بحث دارد و نامشخص است. در یکی از قراردادهای جایزه نوبل آمده‌است که جایزه نباید بین بیشتر از ۳ نفر تقسیم شود و البته اینکه زنده نبودن او در هنگام اهدای جایزه نیز بی‌تاثیر نبوده‌است. به هرحال مقررات شرایط اهدای جوایز پس از مرگ افراد تا سال ۱۹۷۴ طرح‌ریزی نشده‌بود.

کشف ساختار DNA

DNA مولکولی است که اساس وراثت می‌باشد و دربردارنده الگوهای ساخت پروتئین‌های بدن مثل انواع آنزیم‌ها می‌باشد. DNA از دوزنجیره به هم پیجیده تشکیل شده که از هریک از این زنجیره‌ها، از توالی‌های تکراری قند و فسفات تشکیل شده‌اند. این دو زنجیره با پیوندهای هیدوروژنی که میان جفت‌بازهای آلی وجود دارد، در کنار هم قرار گرفته‌اند. دانستن ساختار مذکور به فهم وراثت وبیماری‌های وراثتی کمک زیادی می‌کند. اساس بیوتکنولوژی مدرن نیز براساس دانش ما از ساختار DNA می‌باشد تا بتوانیم سلول‌های میزبان را وادار کنیم که محصولات دلخواه ما را بسازند.

پیش‌زمینه لازم برای کار این ۴ دانشمند با دستاوردهای علمی بزرگ آن زمان همراه بود: ممکن شدن مطالعه ماکرومولکول‌های زیستی با کریستالوگرافی اشعهX؛  شواهد فزاینده‌ای که ژنتیکدان‌ها ارائه می‌دادند حاکی از این بود که این DNA است که در کروموزوم‌ها مسئول انتقال وراثت هستند نه پروتئین‌ها؛ شواهد آزمایشگاهی چارگف که نشان می‌داد تعداد برابری از بازهای A و T همراه با G و C در ساختار DNA وجود دارد؛ کشف ساختار ماپیچی برخی پروتئین‌ها توسط لینوس پاولینگ با استفاده از مدل‌های اتمی و دانش او از استقرار اتم‌ها در مکان‌های احتمالیشان.

روزالین فرانکلین

از میان ۴ محقق DNA، تنها روزالین فرانکلین مدرک تحصیلی در زمینه شیمی داشت. او در یک خانواده مرفه بانکدار به دنیا آمده‌بود، جایی که در آن همه فرزندان تشویق می‌شدند تا هر یک به دنبال آن چیزی بروند که در آن استعداد  دارند. او در کالج Newnham لندن، یکی از کالج زنان دانشگاه کمبریج، تحصیل کرد. او  در سال ۱۹۴۱ در بحبوحه جنگ‌جهانی دوم مدرک خود را گرفت و کار فارغ‌التحصیلی خود را در کمبریج با رونالد نوریش، برنده آینده جایزه نوبل، شروع کرد. او تنها به مدت یک سال بعد از بورسیه تحقیقاتی خود دست کشید تا برای مشارکت در جنگ در انجمن تحقیقات استفاده از زغال سنگ بریتانیا مشغول به کار شود. او سپس مطالعات اساسی را در زمینه ویژگی‌های زغال‌سنگ و گرافیت انجام داد. او برای مدت کوتاهی به کمبریج بازگشت و براساس مطالعاتی که در انجمن داشت، پایان‌نامه خود را نوشت و مدرک Ph.D را در زمینه شمی‌فیزیک دریافت کرد. بعد از جنگ، به واسطه یکی از دوستان فرانسوی خود قرار ملاقاتی را در  Laboratoire Centrale des Services Chimiques de l’Etat in پاریس ترتیب داد، جایی که با کریستالوگرافی اشعه X آشنا شد و بعد مدتی به یکی از مسئولین مورد احترام این حیطه بدل شد. در سال ۱۹۵۱ به کالج کینگز لندن برگشت  و وظیفه داشت که آزمایشگاه را با کریستالوگرافی اشعه X مجهز کند تا کار را بر روی DNA آغاز کند.

ماریس ویلکینز

ماریس ویلکینز، فیزیکدان نیوزلندی‌الاصلی بود که در کالج کینگز لندن مشغول به کار بود. وی دانش‌آموخته کمبریج بود و به عنوان یک Ph.D تازه‌کار در حین جنگ‌جهانی دوم بر روی ارتقای لوله‌های پرتو کاتدی کار می‌کرد تا قابل استفاده بر روی رادار باشد و سپس برای شرکت در پروژه منهتن عازم ایالات متحده شد. همانند بسیاری از فیزیکدانان هسته‌ای دیگر، هنگامی که مشاهده کرد که از هدف‌او برای تولید بمب اتم استفاده می‌شود، از رشته‌اش دلسرد شد و به بیوفیزیک روی آورد. در دانشگاه کمبریج همراه با منتور خود جان رندال در کالج کینگز لندن شروع به همکاری کرد. مطالعه DNA با استفاده از کریستالوگرافی اشعه X ایده ویلکینز بود که این پروژه با به کار گرفته شدن فرانکلین توسط رندال کلید خورده بود. متاسفانه ویلکینز و فرانکلین رابطه گرمی نداشتند و همین امر سبب شده بود تا پروژه با کُندی پیش برود.

جیمز واتسون و فرانسیس کریک 

در این هنگام در سال ۱۹۵۱، جیمز واتسون ۲۳ ساله آمریکایی وارد آزمایشگاه کاوندیش کمبریج شد. واتسون دو مدرک در حیوان‌شناسی داشت: یک لیسانس از دانشگاه شیکاگو و یک دکترا از دانشگاه ایندیانا، همان جایی که او در آن به ژنتیک علاقه‌مند شده‌بود. او در شیکاگو زیر نظر سالوادور لوریا بر روی باکتریوفاژها کار کرده بود، همان موضوعی که لوریا در سال ۱۹۶۹ به خاطرش برنده نوبل پزشکی شد. واتسون برای کارهای پسادکترای خود به دانمارک رفت، تا تحصیلاتش را در زمینه ویروس‌ها ادامه دهد و همچنین چاره‌ای برای دانش ناقص خود از شیمی بیاندیشد. در یک کنفرانسی مربوط به بهار ۱۹۵۱ در نپال، واتسون شنید که ویلکینز در مورد ساختار مولکولی DNA حرف می‌زند و همچنین عکس‌های کریستالوگرافیک DNA را نیز دید. او به محض مشاهده علاقمند شد.

واتسون اندکی بعد به آزمایشگاه کاوندیش نقل‌مکان کرد، جایی که چند پروژه مهم کریستالوگرافی در حال انجام بود. از جمله: ماکس پروتز زیرنظر ویلیام لارنس براگ در حال بررسی هموگلوبین بودند. همچنین جان کندرو بر روی میوگلوبین کار می‌کرد. (پروتز و کندرو برای کارهایشان جایزه نوبل شیمی گرفتند و اندکی بعد در همان سال این جایزه به محققان DNA تعلق گرفت). فرانسیس کریک نیز زیر نظر پروتز کار می‌کرد، فردی که لیسانسش را از کالج لندن گرفته‌بود و در حین جنگ‌جهانی دوم کمک شایانی به توسعه رادار و مین‌های مغناطیسی کرده‌بود. کریک فیزیکدان دیگری در عرصه زیست‌شناسی بود که  قرار بود پایان‌نامه‌اش را در را رابطه با کریستالوگرافی هموگلوبین بنویسد و وقتی واتسون به آزمایشگاه آمد، مشتاق بود تا او را به عنوان همکاری برای مطالعه بر روی DNA به کار گیرد. با الهام از موفقیت‌های پاولینگ در ارائه مدل‌های مولکولی، این دو نیز مدل‌های مختلفی را کنار هم قرار می‌دادند تا همه شواهد مربوط به DNA را در بر بگیرد. عکس‌های باکیفیت فرانکلین، که بدون اجازه او استفاده می‌شدند، برای رسیدن به نتیجه بسیار حیاتی بود. هر چهار دانشمند ساختار DNA را به طور همزمان در نشریه Nature اعلام کردند.

محمد امین اکبرزاده


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *