במאמר קצרצר בעיתון המדעי נייצ'ר הציגו החוקרים ווטסון וקריק את מבנה הדנ”א ושינו את מהלך ההיסטוריה של הגנטיקה
המחצית השנייה של המאה ה-19 הביאה עמה את ההכרה, שאת תופעות החיים אפשר להבין באמצעות הכימיה. אחת מקבוצות המחקר שתרמו לכך היתה זו שבראשות פליקס הופה-זיילר בגרמניה. בשנת 1869, באוניברסיטת טובינגן, גילה עוזר המחקר שלו, פרידריך מישר השווייצי, חומר חדש ולא ידוע שהופק מגרעיני תאים חיים. עד אז היה מקובל שיצורים חיים בנויים מחלבונים בלבד. את החומר החדש תיאר מישר כ”בלתי מתאים להשתייך לאף אחת מצורות החלבון הידועות”, והעניק לו את השם “נוקלאין”, מלשון נוקלאוס – גרעין.
מישר זכה לתהילת עולם על פריצת דרך זו – גילוי הדנ”א, החומר התורשתי שממנו עשויים הכרומוזומים. אך האפיון המפורט של החומר החדש נעשה על ידי חוקר אחר באותה מעבדה, אלברכט קוסל, כעשר שנים מאוחר יותר. היה זה קוסל שגילה כי הנוקלאין בנוי, בין השאר, מארבעת הבסיסים החנקניים, הידועים כיום בשמות אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C) וטימין
(T). על כך זכה קוסל בפרס נובל לרפואה בשנת 1910. תלמידו של מישר, ריכרד אלטמן, העניק מאוחר יותר לחומר החדש את השם שבו הוא ידוע כיום – חומצות גרעין, המתייחס לכך שהשרשראות הארוכות שלו מכילות חומצה זרחתית. פרידריך מישר התעניין מאוד בתהליך ההפריה. את הנוקלאין הוא הפיק בפעם הראשונה ממוגלה שנטל מתחבושות של חיילים פצועים. מאוחר יותר הפיק אותו מזרעונים של דגי סלמון. בראיית נולד מפתיעה כתב מישר ב-1874, כי “אם חומר יחיד כלשהו עשוי להיות הגורם הייחודי בתהליך ההפריה, הראשון העולה על הדעת הוא הנוקלאין”. חלפו 70 שנה עד שהשערה זו הוכחה מעבר לכל ספק. מלחמות העולם הזיקו מאוד למדע הגרמני ששלט עד אז בכיפה בתחום הכימיה הביולוגית. ארה”ב ואנגליה נהפכו מרכזים מדעיים בתחום. ב-1944 פירסמו אוסוולד אייוורי ושותפיו ממכון רוקפלר בניו יורק מאמר מהפכני, שבו הוכיחו כי העברתן של חומצות גרעין מתא חיידקי אחד לאחר משנה את תכונותיו התורשתיות של החיידק המקבל. בכך סתרו את הדעה שהיתה מקובלת עד אז, שלפיה הגנים עשויים חלבונים. גם חוקרים אלה לא הצליחו להסביר את המנגנון הכימי שבאמצעותו שולט הדנ”א על מבנהו של התא החי ותכונותיו. חשוב עוד יותר – לא הובהר כיצד מועתק המידע הגנטי מדור לדור.
בעשורים הראשונים לאחר גילוי הדנ”א חשבו המדענים שזהו חומר אינרטי ומשעמם, זהה בהרכבו בכל היצורים. מנגד, מעבודתו של הנזיר הצ'כי גרגור מנדל באמצע המאה ה-19 היה ידוע כי קיימות ביצורים חיים ישויות כלשהן – הגנים – שמאפשרים לכל בעל חיים או צמח להיות שונה מרעהו. כיצד ייתכן איפוא שחומצות הגרעין הן הגנים? האם השרשרות הכימיות הארוכות של הדנ”א עשויות לצפון בתוכן מידע?
רמז ראשון התקבל כשהתברר שליצורים שונים יש למרות הכל הרכב דנ”א שונה, חלקם עשירים יותר ב”אותיות” A ו-T ואחרים באותיות C ו-G. זמן קצר לאחר שאייוורי גילה את הממצא מצא ארווין צ'ארגאף, אמריקאי ממוצא אוסטרי, כלל מעניין ומסתורי. בכל דגימת דנ”א שבדק היתה תמיד כמותו של A שווה לזו של T, ואילו כמות ה-C היתה זהה לזו של G. אך כיצד אפשר לחבר את הרמזים הללו לכדי תמונה שלמה שבעזרתה יוסבר תפקידן של חומצות הגרעין כנושאות המידע התורשתי? ארבע שנים נוספות חלפו. ב-1952 שקדה מדענית בריטית צעירה, רוזלינד פרנקלין, על ניסויים שנועדו להבהיר אחת ולתמיד מהו המבנה המרחבי של פרודת הדנ”א. פרנקלין עשתה זאת באוניברסיטת קיימברידג', יחד עם מוריס וילקינס, בשיטת הקריסטלוגרפיה של קרני X, כזו שיישמו קנדרו ופרוץ באותה אוניברסיטה לפענוח מבנה ההמוגלובין. התוצאות שהעלתה פרנקלין איפשרו לה להסיק שהדנ”א הוא סליל עקלתוני. כמו כן הקישה שבסיסי הדנ”א פונים פנימה, אל לב הסליל, באופן שהם יכולים להגיב בנקל זה לזה, ורק בקושי רב למדי ליישויות פרודתיות חיצוניות.
באותה עת פעלו בקיימברידג' שני מדענים נוספים, ג'יימס ווטסון האמריקאי, בן 24, ופרנסיס קריק האנגלי, בן 37, שהיו חוקרים מבריקים, בעלי יכולת לתפוש ולפענח בעיות חשובות במדע. ווטסון וקריק שוחחו עם וילקינס, וקיבלו ממנו את נתוניה הניסיוניים של פרנקלין. עמדו לרשותם נתונים נוספים ממעבדות אחרות. חשוב לא פחות: ווטסון וקריק פיתחו אינטואיציה מעולה בנושא המבנה המדויק של אבני הבניין המרכיבות את הדנ”א. כששילבו את כל אלה למקשה אחת, ולא לפני שניחשו כמה מבנים מוטעים, הגיעו השניים, שנה מאוחר יתר, לפענוח מבנה הדנ”א. הישג זה הפך את שנת 1953 למסמלת את המפנה המשמעותי ביותר בביולוגיה מאז ומעולם.
מאמרם הקצרצר, שפורסם בעיתון המדעי נייצ'ר, מוכתר בשם הפשוט “מבנה של הדנ”א”. הוא מסתיים במשפט שנהפך לשם דבר: “לא נעלם מעינינו שהזיווג הספציפי של בסיסים במבנה המתואר מאפשר להציע מנגנון העתקה לחומר הגנטי”. כך, בדוגמה נפלאה של אנדר-סטייטמנט ותמציתיות, שינו ווטסון וקריק את מהלך ההיסטוריה של הגנטיקה.
מה שנרמז במאמר נהפך לבסיס האיתן של הגנטיקה המולקולרית. מבנה הסליל הכפול של הדנ”א מאפשר לכלול בו כל רצף שהוא של בסיסים בלי לקלקל את השורה. באופן שכזה מתקבל מערך אחסון גמיש ויעיל לנתונים המיתרגמים להוראות לבניית חלבונים ושולטים בפרטי מבנהו של כל תא חי. הדנ”א מכיל את המידע הגנטי פעמיים – מעין תמונה והתשליל שלה. לפי המבנה של ווטסון וקריק, מול הבסיס A מוצב תמיד בגדיל הנגדי הבסיס T, וכן מול G מוצבת C, ולהיפך. התובנה המעולה של צמד המדענים איפשרה להם לאפיין במדויק את הכוחות הכימיים (הקרויים קשרי מימן) השולטים בהתאמה ייחודית זו. במקביל איפשרו ממצאיהם להסביר את יחסי הכמות המסתוריים של צ'ארגאף, ואף את הצורך בפניית הבסיסים פנימה, זה אל זה, כפי שחזתה פרנקלין.
ההשערה הנרמזת במשפט האחרון של המאמר היא שאם ייפרדו הגדילים יוכל כל אחד מהם להצמיח גדיל נגדי חדש לפי חוקי ההתאמה, וכך ישוכפל הסליל המקורי. זהו הבסיס המולקולרי של העתקת הגנים. על תגליתם קיבלו ווטסון וקריק פרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה בשנת 1962, שאותו חלקו עם וילקינס. אי שיתופה של רוזלינד פרנקלין בתהילה – גם בשל היותה אשה באוניברסיטה בעלת אוריינטציה שוביניסטית-גברית וגם בשל מותה מסרטן לפני שחולק הפרס –
נחשב בעיני רבים לאי צדק משווע.
בשנה הבאה יציין העולם כולו מלאות יובל למהפכה הגנטית של 1953. מקווים שבשנת 2003 תושלם קריאת פרטיו האחרונים של רצף הדנ”א של גנום האדם. זה יהיה רגע סמלי של ניצחון התבונה האנושית וסגירת המעגל, שנפתח בגילוי הדנ”א.
תגובה אחת
למיטב ידיעתי הסיבה שרוזלין פרנקלין לא הוזכרה כמעט בתהילה [אגב ,ללא הגניבה של ויקינס את הצילומים שלה הם לא היו מגיעים לפיתוח ההבנה של הסליל הכפול וסביר ,שרוזלין היתה זוכה בפרס ולא הם .]היא גם ,אולי לא בעיקר ,כיון שהיא היתה יהודיה [ואולי מתחת לשטח ,היתה שם קצת אנטישמיות ,]אגב ,כמדומני שגם צרגאף היה יהודי ולא מזיק להדגיש זאת .אגב ,בספר ,ההיסטוריה של המדע [של גריבין ]יש לו ממש הדגשים על טעויות של ביו כימאי מבריק אבל יהודי [כמדומני בשם לוין מקולומביה ].אז כשרוצים ,להדגיש שלילה ,הם יודעים להוסיף שהוא יהודי .אז מותר לנו להוסיף זאת לשבח .