DNA مولکول زندگی

متن زیر در توضیح  این سوال است که، چگونه DNA به عنوان حامل اطلاعات ژنتیکی شناخته شد؟

در اوایل قرن ۲۰ دانشمندان اعتقاد داشتند که پروتئین‌های موجود در کروموزوم، اساس انتقال اطلاعات ژنتیکی را که از نسلی به نسل بعد، تشکیل می‌دهد. از نظر آن‌ها DNA برای حمل اطلاعات پیچیده ژنتیکی بیش از حد ساده بود، اما پروتئین در این زمینه شایستگی بیش‌تری داشت.

با این وجود بعضی آزمایش‌های انجام شده نشان می‌دادند که حامل اطلاعات ژنتیکی DNA است نه پروتئین.

آزمایش ایوری

در سال ۱۹۴۴ اسوالد ایوری، کالین مک لود و مکلین مکارتی با استفاده از باکتری مولد ذات‌الریه، استرپتو کوکوس نومونیا، نشان دادند DNA، حامل اطلاعات ژنتیکی است.

آن‌ها برای این آزمایش، از موضوعی به نام “اصل تبدیل” که توسط فردریک گریفیت مطرح شده بود، الهام گرفتند.

فردریک دو سویه از باکتری استرپتو کوکوس نومونیا را مورد مطالعه قرار داده‌بود. یک سویه از نژاد S که دیواره‌های صافی داشت و در صورت تزریق به موش کشنده بود و دیگری نژاد R که دیواره‌های زبری داشت و در صورت  تزریق به موش کشنده نبود. علت صاف بودن دیواره سویه S عدم وجود پوشش قندی روی دیواره آن بود که باعث می‌شد سیستم ایمنی موش آن را شناسایی نکند.

فردریک یک سری آزمایش‌های دیگر برای بررسی بیش‌تر سویه‌ها انجام داد.

• او باکتری‌های سویه S را با حرارت کشت و سپسآن را به موش‌ها تزریق کرد، موش‌ها نمردند.
• باکتری سویه S کشته شده را همرا با باکتری زنده سویه R به موش تزریق کرد، موش‌ها مردند.
• وی در بررسی خون موش‌های مرده گروه دوم در کمال تعجب باکتری سویه S زنده پیدا کرد، یعنی باکتری‌های سویه R به باکتری‌های سویه S تبدیل شده‌بودند.
• او به این نتیجه رسید که پدیده‌ای به نام ” اصل تبدیل” عامل این اتفاق است.

اما عامل این پدیده دقیقا چه بود؟ پروتئین‌های درون باکتری، قندهای پوشاننده دیواره در سویه S، سیستم ایمنی موش یا اسیدهای نوکلئیک DNA  و RNA؟

اسوالد ایوری و همکارانش سلول‌های سویه S را با حرارت کشتند و با استفاده از مواد شوینده سول کشته‌شده را شکستند تا اجزاء مختلف سلول را در لوله‌های آزمایش داشته باشند.

سپس آن‌ها اجزاء مختلف سلول را یکی پس از دیگری نابود کردند تا عامل تبدیل را پیدا کنند.

• آن‌ها ابتدا در یکی از لوله‌های آزمایش آنزیم‌های لازم برای تخریب قند را اضافه کردند، سپس باکتری سویه R را به این مخلوط اضافه کردند، با مشاهده تبدیل شدن سویه R به سویه S مشخص شد که قند عامل تبدیل نیست.
• با اضافه کردن مخلوطی از آنزیم‌هایی که پروتئین‌ها را نابود می‌کردند ومشاهده تبدیل در لوله آزمایش مشخص شد که عامل تبدیل، پروتئین نیز نمی‌تواند باشد.
• سپس آن‌ها اسیدهای نوکلئیک DNA و RNA را با استفاده از الکل از هم جدا کردند. بعد با افزودن RNase و تخریب RNA ومشاهده رخ دادن تبدیل، مشخص شد که RNA عامل تبدیل نیست.
• در نهایت، DNA را با آنزیم DNase تخریب کردند و مشاهده کردند که تبدیل رخ نمی‌دهد پس عامل تبدیل DNA بوده‌است.

آزمایش هرشی-چیس

در سال ۱۹۵۲ در ادامه راه ایوری و همکارانش، آلفرد هرشی و مارتا چیس آزمایشی را طراحی کردند.

آن‌ها از ویروسی به نام T2 استفاده کردند، ساختار این ویروس تنها شامل DNA و پروتئین بود، این ویروس با ورود به باکتری سلول باکتری را مجبور می‌کند همانندش را بسازد، دانشمندان می‌دانستند که دستور ساخت ویروس جدید توسط ماده ژنتیکی ویروس که DNA یا پروتئین است به باکتری داده می‌شود.

آن‌ها با نشان‌دار کردن DNA ویروس اولیه با مواد رادیوالکتیو، مشاهده کردند که ویروس‌های حاصل نیز دارای DNA رادیواکتیو بودند، اما با انجام همین روش روی پروتئین مشاهده شد که ویروس‌های حاصل رادیواکتیو نبودند.

هریش و چیس دریافتند که DNA حاوی اطلاعات ژنتیکی است و از نسلی به نسل بعد منتقل می‌شود.

قوانین چارگف

نتایج آزمایش‌های یک دانشمند اوتریشی به نام اروین چارگف، راه را برای درک ساختار سه بعدی ملکول DNA هموار کرد.

او تفاوت‌های کلیدی DNA گونه‌های مختلف جانداران را مورد بررسی قرار داد، نتایج مطالعات او دو اصل کلی را تشکیل داد که قوانین چارگف نامیده می‌شوند.

1. در DNA تمام موجودات، مقدار تیمین با آدنین و مقدار گوانین با سیتوزین برابر است.
2. ترکیب DNA در گونه‌های مختلف بسیار متفاوت است و این تنوع بسیار زیاد، آن را نسبت به پروتئین برای حمل ماده ژنتیک، شایسته‌تر می‌سازد.

قوانین چارگف یک گام مهم در کشف ساختار سه بعدی DNA بود، چارگف در سال ۱۹۵۲ با واتسون و کریک ملاقات کرد و یافته‌های خود را با آن‎ها به اشتراک گذاشت.