Революцията в генетиката - Sciences et Avenir

Публикувано на 05.10.2020 г. в 9:00 ч.

Разкривайки структурата на двойната спирала на ДНК през 1953 г., химиците Франсис Крик и Джеймс Уотсън разкриха огромно поле за изследване на биологията. Оттогава всяко откритие хвърля светлина върху невероятната сложност на клетъчната техника. Тъй като идеята за всемогъщия ген отстъпва на тази за екологично модулиран геном.

Проба пред екран, показващ ДНК резултати.

Science Photo Library/ABO/Science Photo Library чрез AFP

Тази статия е взета от специален брой № 191 „9 научни революции, които преобразяват света“ от октомври/ноември 2017 г. История на генетиката, разказана от генетика Антонин Морион.

В исторически план думата ген се появява в началото на 20 век, много преди ДНК. По това време той се позовава на основната единица за наследственост: предаването на физически характеристики от едно поколение на следващото. Австрийският монах Грегор Мендел е този, който за пръв път е сложил пръст върху това явление през 19 век. Работейки върху грах, той показа, че знаци, като цвета на тези бобови растения, се предават на потомството, следвайки специфични правила. Например, някои черти се появяват само след няколко кръстосвания, знак, че основната информация е биполярна, съставена от дублиращи се гени, някои от които се изразяват преференциално. Но носителят на тази информация остава загадъчен до средата на 20 век.

Крик, Уотсън и ДНК двойната спирала

Не че ДНК не беше идентифицирана, но връзката й с гените не беше очевидна. Това беше швейцарски биолог Фридрих Мишер, който през 1869 г. първи откри в ядрото на клетките вещество, много богато на фосфор. След него германецът Албрехт Косел демонстрира, че това вещество се състои само от четири азотни основи: аденин, цитозин, тимин и гуанин. Как е могла такава проста молекула да носи цялата сложност на генетичната информация? Протеините, много разнообразни, многобройни, изглеждаха много по-добри кандидати! Оттук и голям скептицизъм, когато през 1944 г. екипът на канадския Осуалд Ейвъри (вж. Карето по-долу) показа, че патогенният характер на една бактерия може да се предаде на друга чрез инжектиране на ДНК на първата във втората. В продължение на десетилетие този резултат ще се дължи на замърсяване на пробите с протеини. Във всеки случай ДНК не може да бъде опора на генетична информация !

Осуалд Ейвъри, пионер в генетичната манипулация

Този американски лекар (1877-1955) е първият, който показва, че ДНК е подкрепата на наследствеността. От 1923 г., разположен в болница на института Рокфелер в Ню Йорк, той се интересува от бактерии. По-специално към Diplococcus pneumoniae пневмококи. Има два щама, един зърнест и безвреден, наречен R; другият гладък и смъртоносен, известен като S. През 1944 г. той извлича ДНК от S щам и го инжектира в R щам, който внезапно става смъртоносен. По този начин той е първият човек в историята, извършил генетична манипулация. Резултатите от него обаче не са взети на сериозно едва десет години по-късно, с откриването на структурата на двойната спирала на ДНК. Умира седем години преди да бъде присъдена Нобеловата награда за това откритие. Но в негова чест кратер на Луната получи името му.

Всичко ще се промени с излизането на сцената на двама химици, британецът Франсис Крик и американецът Джеймс Уотсън. През 1953 г., вдъхновени по-специално от работата на Розалинд Франклин (прочетете портрета по-долу), те описват структурата на двойната спирала на ДНК. Гигантски скок, който им позволява да разберат как тази информация може да бъде възпроизведена и особено дешифрирана: ДНК е кодирана, тя може да бъде прочетена чрез триплет или кодон. Всяка комбинация от три азотни основи съответства на аминокиселина, градивен елемент на протеините. През 1961 г. френските Франсоа Якоб и Жак Моно използват този резултат, за да поставят основите на молекулярната биология. Те формулират теорията за „информационния поток“. Според тях гените, носени от ДНК, се транскрибират в информационни РНК (с ефимерен живот), които след това се използват от клетъчната машина за производство на протеини - това се нарича транслация. Развитието на тази догма представлява научна революция. Той обаче е непълен, поне на две нива.

Исторически погледнато, думата ген се появява в началото на 20 век, много преди ДНК. По това време той се позовава на основната единица за наследственост: предаването на физически характеристики от едно поколение на следващото. Австрийският монах Грегор Мендел е този, който за пръв път е сложил пръст върху това явление през 19 век. Работейки върху грах, той показа, че знаци, като цвета на тези бобови растения, се предават на потомството, следвайки специфични правила. Например, някои черти се появяват само след няколко кръстосвания, знак, че основната информация е биполярна, съставена от дублиращи се гени, някои от които се изразяват преференциално. Но носителят на тази информация остава загадъчен до средата на 20 век.

Крик, Уотсън и ДНК двойната спирала

Осуалд Ейвъри, пионер в генетичната манипулация